別墅地源熱泵供暖設(shè)計(jì)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGE1別墅地源熱泵供暖設(shè)計(jì)目錄1地源熱泵系統(tǒng)原理簡述 11.1地源熱泵的定義 11.2地源熱泵的組成 11.3地源熱泵的原理 11.4地源熱泵的系統(tǒng) 32設(shè)計(jì)資料 42.1設(shè)計(jì)題目 42.2上海地區(qū)氣象參數(shù) 42.3室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù) 42.4土建資料 52.4.1總建筑面積 52.4.2地理位置 52.4.3別墅的基本特點(diǎn) 53空調(diào)房間的冷濕負(fù)荷計(jì)算 83.1冷負(fù)荷計(jì)算方法——冷負(fù)荷系數(shù)法 83.1.1外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷 83.1.2外窗玻璃瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷 83.1.3透過玻璃窗進(jìn)入的日射得熱引起的冷負(fù)荷 83.1.4照明散熱引起的冷負(fù)荷 93.1.5人體散熱引起的冷負(fù)荷 93.1.6設(shè)備引起的冷負(fù)荷 103.1.7內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)引起的冷負(fù)荷 103.2熱負(fù)荷計(jì)算說明 123.2.1通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量計(jì)算 123.2.2附加耗熱量計(jì)算公式 123.2.3通過門窗隙縫的冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算公式 123.2.4外門開啟沖入冷風(fēng)耗熱量計(jì)算公式 133.3空調(diào)濕負(fù)荷 144空氣處理過程計(jì)算及設(shè)備選型 144.1空氣處理方案 144.1.1確定新風(fēng)處理狀態(tài)： 154.1.2送風(fēng)量的計(jì)算 164.1.3選擇風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組： 164.1.4風(fēng)機(jī)盤管處理過程的校核計(jì)算： 164.2設(shè)備選型 164.2.1風(fēng)機(jī)盤管選型 164.2.2主機(jī)選型 184.2.3新風(fēng)機(jī)選型 185空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 195.1冷凍水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)，采用異程供水形式 195.1.1空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的設(shè)計(jì)原則是： 195.1.2采用異程系統(tǒng) 205.2風(fēng)管的設(shè)計(jì)及計(jì)算 205.2.1風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的水力計(jì)算 205.2.2管道的防腐與保溫 225.3冷凝水排放系統(tǒng)設(shè)計(jì) 225.3.1冷凝水管布置 225.3.2冷凝水管管徑的確定 235.3.3冷凝水管保溫 236空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 246.1送風(fēng)口和回風(fēng)口的型式 246.1.1送風(fēng)口 246.1.2回風(fēng)口 246.2風(fēng)管設(shè)計(jì)及計(jì)算 246.2.1風(fēng)管設(shè)計(jì)規(guī)范 246.2.2風(fēng)道管徑的確定 257地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 277.1地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 277.2地質(zhì)材料分析 277.3地埋管計(jì)算步驟 287.3.1建筑物冷熱負(fù)荷及冬夏季地下?lián)Q熱量計(jì)算 287.3.2垂直地埋管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算 287.4地埋管壓力損失計(jì)算 307.5確定地下?lián)Q熱器的埋管形式 317.6確定管路連接方式 317.7選擇管材 327.8確定豎井埋管管長 327.9確定豎井?dāng)?shù)目 328地板輻射設(shè)計(jì) 338.1低溫?zé)崴匕遢椛浜喗?338.2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳奶攸c(diǎn) 348.3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳懿募安贾眯问?348.4低溫?zé)崴匕遢椛湓O(shè)計(jì) 358.4.1供暖熱負(fù)荷計(jì)算 358.4.2埋管面積計(jì)算 358.5低溫地板輻射采暖的調(diào)試與運(yùn)行 369輔助設(shè)備選型 379.1水泵的選擇 379.3膨脹水箱的選擇 3710地源熱泵技術(shù)性分析 3810.1地源熱泵系統(tǒng)介紹及其優(yōu)點(diǎn) 3810.2與風(fēng)冷空調(diào)的比較 3910.3與變頻空調(diào)的比 4011經(jīng)濟(jì)性分析 4211.1分析依據(jù) 4211.2報(bào)價(jià)表 4211.3其他費(fèi)用 4411.3.1勞務(wù)費(fèi) 4411.3.2管理費(fèi) 4411.3.3不可預(yù)見費(fèi) 44結(jié)論 45參考文獻(xiàn) 46致謝 471地源熱泵系統(tǒng)原理簡述1.1地源熱泵的定義

地源熱泵系統(tǒng)是隨著全球性的能源危機(jī)和環(huán)境問題的出現(xiàn)而逐漸興起的一門熱泵技術(shù)。它是一種通輸入少量的高位能（如電），實(shí)現(xiàn)從淺層地能（土壤熱能、地下水中的低位熱能或地表水中的低位熱能）向高位熱能轉(zhuǎn)移的熱泵空調(diào)系統(tǒng)；它是一個廣義的術(shù)語，包括了使用土壤、地下水和地表水作為低位熱源（或熱匯）的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，即以土壤為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)稱之為土壤耦合熱泵系統(tǒng)，也稱地下埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)；以地下水為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)稱之為地下水熱泵系統(tǒng)；以地表水為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)稱之為地表水熱泵系統(tǒng)。1.2地源熱泵的組成

地源熱泵空調(diào)機(jī)組是一種水冷式的供冷/供熱機(jī)組。機(jī)組由封閉式壓縮機(jī)、同軸套管式水/制冷劑熱交換器、熱力膨脹閥（或毛細(xì)膨脹管）、四通換向閥、空氣側(cè)盤管、風(fēng)機(jī)、空氣過濾器、安全控制等所組成。機(jī)組本身帶有一套可逆的制冷/制熱裝置，是一種可直接用于供冷/供熱的熱泵空調(diào)機(jī)組。1.3地源熱泵的原理

地源熱泵系統(tǒng)是一種由雙管路水系統(tǒng)連接起建筑物中的所有地源熱泵機(jī)組而構(gòu)成的封閉環(huán)路的中央空調(diào)系統(tǒng)。渤海船舶職業(yè)學(xué)院（畢業(yè)論文）專用紙-PAGE50-圖1-1地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)原理圖冬季，地源熱泵系統(tǒng)通過地埋管從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶到室內(nèi)。再由室內(nèi)的地源熱泵系統(tǒng)驅(qū)動的壓縮機(jī)和熱交換器把大地的能量集中，并以較高的溫度釋放到室內(nèi)。夏季，此運(yùn)行程序則相反，地源熱泵系統(tǒng)將從室內(nèi)抽出的多余熱量排入環(huán)路而為大地所吸收，使房屋得到供冷。尤如電冰箱那樣，從冰箱內(nèi)部抽出熱量并將它排出箱外使箱內(nèi)保持低溫。

圖1-2熱交換示意圖1.4地源熱泵的系統(tǒng)系統(tǒng)是由下列部分所組成：模塊式地源熱泵機(jī)組、循環(huán)水泵、水管環(huán)路、水系統(tǒng)控制箱和室內(nèi)溫控器等。

地源熱泵機(jī)組采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件,需要時各部件的修配和更換很方便。因?yàn)樵O(shè)計(jì)簡單，并不需要高技術(shù)的操作工程人員的服務(wù)。唯一需要經(jīng)常保養(yǎng)的是空氣過濾網(wǎng)和凝結(jié)水盤的清潔。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，靈活、安裝快速。機(jī)組己在工廠組裝好并自帶溫度控制裝置，現(xiàn)場工作只是少量低壓風(fēng)管、電氣連接裝置和不需要保溫的水管的連接。管道可采用鋼管、銅管或塑料管。維修方便快捷，機(jī)組結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，壽命長久。熱泵機(jī)組的功率系數(shù)(COP)可達(dá)到5.0以上，即1千瓦電輸入，有5千瓦多冷量輸出的高效率2設(shè)計(jì)資料2.1設(shè)計(jì)題目上海地區(qū)600m2別墅地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2上海地區(qū)氣象參數(shù)東經(jīng)121.43北緯31.16夏季參數(shù)夏季大氣壓100530pa空調(diào)室外干球溫度34.00oC通風(fēng)室外干球溫度32.00oC空調(diào)室外濕球溫度28.20oC空調(diào)室外日平均溫度30.40oC室外平均風(fēng)速3.20m/s冬季參數(shù)冬季大氣壓102510.00pa冬季室外供暖計(jì)算干球溫度-2.00oC冬季通風(fēng)計(jì)算溫度3.00oC冬季室外空調(diào)計(jì)算干球溫度-4.00oC空調(diào)相對濕度0.75室外平均風(fēng)速3.10m/s最多風(fēng)向平均風(fēng)速3.80m/s地表面溫度地表面平均溫度17.00oC地表面最冷月平均溫度4.10oC地表面最熱月平均溫度30.40oC設(shè)計(jì)參數(shù)夏季設(shè)計(jì)溫度25oC相對濕度60%;冬季設(shè)計(jì)溫度（采暖熱負(fù)荷）20oC相對濕度60%2.3室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)表2-1設(shè)計(jì)參數(shù)表房間功能 夏季冬季 新風(fēng)量噪聲級溫度/0C相對濕度/%溫度/0C相對濕度/%/m3/H客房 24~28 60~70 18~23 ≥40 15 ≤40餐廳 24~26 55~65 18~20 ≥40 15 ≤45健身房 24~28 50~60 20~21 ≥40 12 ≤48大廳 25-28 55~60 18 ≥40 20 ≤50走道 26~29 60~70 20~23 ≥40 10≤452.4土建資料2.4.1總建筑面積該別墅總建筑面積約為600㎡，空調(diào)面積為451㎡。2.4.2地理位置北緯31.16東經(jīng)121.43別墅共3層，地下室層高-3.0m，一層層高3.3m,二層層高3.0m。2.4.3別墅的基本特點(diǎn)⑴外墻結(jié)構(gòu)及參數(shù)：墻體序號2，Ⅰ型墻，壁厚240κ=1.69kcal/(m2·h·℃)=1.97W/(m2·k)圖2-1外墻結(jié)構(gòu)示意圖1水泥砂漿2磚墻3白灰粉刷⑵屋面構(gòu)造及參數(shù)：《中央空調(diào)設(shè)計(jì)與施工》附表2(2)屋面序號3，加氣混凝土/泡沫混凝土，Ⅲ型，壁厚35mm，保溫層100mmκ=1.02kcal/(m2·h·℃)=1.19W/(m2·k)圖2-2屋頂構(gòu)造示意圖①200水泥面磚(或鋼筋混凝土板)30mm②水泥砂漿20mm③卷材防水層，上嵌粗沙一層④水泥砂漿找平層20mm⑤保溫層⑥隔氣層⑦找平層20MM⑧現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板⑨內(nèi)粉刷⑶門窗結(jié)構(gòu)及參數(shù)①內(nèi)表面換熱系數(shù)=7.5kcal/(m2·h·℃)=8.7W/(m2·k)外表面換熱系數(shù)=18kcal/(m2·h·℃)=21.0W/(m2·k)由=21.0W/(m2·k)查《中央空調(diào)設(shè)計(jì)與施工》附表2（6）得外表面放熱系數(shù)修正值ka=0.97②此建筑所有窗均為單層5mm厚吸熱玻璃，采用金屬窗框，其遮擋系數(shù)為=0.78,窗的有效面積系數(shù)=0.75，活動百葉內(nèi)遮陽的遮陽系數(shù)=0.60該層大面積玻璃窗均采用5mm厚白色吸熱玻璃幕墻；③外窗：3mm普通玻璃，鋁合金框單層窗，一般按外遮陽且配備淺色內(nèi)窗簾考慮；單層塑鋼玻璃窗，傳熱系數(shù)3.65W/(m2·k)。3空調(diào)房間的冷濕負(fù)荷計(jì)算3.1冷負(fù)荷計(jì)算方法——冷負(fù)荷系數(shù)法3.1.1外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷在日射和室外氣溫綜合作用下，外墻和屋面瞬變傳熱引起的瞬時冷負(fù)荷CLτ（CL代表冷負(fù)荷，單位為W，角標(biāo)τ代表計(jì)算的時刻），可用下列公式逐時計(jì)算：（2—1）式中—外墻或屋面的計(jì)算面積，查土建資料計(jì)算—墻或屋面的傳熱系數(shù)，可根據(jù)土建資料給出的外墻或屋面的結(jié)構(gòu)及厚度按傳熱學(xué)公式計(jì)算，或在“負(fù)荷?？鄙喜槿??！覂?nèi)設(shè)計(jì)溫度—外墻或屋面的冷負(fù)荷計(jì)算溫度逐時值，可在“負(fù)荷?？钡闹胁槿。λO(shè)計(jì)的地點(diǎn)查修正值td加以修正。3.1.2外窗玻璃瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷在室內(nèi)外溫差作用下，外窗玻璃瞬變傳熱引起的瞬時冷負(fù)荷，可按與式（2-1）形式相同的公式計(jì)算，但式中部分變量代表的含義有所不同。式中—窗口面積—玻璃窗冷負(fù)荷計(jì)算溫度逐時值—窗玻璃的傳熱系數(shù)3.1.3透過玻璃窗進(jìn)入的日射得熱引起的冷負(fù)荷透過無外遮陽玻璃窗的日射得熱引起的房間瞬時冷負(fù)荷按下式計(jì)算：（2—2）式中—外窗窗口面積，—窗的有效面積系數(shù)，W/m2—夏季1m2窗玻璃最大日射得熱量，可按設(shè)計(jì)地所處緯度帶和窗的朝向，在“負(fù)荷?？敝胁槿?。采用日射得熱量的最大值計(jì)算，是考慮最不利情況—窗玻璃的遮擋系數(shù)—窗內(nèi)遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù)—冷負(fù)荷系數(shù)，反映日射得熱與形成的冷負(fù)荷的轉(zhuǎn)化關(guān)系。按設(shè)計(jì)地位于北區(qū)還是南區(qū)（以北緯27o30′劃線），有無內(nèi)遮陽和窗的朝向，在“負(fù)荷?？敝胁槿「麋婞c(diǎn)相應(yīng)的冷負(fù)荷系數(shù)逐時值。3.1.4照明散熱引起的冷負(fù)荷室內(nèi)照明設(shè)備的散熱是穩(wěn)定得熱，他由輻射和對流兩種成分組成。對流成分構(gòu)成瞬時冷負(fù)荷，輻射成分形成滯后。在一般情況下，可近似認(rèn)為照明設(shè)備的散熱量與其形成的冷負(fù)荷相等，即CL≈W。不同燈具的照明散熱量的計(jì)算式為白熾燈W=1000N熒光燈W=1000Nn1n2式中N—照明燈具額定功率（kW）n1—熒光燈鎮(zhèn)流器的消耗功率系數(shù)。明裝熒光燈的鎮(zhèn)流器裝設(shè)在空調(diào)房間內(nèi)時取n1=1.2；暗裝熒光燈的鎮(zhèn)流器裝設(shè)在頂棚內(nèi)時取n1=1.0。本設(shè)計(jì)取n1=1.0。n2—燈罩的隔熱系數(shù)，當(dāng)熒光燈罩上部穿有小孔（下部為玻璃板），可利用自然通風(fēng)散熱于頂棚內(nèi)時，取n2=0.5--0.6；熒光燈罩無通風(fēng)孔時，可視頂棚內(nèi)通風(fēng)情況取n2=0.6--0.8。本設(shè)計(jì)取n2=0.6。3.1.5人體散熱引起的冷負(fù)荷人體散熱量中，一般情況下輻射成分占40%，對流成分占20%，其余40%為隨汗液蒸發(fā)散出的潛熱。人體散熱量中的潛熱成分及顯熱中的對流成分可構(gòu)成瞬時冷負(fù)荷，而顯熱中的輻射成分則形成滯后負(fù)荷。因此，需分別計(jì)算人體顯熱散熱引起的冷負(fù)荷和人體潛熱散熱引起的冷負(fù)荷，并且應(yīng)引入冷負(fù)荷系數(shù)來計(jì)算人體顯熱散熱引起的冷負(fù)荷。人體顯熱散熱引起的冷負(fù)荷。其計(jì)算公式如下：式中—一個成年男子的顯熱散熱量（W）—房間額定人數(shù)—群集系數(shù)—人體顯熱散熱冷負(fù)荷系數(shù)2．人體潛熱散熱引起的冷負(fù)荷。其計(jì)算公式如下：式中—一個成年男子的潛熱散熱量（W）—房間的額定人數(shù)—群集系數(shù)3.1.6設(shè)備引起的冷負(fù)荷設(shè)備及用具散熱形成冷負(fù)荷式中：—設(shè)備和用具的實(shí)際顯熱散熱量，W；—設(shè)備和用具顯熱散熱冷負(fù)荷系數(shù)，分別可由[8]表4-5和[8]表4-6中查出有罩和無罩情況下的逐時值；如果空調(diào)供冷系統(tǒng)不連續(xù)運(yùn)行，則=1.0。電熱、電動設(shè)備散熱量的計(jì)算公式:熱設(shè)備散熱量動機(jī)和工藝設(shè)備均在空調(diào)房間內(nèi)的散熱量只有電動機(jī)在空調(diào)房間內(nèi)的散熱量只有工藝設(shè)備在空調(diào)房間內(nèi)的散熱量式中：—設(shè)備的總安裝功率，kW；—電動機(jī)的功率；—同時使用系數(shù)，一般可取0.5～1.0；—利用系數(shù)，一般可取0.7～0.9；—小時平均實(shí)耗功率與設(shè)計(jì)最大功率之比，一般可取0.5左右；—通風(fēng)保溫系數(shù)；—輸入功率系數(shù)；3.1.7內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)引起的冷負(fù)荷通過空調(diào)房間內(nèi)窗、隔墻、樓板或內(nèi)門等內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差傳熱負(fù)荷式中：K—傳熱系數(shù)，；F—傳熱面積;；—鄰室計(jì)算平均溫度，℃,；—夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算日平均溫度,℃；—鄰室計(jì)算平均溫度與夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算日平均溫度的差值，宜按[5]表6.2.4采用，℃；—夏季空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)計(jì)算溫度,℃。表3－1冷負(fù)荷匯總樓層區(qū)域名稱空調(diào)面積∕m2最大冷負(fù)荷∕w地下室家庭影院39.806025書房20.593496休息室15.222719桌球區(qū)/兒童娛樂室40.796710客房14.952304樓道264444洗衣房15.632175一層門廳26.785496客廳41.749075餐廳15.323434家庭室20.594481西廚24.854698書房12.642764臥室14.432819二層主臥室255465主衛(wèi)/化妝25.564636男孩房13.72902女孩房15.63472走廊15.683396更衣室26.34774總計(jì)451.1785285注：詳細(xì)冷負(fù)荷明細(xì)表見附表1（紅葉軟件所出的負(fù)荷計(jì)算書1）。3.2熱負(fù)荷計(jì)算說明3.2.1通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量計(jì)算通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量計(jì)算公式式中：—基本耗熱量；K—傳熱系數(shù)；F—傳熱面積；—室內(nèi)空氣計(jì)算溫度；—室外供暖計(jì)算溫度；—溫差修正系數(shù)；3.2.2附加耗熱量計(jì)算公式式中：—考慮各項(xiàng)附加后，某圍護(hù)的耗熱量；—某圍護(hù)的基本耗熱量；—朝向修正；由[5]P19頁中查取?！L(fēng)力修正；[5]中規(guī)定：在一般情況下，不必考慮風(fēng)力附加，所以這里取=0?！叨雀郊樱籟5]中規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物（樓梯間除外）的高度附加率，當(dāng)房間高度大于4M時，每高出1M應(yīng)附加2%，這里房間層高為3.2M，所以=0。3.2.3通過門窗隙縫的冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算公式式中：—通過門窗隙縫的冷風(fēng)滲透耗熱量；—空氣的定壓比容，=1kj/(kg.℃)—室外溫度下空氣密度；式中：—滲透空氣體積流量；—房間某朝向上的門窗縫隙長度；L—每m門窗縫隙的基準(zhǔn)縫隙長度進(jìn)入室內(nèi)空氣量，根據(jù)冬季室外平均風(fēng)速查[7]表1-7； —門窗縫隙的滲透空氣量的朝向修正系數(shù)；可從。3.2.4外門開啟沖入冷風(fēng)耗熱量計(jì)算公式式中：—通過外門冷風(fēng)侵入耗熱量；—外門的基本耗熱量；N—考慮冷風(fēng)侵入的外門附加。表3－2熱負(fù)荷匯總樓層區(qū)域名稱空調(diào)面積∕m2熱負(fù)荷∕w地下室家庭影院39.803723書房20.592380休息室15.221809桌球區(qū)/兒童娛樂室40.794001客房14.951275樓道262453洗衣房15.632396一層門廳26.782825客廳41.744196餐廳15.32663家庭室20.591783西廚24.854698書房12.642148臥室14.432237二層主臥室253707主衛(wèi)/化妝25.562637男孩房13.73287女孩房15.62962走廊15.681586更衣室26.34167總計(jì)451.1754933注：詳細(xì)熱負(fù)荷明細(xì)表見附表2（紅葉軟件所出的負(fù)荷計(jì)算書2）。3.3空調(diào)濕負(fù)荷對于保持正壓得空調(diào)房間，只需計(jì)算室內(nèi)濕源每小時散入室內(nèi)的濕量。本大廈屬普通舒適性空調(diào)，故只需考慮人體的散濕量。式中——室內(nèi)額定人數(shù)——群集系數(shù)——散濕量4空氣處理過程計(jì)算及設(shè)備選型4.1空氣處理方案此次設(shè)計(jì)采用工程中最常用的將新風(fēng)處理至室內(nèi)空氣焓值，并直接供入房間的方案，其夏季供冷設(shè)計(jì)工況下的空氣處理過程可簡示為：圖4-1風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)示意圖及空調(diào)過程4.1.1確定新風(fēng)處理狀態(tài)：在空氣的圖上，根據(jù)設(shè)計(jì)地室外的夏季空調(diào)計(jì)算干球溫度和濕球溫度，確定新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)W,查出新風(fēng)的焓；根據(jù)室內(nèi)空氣的設(shè)計(jì)溫度和相對濕度φN，確定回風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)N（即室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)），查出回風(fēng)的焓。風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)，通常采用新風(fēng)機(jī)先預(yù)作處理。夏季新風(fēng)機(jī)預(yù)冷新風(fēng)時，如上圖所示，一般做法是將新風(fēng)處理到狀態(tài)點(diǎn)L(W)，使處理后新風(fēng)的焓等于室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)狀態(tài)的焓。然后經(jīng)新風(fēng)送風(fēng)管送入空調(diào)房間。這樣送入房間的新風(fēng)就不負(fù)擔(dān)室內(nèi)的全熱冷負(fù)荷。4.1.2送風(fēng)量的計(jì)算在圖上確定室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)和送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)后，就可以查出這兩點(diǎn)的焓值和含濕量。（）和（）是送風(fēng)狀態(tài)為的（）kg濕空氣送入房間后變至狀態(tài)時可吸收的余熱和余濕。由于很小，工程上可忽略，于是，要吸收余熱和余濕所需的送風(fēng)量(kg/h)為或體積流量(m3∕h)算出送風(fēng)量后，校核空調(diào)房間的換氣系數(shù)是否符合“設(shè)計(jì)規(guī)范”的規(guī)定。每小時空調(diào)房間的換氣次數(shù)n,是房間送風(fēng)量與房間體積的比值，即房間設(shè)計(jì)狀態(tài)N及余熱Q，余濕W和ε線均已知，過N點(diǎn)做作ε線與90%濕度線相交，即可得風(fēng)機(jī)盤管在最大送風(fēng)溫差下的送風(fēng)狀態(tài)O，于是房間總送風(fēng)量G可由G=Q/（）這一關(guān)系求得。4.1.3選擇風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組：根據(jù)考慮一定安全裕量后的機(jī)組所需的風(fēng)量，冷量值，結(jié)合建筑裝修所能提供的安裝條件，即可確定風(fēng)機(jī)盤管的種類，臺數(shù)，并初定其型號與規(guī)格。4.1.4風(fēng)機(jī)盤管處理過程的校核計(jì)算：所選設(shè)備在與設(shè)計(jì)狀態(tài)相同的條件下所得的焓差應(yīng)大于設(shè)計(jì)時的焓差，否則應(yīng)重新選型。4.2設(shè)備選型4.2.1風(fēng)機(jī)盤管選型根據(jù)房間所需冷量及風(fēng)量選擇清華同方的風(fēng)機(jī)盤管（表4-1），各房間選擇風(fēng)機(jī)盤管如表4-2所示。表4-1風(fēng)機(jī)盤管（換熱器三排管）型號供冷量∕W供熱量∕W水流量∕Kg/h風(fēng)量∕m3/h電機(jī)功率∕W尺寸∕mm長*寬*高進(jìn)出水管徑∕mmFP-51WA2647440052356457860*493*230DN20FP-68WA3276531061975171930*493*230DN20FP-85WA41026551775801851060*493*230DN20FP-102WA498581089539621071150*493*230DN20FP-136WA673310728125812821541430*493*230DN20注：供冷工況參數(shù)，進(jìn)口空氣干球溫度27oC，濕球溫度19.5oC，進(jìn)水溫度7oC，水溫差5oC。供熱工況參數(shù)，進(jìn)口空氣干球溫度21oC，進(jìn)水溫度60oC,熱水流量同供冷工況。表4-2房間風(fēng)機(jī)盤管選型匯總表樓層區(qū)域名稱空調(diào)面積∕m2最大冷負(fù)∕荷w空調(diào)型號空調(diào)冷負(fù)荷∕W數(shù)量∕臺地下室家庭影院39.806025FP-136WA67331書房20.593496FP-68WA32761休息室15.222719FP-51WA26471桌球區(qū)/兒童娛樂室40.796710FP-136WA67331客房14.952304FP-51WA26471樓道264444FP-85WA41021洗衣房15.632175FP-51WA26471一層門廳26.785496FP-136WA67331客廳41.749075FP-102WA49852餐廳15.323434FP-68WA32761家庭室20.594481FP-102WA49851西廚24.854698FP-102WA49851書房12.642764FP-51WA26471臥室14.432819FP-68WA32761二層主臥室255465FP-136WA67331主衛(wèi)/化妝25.564636FP-102WA49851男孩房13.72902FP-68WA32761女孩房15.63472FP-85WA41021走廊15.683396FP-68WA32761更衣室26.34774FP-102WA49851總計(jì)451.178528587029214.2.2主機(jī)選型本設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為87029W,熱負(fù)荷為54933W，冷負(fù)荷顯然比熱負(fù)荷大得多，所以根據(jù)房間總冷負(fù)荷選擇清華同方的水源熱泵機(jī)組。表4-3主機(jī)選型主機(jī)選型數(shù)量單臺制冷量∕kW總制冷量∕kW單臺制熱量∕kW源水水流量∕m3/h負(fù)載水流量∕m3/hHSSWR-13(D)E111.511.5HSSWR-30(S)E228.757.426.46.5*24.9*2小計(jì)368.963.115.611.8注：制冷時，水源側(cè)進(jìn)出水溫度為25.0℃∕30.0℃，用戶側(cè)進(jìn)出水溫度為12.0℃∕7.0℃；制熱時，水源側(cè)進(jìn)出水溫度為0.0℃∕-3.0℃，用戶側(cè)進(jìn)出水溫度為40.04.2.3新風(fēng)機(jī)選型本設(shè)計(jì)采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立全熱交換新風(fēng)機(jī)，根據(jù)各房間所需新風(fēng)量，各樓層各選用一臺吊頂式全熱交換新風(fēng)機(jī)，選型如表4-4所示。表4－4全熱交換新風(fēng)機(jī)（吊頂式）注：運(yùn)轉(zhuǎn)范圍為-15oC型號風(fēng)量∕m3/h機(jī)外靜壓∕Pa尺寸高*寬*深∕mmVAM150GMVE15095278*551*810VAM250GMVE25050278*551*810VAM350GMVE350110306*800*879VAM500GMVE50070306*800*879VAM800GMVE800100387*832*1110—50o。表4－5全熱交換新風(fēng)機(jī)選型匯總表樓層區(qū)域名稱空調(diào)面積/m2新風(fēng)量/m3/h各樓層總新風(fēng)量/m3/h新風(fēng)機(jī)選型數(shù)量/臺地下室家庭影院39.80120475VAM500GMVE1書房20.5930休息室15.2260桌球區(qū)/兒童娛樂室40.79120客房14.9545樓道2660洗衣房15.6340一層門廳26.7860450VAM500GMVE1客廳41.74120餐廳15.3275家庭室20.5960西廚24.8560書房12.6430臥室14.4345二層主臥室2575270VAM350GMVE1化妝室16.5645男孩房13.745女孩房15.645走廊15.6860總計(jì)442.17124035空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1冷凍水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)，采用異程供水形式5.1.1空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的設(shè)計(jì)原則是：力求水力平衡；防止大流量小溫差；水輸送系數(shù)要符合規(guī)范要求；變流量系統(tǒng)宜采用變頻調(diào)節(jié)；要處理好水系統(tǒng)的膨脹與排氣；要解決好水處理與水過濾；要注意管網(wǎng)的保冷與保暖效果。5.1.2采用異程系統(tǒng)空調(diào)供冷、供暖水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合各個環(huán)路之間的水力平衡要求。對壓差相差懸殊的高阻力環(huán)路，應(yīng)設(shè)置二次循環(huán)泵。各環(huán)路應(yīng)設(shè)置平衡閥或分流三通等平衡裝置。一般情況下如管道豎井面積允許時，應(yīng)盡量采用管道豎向同程式，這樣的設(shè)計(jì)易于保持環(huán)路的水力穩(wěn)定性；但初投資會有所增加。這次設(shè)計(jì)中的管道系統(tǒng)比較簡單，為了節(jié)約成本，采用了異程系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中各層支路間的壓力平衡可以用平衡閥來進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。5.2風(fēng)管的設(shè)計(jì)及計(jì)算5.2.1風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的水力計(jì)算首先根據(jù)冷負(fù)荷來確定管道的流量，G=kg/s，然后根據(jù)冷凍水流量,查表5-3(P86)[流量與管徑關(guān)系]根據(jù)流量來選擇管徑,選用管道，由v=4q/(πd)求出流速。由樣本可知，各支管配管管徑為DN20。圖5-1冷水供回管線連接示意圖表5－1冷凍水供回水管路管徑選擇管段編號流量(kg/h)管徑（mm)流速（m/s）管長（m）比摩阻（Pa/m）沿程阻力（Pa）C-5619250.355.583.75460.64C-41394320.4813.2108.80348.17C-32013400.4454.171.96295.03C-14224500.5983.392.35304.77C-2619250.356.883.75569.511-C4843630.4323.739.05144.49B-14523250.2966.762.11416.13B-13619250.351.783.75142.38B-121142320.3943.576.39267.35B-11953250.5394.2180.07756.3B-92095400.4633.577.24270.34B-10953250.5391.5180.07270.11B-43048500.4312.651.77134.6B-8953250.5392.8180.07504.2B-7953250.5392.4180.07432.17B-6619250.352.483.75201B-51906320.6583.6189.61682.6B-32525400.5581.2107.62129.14B-15573630.4933.049.52148.57B-21258250.7123.7294.691090.361-B6831630.6095.471.88388.17A-7523250.2962.362.11142.85A-61298320.4482.295.87210.91A-51821400.4035.860.24349.37A-43079500.4365.152.71268.8A-31142320.3941.076.3976.39A-14221630.3761.630.648.96A-21258250.7123.5294.691031.421-A5479630.4882.848.61管道的防腐與保溫冷水系統(tǒng)所有供水管和回水管都應(yīng)保溫，且在敷保溫層前，先刷紅丹防銹漆兩道。為隔輻射熱，保溫材料表面應(yīng)用帶網(wǎng)格線鋁箔貼面。制冷機(jī)房或戶外的冷水管道在保溫后應(yīng)外包保護(hù)層，即包裹油氈玻璃絲布或涂抹石棉水泥保護(hù)殼。注意，采用玻璃棉或礦渣棉制的管殼保溫時，只宜使用油氈玻璃絲布作保護(hù)層。冷水管保溫層厚度可參考表5-2選用。表5-2保溫層厚度選用參考表冷水管公稱直徑DN（mm）≤3240～6580～150200～300＞300保溫層厚度（mm）聚苯乙烯40～4545～5055～6060～6570玻璃棉3540455050發(fā)泡橡膠699995.3冷凝水排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.3.1冷凝水管布置當(dāng)空調(diào)器鄰近處有下水管或地溝時，可用冷凝水管將空調(diào)器接水盤所接的凝結(jié)水排放至鄰近的下水管中或地溝中。若相鄰的多臺空調(diào)器距下水管或地溝較遠(yuǎn)，需用冷凝水管將各臺空調(diào)器的冷凝水支管和下水管或地溝連接起來。5.3.2冷凝水管管徑的確定直接和空調(diào)器接水盤連接的冷凝水支管的管徑應(yīng)與接水盤皆管管徑一致。冷凝干管的管徑可依據(jù)與該管段連接的空調(diào)器的總冷量按表4-4建議值選定。表5-4冷凝水干管管徑選擇干管承擔(dān)冷量∕KW干管公稱直徑DN∕mm干管承擔(dān)冷量∕KW干管公稱直徑DN∕mm≤77.1～17.617.7～100101～17620253240177～598599～10551056～151250801005.3.3冷凝水管保溫所有冷凝水管（無論是水平還是立管）都應(yīng)保溫，以防冷凝水管溫度低于局部空氣露點(diǎn)溫度時，其表面結(jié)露滴水。采用帶有網(wǎng)格線鋁箔貼面的玻璃棉保溫時，保溫層厚度可取25mm。6空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1送風(fēng)口和回風(fēng)口的型式6.1.1送風(fēng)口在風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)中，采用側(cè)送風(fēng)，用百葉型送風(fēng)口。6.1.2回風(fēng)口回風(fēng)口附近氣流速度衰減迅速，對室內(nèi)氣流的影響不大，因而回風(fēng)口的構(gòu)造比較簡單，類型也不多，多采用固定百葉型，并要有調(diào)節(jié)風(fēng)量的裝置。回風(fēng)口的吸風(fēng)速度：回風(fēng)口位于房間上部時，吸風(fēng)速度取4.0～5.0m/s；回風(fēng)口位于房間下部時，若不靠近人經(jīng)常停留的地點(diǎn)，取3.0～4.0m/s，若靠近人經(jīng)常停留的地點(diǎn)，取1.5～2.0m/s；若用于走廊回風(fēng)，取1.06.2風(fēng)管設(shè)計(jì)及計(jì)算6.2.1風(fēng)管設(shè)計(jì)規(guī)范表6-1空調(diào)系統(tǒng)中的空氣流速風(fēng)速部位推薦風(fēng)速最大風(fēng)速居住公共居住公共主風(fēng)道3.5～4.55～6.54～65.5～8水平支風(fēng)道3.03～4.53.5～44～6.5垂直支風(fēng)道2.53～4.53.25～44～6送風(fēng)口1～21.5～3.52～33～5根據(jù)給定風(fēng)量和選定流速，計(jì)算管道斷面尺寸a×b(或管徑D)，并使其符合通風(fēng)管道的統(tǒng)一規(guī)格。再用規(guī)格化了的斷面尺寸及風(fēng)量，算出風(fēng)道內(nèi)實(shí)際流速。根據(jù)風(fēng)量L或?qū)嶋H流速V和斷面當(dāng)量直徑D，查圖得到單位長度摩擦阻力Rm。3.計(jì)算各段的局部阻力。4.計(jì)算各段的總阻力5.檢查并聯(lián)管路的阻力平衡情況6.2.2風(fēng)道管徑的確定圖6-1地下室新風(fēng)管道示意圖表6-2管段參數(shù)管段長度m尺寸mm×mm實(shí)際流速m/s摩擦阻力Pa局部阻力Paa—11.3500×1002.640.5960.78a—21.6200×751.570.4090.65a—30.585×552.671.9130.96a—44.985×552.381.5577.63a—52.9375×1002.740.6821.98a—61.6275×1002.220.5160.83a—75.6200×752.781.1056.19a—84.6150×554.043.12513.44a—94.385×551.780.9454.06阻力校核：最不利環(huán)路總阻力=36.52<70符合要求。圖6-2一層新風(fēng)管道示意圖表6-3管段參數(shù)管段長度m尺寸mm×mm實(shí)際流速m/s摩擦阻力Pa局部阻力Pab—11.6500×1002.420.5100.82b—21.0200×751.390.3290.33b—31.185×552.671.9132.10b—44.585×551.780.9454.25b—52.2375×1002.670.6501.43b—61.1250×753.561.5941.75b—77.5200×752.220.7475.6b—83.185×553.573.1669.81b—91.885×553.573.1665.7阻力校核：最不利環(huán)路總阻力=31.79<70符合要求。圖6-3二層新風(fēng)管道示意圖表6-4管段參數(shù)管段長度m尺寸mm×mm實(shí)際流速m/s摩擦阻力Pa局部阻力Pac—11.9275×1002.730.7411.41c—23.185×552.671.9135.93c—30.685×552.671.9131.15c—42.6250×752.670.9592.49c—51.285×553.573.1663.8c—64.1200×752.220.7473.06c—71.185×554.464.6885.16c—82.885×552.671.9135.36阻力校核：最不利環(huán)路總阻力=28.36<110符合要求。7地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)土壤是熱泵良好的熱源，并有一定程度的蓄能作用，夏儲冬用達(dá)到能量平衡。按照土壤多維不穩(wěn)定傳熱特性，土壤的熱物性參數(shù)隨著地理位置、地質(zhì)條件、季節(jié)變化而異，因此計(jì)算設(shè)計(jì)地埋管換熱系統(tǒng)應(yīng)因地制宜。7.1地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟本工程采用豎直地埋管換熱系統(tǒng)，按照國標(biāo)GB50366-2005《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》要求及國際地源熱泵協(xié)會慣例，其設(shè)計(jì)步驟如下：收集項(xiàng)目地相關(guān)地質(zhì)資料和建筑物資料；根據(jù)建筑物負(fù)荷和地質(zhì)狀況確定室外換熱系統(tǒng)換熱方式；根據(jù)建筑物負(fù)荷情況和設(shè)備選型情況計(jì)算全系統(tǒng)最大釋熱量和最大吸熱量；進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，測定土壤熱物性并根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行地埋管長度計(jì)算；通過模擬運(yùn)行軟件進(jìn)行模擬運(yùn)算，觀察在全周期內(nèi)巖土熱量是否平衡，溫度是否有較大變化。如出入較大需重新計(jì)算地埋管長度；根據(jù)循環(huán)液種類、水井深度和系統(tǒng)的管道布置及長度進(jìn)行水力計(jì)算；循環(huán)水泵及其它輔助設(shè)備的選型、設(shè)計(jì)；根據(jù)系統(tǒng)形式進(jìn)行自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。7.2地質(zhì)材料分析本工程位于上海長寧區(qū)，根據(jù)我公司以往案例經(jīng)驗(yàn)及對周邊建筑物的工程地質(zhì)了解上海地區(qū)80米土壤垂直分布基本上可劃分為4層：粘土層、淤泥層、粉質(zhì)粘土層和粉沙層。該地區(qū)土層較軟且厚度大，濕度以濕、飽和為主，含水層主要為第四系孔隙承壓水層，如在粉砂、礫砂，中砂層，水質(zhì)為淡水。本區(qū)域土壤傳導(dǎo)率為1.5W/m.k左右。本工程空調(diào)冷負(fù)荷87.029KW，熱負(fù)荷54.933KW；本工程地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)夏季制冷進(jìn)出水為30/35℃，冬季制熱進(jìn)出水為15/10℃；采用豎直地埋管形式。7.3地埋管計(jì)算步驟7.3.1建筑物冷熱負(fù)荷及冬夏季地下?lián)Q熱量計(jì)算建筑物冷熱負(fù)荷計(jì)算與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)冷熱負(fù)荷計(jì)算方法相同，可參考有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊，在此不再贅述。冬夏季地下?lián)Q熱量分別是指夏季向土壤排放的熱量和冬季從土壤吸收的熱量?？梢杂上率龉接?jì)算：式中Q1—夏季向土壤排放的熱量，kWQ1—夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷，kW制冷取68.9KWQ2＇—冬季從土壤吸收的熱量，kWQ2—冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷，kW制熱取63.1KWCOP1—設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù)COP2—設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的供熱系數(shù)一般地，水源熱泵機(jī)組的產(chǎn)品樣本中都給出不同進(jìn)出水溫度下的制冷量、制熱量以及制冷系數(shù)、供熱系數(shù)，計(jì)算時應(yīng)從樣本中選用設(shè)計(jì)工況下的COP1、COP2。根據(jù)空調(diào)負(fù)荷Q1=68.9KW，Q2=63.1KW，COP1=4.57，COP2=4.86，得出Q1＇=83.98，Q2＇=50.12KW。7.3.2垂直地埋管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算垂直地埋管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算垂直地埋管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算宜按以下方法進(jìn)行計(jì)算。垂直地埋管換熱器計(jì)算的基礎(chǔ)是單個鉆孔的傳熱分析。在多個鉆孔的情況下，可在單孔的基礎(chǔ)上運(yùn)用疊加原理加以擴(kuò)展。1、流體至管道內(nèi)壁的對流換熱熱阻2、U形埋管的管壁熱阻 3、鉆孔封井材料的熱阻 4、地層熱阻，即從孔壁到無窮遠(yuǎn)處的熱阻由N個平行鉆孔（U型管）組成集群的地?zé)釗Q熱器的地層熱阻短期連續(xù)脈沖負(fù)荷引起的附加熱阻對于時間很長的情況，考慮深度方向的傳熱為穩(wěn)定狀態(tài)下的地層熱阻可用于確定垂直地埋管換熱器長度的工程設(shè)計(jì)計(jì)算公式為制冷工況供熱工況運(yùn)行份額是考慮熱泵間歇運(yùn)行的影響，供熱運(yùn)行份額Fh＝一個供熱季中熱泵的運(yùn)行小時數(shù)/（一個供熱季天數(shù)×24）制冷運(yùn)行份額Fc＝一個制冷季中熱泵的運(yùn)行小時數(shù)/（一個制冷季天數(shù)×24）或當(dāng)運(yùn)行時間τ取作一個月時供熱運(yùn)行份額Fh＝最冷月份運(yùn)行小時數(shù)/（最冷月份天數(shù)×24）制冷運(yùn)行份額Fc＝最熱月份運(yùn)行小時數(shù)/（最熱月份天數(shù)×24）式中：下標(biāo)c,h分別表示制冷工況和供熱工況。L-地?zé)釗Q熱器所需的鉆井總長度（m）；Qc,Qh—分別是熱泵的額定冷熱負(fù)荷（kW）；COP—熱泵的性能系數(shù)，由熱泵生產(chǎn)廠家提供；H—流體至管道內(nèi)壁的對流換熱系數(shù)（W/m2℃rb—鉆孔的半徑，（m）；ks和a—地層的平均導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.k）和熱擴(kuò)散率m2/s；τ—運(yùn)行時間，s；xI：—第i個鉆孔與所考慮的鉆孔之間的距離，（m）；τp（s）—短期脈沖負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行的時間，例如8小時；di—U形埋管的內(nèi)徑，（m）；do—U形埋管的外徑，（m）；db—鉆孔的直徑，（m）；de—U形埋管的當(dāng)量直徑；kp—U型管導(dǎo)熱系數(shù)，（W/m.k）；kb—灌漿材料導(dǎo)熱系數(shù)，（W/m.k）；H—鉆孔深度，（m）；I—指數(shù)積分：t∞—地?zé)釗Q熱器中循環(huán)液的設(shè)計(jì)平均溫度通?？蛇x為tmax=37℃，tmin=-2～5表7-1幾種典型土壤和巖石的熱物性k導(dǎo)熱系數(shù)W/（m·K）a擴(kuò)散率10－6mρ密度kg/m3c熱容量kJ/（kg·K）花崗巖3.51.333330.84大理石2.41.0329170.84致密濕土1.30.6521830.88致密干土0.90.5220830.84輕質(zhì)濕土0.90.5216671.05輕質(zhì)干土0.350.2815000.847.4地埋管壓力損失計(jì)算地埋管壓力損失宜按以下方法進(jìn)行計(jì)算。確定流量G（m3/h），公稱直徑和流體特性。根據(jù)公稱直徑，確定管子的內(nèi)徑dj（m）。計(jì)算管子的斷面面積A（m2）：A＝計(jì)算流速v（m/s）：計(jì)算管內(nèi)流體的雷諾數(shù)（Re），Re應(yīng)該大于2300以確保紊流：計(jì)算單位管長的摩擦阻力Pd（Pa/m）Pd=0.158×ρ0.75×μ0.25×dj－1.25×v1.75PY=Pd×L式中：PY：計(jì)算管段的沿程阻力損失，Pa；L：計(jì)算管段的長度，m。計(jì)算管段的局部阻力Pj（Pa）Pj=Pd×Lj式中Lj：計(jì)算管段中局部阻力的當(dāng)量長度，m。計(jì)算管段的總阻力PZ（Pa）PZ=PY+Pj7.5確定地下?lián)Q熱器的埋管形式目前地源熱泵地下埋管換熱器的埋管形式主要有兩種，豎直埋管和水平埋管。這兩種埋管型式各有自身的特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境,選用哪種方式主要取決于場地大小，當(dāng)?shù)貛r土類型及挖掘成本。由于水平管埋深較淺，其埋管換熱器性能不如垂直埋管，而且施工時，占用場地大，淺埋水平管受地面溫度影響大，因此適用于單季使用的情況（如歐洲只用于冬季供暖和生活熱水供應(yīng)），對冬夏冷暖聯(lián)供系統(tǒng)使用者很少。而且對垂直埋管系統(tǒng),在中國采用豎直埋管更顯示出其優(yōu)越性：節(jié)約用地面積，換熱性能好,所以這里準(zhǔn)備采用垂直埋管系統(tǒng)。在各種豎直埋管換熱器中，目前應(yīng)用最為廣泛的是單U型管。所以，本次設(shè)計(jì)采用的是豎直單U型管地下?lián)Q熱器。同時，為保持各環(huán)路之間的水力平衡,采用同程式系統(tǒng)。7.6確定管路連接方式地下?lián)Q熱器管路連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。采用何種方式，主要取決于安裝成本及運(yùn)行費(fèi)用。對豎直埋管系統(tǒng)，并聯(lián)方式的初投資及運(yùn)行費(fèi)均較經(jīng)濟(jì)。故本設(shè)計(jì)的地下?lián)Q熱器采用U型管并聯(lián)系統(tǒng)。7.7選擇管材一般來講，一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，這就要求保證埋入地下管材的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中使用的金屬管材在這方面存在嚴(yán)重不足，且需要埋入地下的管道的數(shù)量較多，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用價(jià)格較低的管材。所以，土壤源熱泵系統(tǒng)中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它們可以彎曲或熱熔形成更牢固的形狀，可以保證使用50年以上；而PVC管材由于不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此，不推薦用于地下埋管系統(tǒng)。在實(shí)際工程中確定管徑必須滿足兩個要求：（1）管道要大到足夠保持最小輸送功率；（2）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然，上述兩個要求相互矛盾，需要綜合考慮。一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑，地下熱交換器埋管常用管徑有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管內(nèi)流速控制在1.22m/s以下,對更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段壓力損失控制在4mH20/100m當(dāng)量長度以下。本設(shè)計(jì)選取聚乙烯（PE）管，管徑選取DN32mm。7.8確定豎井埋管管長地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。根據(jù)理論計(jì)算很繁瑣，并且部分?jǐn)?shù)據(jù)不易獲得。在實(shí)際工程中，可以利用管材“換熱能力”來計(jì)算管長。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長的換熱量，一般垂直埋管為50～80W/m(井深)，或25～40W/m(管長)，水平埋管為20～40W/m（管長）左右。設(shè)計(jì)時可取換熱能力的下限值，即25W/m（管長），具體計(jì)算公式如下：L=Q1＇x1000/25其中L—豎井埋管總長，mQ1＇—夏季向土壤排放的熱量，kW分母“25”是夏季每m管長散熱量，得L=3359.2米7.9確定豎井?dāng)?shù)目豎井深度多數(shù)采用50～100m，本工程豎井深度為80米，代入下式計(jì)算豎井?dāng)?shù)目:N=L/(2xH)其中N—豎井總數(shù)，個L—豎井埋管總長，mH—豎井深度，m分母“2”是考慮到豎井內(nèi)埋管管長約等于豎井深度的2N=L/(2xH)=3359.2/(2x80)=20.995同時考慮安全系數(shù)，本工程設(shè)計(jì)21個完全能滿足要求。豎井間距：工程較小，埋管單排布置，地源熱泵間歇運(yùn)行，埋管間距可取3.0m；工程較大，埋管多排布置，地源熱泵間歇運(yùn)行，建議取間距4.5m；若連續(xù)運(yùn)行（或停機(jī)時間較少）建議取5～6m。本工程管間距取4m。8地板輻射設(shè)計(jì)8.1低溫?zé)崴匕遢椛浜喗殡S著居住條件的不斷改善，人們對室內(nèi)采暖的要求也提出了新的要求。而地板輻射供暖,無疑是熱舒適度最好的一種供暖方式。低溫?zé)崴匕遢椛洳膳且环N利用建筑物內(nèi)部地面進(jìn)行采暖的系統(tǒng)。將塑料管敷設(shè)在樓面現(xiàn)澆砼層內(nèi)，熱水溫度不超過70℃8.2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳奶攸c(diǎn)低溫?zé)崴匕遢椛洳膳?jié)省燃料，電力消耗低，是最經(jīng)濟(jì)的供暖設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)如下：⑴舒適、衛(wèi)生、保健。輻射散熱是最舒適的采暖方式，室內(nèi)地面溫度均勻，室溫自下而上逐漸遞減，給人以腳暖頭涼的良好感覺，符合“溫足涼頂”的中醫(yī)健身理論，能改善人體血液循環(huán)，促進(jìn)新陳代謝，同時，這種方法不易造成潮濕空氣對流，使得室內(nèi)十分潔凈衛(wèi)生，改善了家居環(huán)境。⑵美觀，不占使用面積。室內(nèi)各種管線均可鋪設(shè)在地暖結(jié)構(gòu)層中，室內(nèi)取消了散熱器的立、支管。這不但增加了使用面積，而且房間可以任意分隔，便于裝修和家具布置。

⑶保溫隔音，熱穩(wěn)定性好。由于地暖特殊的地面構(gòu)造，上下層不采暖時，中間層的采暖效果幾乎不受影響，且可以大大減少上層對下層的噪音干擾；由于地面層及混凝土層蓄熱量大，因此在間歇供暖的情況下，室內(nèi)溫度變化緩慢，熱穩(wěn)定性好。

⑷高效節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低。地暖系統(tǒng)可利用余熱水，在建立同樣舒適條件的前提下，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度的能耗可以比其它形式采暖降低2%～3%，提高了熱效率；該系統(tǒng)使熱量集中在人體受益的高度內(nèi)，熱媒低溫傳遞（供水溫度為45℃，回水溫度為40℃8.3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳懿募安贾眯问綀D8－1幾種加熱管的布置形式加熱管的布置形式應(yīng)根據(jù)房間形式合理確定，不能一概而論。常用的形式有回折形、平行型和雙平行型（如圖8-1）?；卣坌魏碗p平行型地面溫度場均勻，適應(yīng)性好；平行型有溫度梯度，適合于進(jìn)深大的窄長形房間以及在外邊區(qū)獨(dú)立設(shè)置。加熱管布置的基本原則有兩條：一是保證地面溫度均勻;二是高溫度管段優(yōu)先布置在外墻、外門、外窗的外邊界區(qū)縮小管間距以增加散熱量。地板輻射采暖常用的管材有鋼管、銅管和塑料管。由于塑料管具有無接頭、容易彎曲、易于施工等優(yōu)點(diǎn)，因此工程中經(jīng)常選用塑料管。水系統(tǒng)地板輻射供暖多采用以下幾種管材：鋁塑管材（XPAP）、聚乙烯管材（PE-RT）、聚丁烯管材（PB）、無規(guī)共聚聚丙烯管材（PP-R）,具有抗老化、耐腐蝕、不結(jié)垢、承壓高、無環(huán)境污染、不易滲漏、水阻力及膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，在50℃埋管時的管徑（按歐標(biāo)）通常在10mm～25mm。管徑小的優(yōu)點(diǎn)是換熱效率高；缺點(diǎn)是管內(nèi)流速增加時，阻力增大，水泵揚(yáng)程加大。埋管間的管間距與地板面積有關(guān)，一般取150mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，管間距L=75mm，冷卻能力增加12％～19％。L＝300mm故此次設(shè)計(jì)中，結(jié)合臥室一的實(shí)際情況，在這里選用雙平行型的地板輻射形式；選擇聚乙烯管材（PE-RT），DN20；埋管間距180-200mm8.4低溫?zé)崴匕遢椛湓O(shè)計(jì)8.4.1供暖熱負(fù)荷計(jì)算應(yīng)按《采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行房間供暖熱負(fù)荷計(jì)算。但與常規(guī)對流式供暖方式熱負(fù)荷計(jì)算有以下區(qū)別：（a）不計(jì)算敷設(shè)有加熱管道地面的供暖熱負(fù)荷。（b）供暖熱負(fù)荷計(jì)算宜將室內(nèi)計(jì)算溫度降低2℃，或取常規(guī)對流式供暖方式計(jì)算供暖熱負(fù)荷的90～8.4.2埋管面積計(jì)算由公式：式中：Q―是室內(nèi)負(fù)荷，單位W；―單位面積地板向房間的有效散熱量，單位；由《低溫?zé)崴匕遢椛洳膳こ碳夹g(shù)規(guī)程》附表1查得=141A―是地板輻射所需埋管面積，單位；即所需埋管面積為389.6。如果用地板輻射在夏季供冷，地板有可能會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，所以在夏季時用風(fēng)機(jī)盤管來供冷。8.5低溫地板輻射采暖的調(diào)試與運(yùn)行供熱支管后的分配器竣工驗(yàn)收后，應(yīng)對整個供水環(huán)路水溫及水力平衡進(jìn)行調(diào)試。采暖向地板供水時，應(yīng)選用預(yù)熱方式，供熱水溫不得驟然升高，初始供水溫度應(yīng)為20℃～25℃，保持3天，然后以最高設(shè)計(jì)溫度保持4天，并以≤50℃水溫正常運(yùn)行。

地板輻射采暖系統(tǒng)的許多優(yōu)點(diǎn)是散熱器采暖無法比擬的，其不足之處，如可維修性較小等，但可隨著施工隊(duì)伍素質(zhì)的提高及活地面的研制與開發(fā)而杜絕。隨著人們對建筑環(huán)境的舒適性、衛(wèi)生性、節(jié)能性等要求的不斷提高，地板熱水輻射采暖作為一種新型的采暖形式，將越來越多地推廣使用到建筑供暖中9輔助設(shè)備選型9.1水泵的選擇通常選用比轉(zhuǎn)數(shù)ns在30～150的離心式清水泵。水泵的流量應(yīng)為冷水機(jī)組額定流量的1.1～1.2倍（單臺工作時取1.1，兩臺并聯(lián)工作時取1.2）；水泵的揚(yáng)程應(yīng)為它承擔(dān)的供回水管網(wǎng)最不利環(huán)路的總水壓降的1.1～1.2倍。最不利環(huán)路的總水壓降，包括冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水壓降、該環(huán)路中并聯(lián)的各臺空調(diào)末端裝置的水壓損失最大一臺的水壓降、該環(huán)路中各種管件的水壓降與沿程壓降之和。冷水機(jī)組蒸發(fā)器和空調(diào)末端裝置的水壓降，可根據(jù)設(shè)計(jì)工況從產(chǎn)品樣本中查知；環(huán)路管件的局部損失及環(huán)路的沿程損失應(yīng)由水力計(jì)算求出，在估算時，可大致取每100m管長的沿程損失為5mH2O。這樣，若最不利環(huán)路的總長（即供、回水管管長之和為，則冷水泵揚(yáng)程（mH2O）可按下式估算。式中為最不利環(huán)路中局部阻力當(dāng)量長度總和與直管總長的比值。當(dāng)最不利環(huán)路較長時取=0.2～0.3，最不利環(huán)路較短時取=0.4～0.6。根據(jù)上述計(jì)算最不利環(huán)路所得的管道壓力損失，再加上熱泵機(jī)組、平衡閥和其他設(shè)備元件的壓力損失，確定水泵的揚(yáng)程，需考慮一定的安全裕量。根據(jù)系統(tǒng)總流量和水泵揚(yáng)程，選擇滿足要求的水泵型號及臺數(shù)。水泵的流量應(yīng)為冷水機(jī)組額定流量的1.1～1.2倍。表9-1水泵的選型表設(shè)備類型數(shù)量/臺參數(shù)備注源水側(cè)水泵3水流量17.16m3/h，揚(yáng)程20m

負(fù)載側(cè)水泵3水流量12.98m3/h，揚(yáng)程18m

9.3膨脹水箱的選擇在冷水系統(tǒng)最高處應(yīng)配置一個膨脹水箱，且應(yīng)連接在水泵的吸入側(cè)，箱底標(biāo)高至少要高出水管系統(tǒng)最高點(diǎn)1m,箱體與系統(tǒng)的連接管盡量從箱底垂直接入。視空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模大小，膨脹水箱有效容積取0.5～1.0m3。注意膨脹水箱應(yīng)加蓋和保溫。用帶有網(wǎng)格線鋁箔貼面的玻璃棉保溫，保溫層厚度取25mm。本設(shè)計(jì)選取0.8m3的膨脹水箱，放在二層屋面平臺上。10地源熱泵技術(shù)性分析10.1地源熱泵系統(tǒng)介紹及其優(yōu)點(diǎn)隨著空調(diào)工業(yè)的發(fā)展，先進(jìn)的中央空調(diào)系統(tǒng)不斷的出現(xiàn)，空調(diào)在現(xiàn)代建筑中扮演著越來越重要的角色。人們對空調(diào)的要求也不斷提高，節(jié)能、環(huán)保、靈活成為今后共同追求的目標(biāo)。近年來，隨著國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作的不斷深入，地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入了我國，并通過在工程中的成功運(yùn)用得到了空調(diào)界人士的認(rèn)可和推崇，成為了我國中央空調(diào)發(fā)展的趨勢，體現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保、靈活、舒適的新概念。美國環(huán)境保護(hù)局已經(jīng)宣布，地源熱泵系統(tǒng)是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。組成地源熱泵空調(diào)機(jī)組是一種水冷式的供冷/供熱機(jī)組。機(jī)組由封閉式壓縮機(jī)、同軸套管式水/制冷劑熱交換器、熱力膨脹閥（或毛細(xì)膨脹管）、四通換向閥、空氣側(cè)盤管、風(fēng)機(jī)、空氣過濾器、安全控制等所組成。機(jī)組本身帶有一套可逆的制冷/制熱裝置，是一種可直接用于供冷/供熱的熱泵空調(diào)機(jī)組。原理地源熱泵系統(tǒng)是一種由雙管路水系統(tǒng)連接起建筑物中的所有地源熱泵機(jī)組而構(gòu)成的封閉環(huán)路的中央空調(diào)系統(tǒng)。在冬季，地源熱泵系統(tǒng)通過埋在地下的封閉管道（稱為環(huán)路）從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶到室內(nèi)。再由裝在室內(nèi)的地源熱泵系統(tǒng)驅(qū)動的壓縮機(jī)和熱交換器把大地的能量集中，并以較高的溫度釋放到室內(nèi)。在夏季，此運(yùn)行程序則相反，地源熱泵系統(tǒng)將從室內(nèi)抽出的多余熱量排入環(huán)路而為大地所吸收，使房屋得到供冷。尤如電冰箱那樣，從冰箱內(nèi)部抽出熱量并將它排出箱外使箱內(nèi)保持低溫。系統(tǒng)系統(tǒng)是由下列部分所組成：模塊式地源熱泵機(jī)組、循環(huán)水泵、水管環(huán)路、水系統(tǒng)控制箱和室內(nèi)溫控器等。地源熱泵機(jī)組采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件,需要時各部件的修配和更換很方便。因?yàn)樵O(shè)計(jì)簡單，并不需要高技術(shù)的操作工程人員的服務(wù)。唯一需要經(jīng)常保養(yǎng)的是空氣過濾網(wǎng)和凝結(jié)水盤的清潔。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，靈活、安裝快速。機(jī)組己在工廠組裝好并自帶溫度控制裝置，現(xiàn)場工作只是少量低壓風(fēng)管、電氣連接裝置和不需要保溫的水管的連接。管道可采用鋼管、銅管或塑料管。維修方便快捷，機(jī)組結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，壽命長久。熱泵機(jī)組的功率系數(shù)(COP)可達(dá)到5.0以上，即1千瓦電輸入，有5千瓦多冷量輸出的高效率。優(yōu)勢地源熱泵系統(tǒng)能充分利用蘊(yùn)藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循環(huán)再生，實(shí)現(xiàn)對建筑物的供暖和制冷。因而運(yùn)行費(fèi)用較低。地源熱泵比風(fēng)冷熱泵節(jié)能40%，比電采暖節(jié)能70%。比燃?xì)鉅t效率提高48%。所需制冷劑比一般熱泵空調(diào)減少50%。地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護(hù)，系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，不暴露在風(fēng)雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。地源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行中無需燃燒，因此不會產(chǎn)生有毒氣體，也不會發(fā)生爆炸。由于地源熱泵系統(tǒng)的供冷、供熱更為平穩(wěn)，降低了停、開機(jī)的頻率和空氣過熱和過冷的峰值。這種系統(tǒng)更容易適合供冷、供熱負(fù)荷的分區(qū)。地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達(dá)50年。一年四季任何時間都可以隨時提供空調(diào)，可以隨意設(shè)定室內(nèi)溫度，達(dá)到五星級要求。提供新風(fēng)，保證室內(nèi)空氣新鮮。設(shè)計(jì)簡單靈活，安裝快速。應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于地下能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認(rèn)為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用。可廣闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。10.2與風(fēng)冷空調(diào)的比較表10-1地源熱泵和風(fēng)冷小中央空調(diào)機(jī)組比較表描述地源熱泵空調(diào)風(fēng)冷小中央空調(diào)系統(tǒng)安裝因系統(tǒng)管路中介質(zhì)為水，安全、可靠，即使管路出現(xiàn)泄漏也易于及時發(fā)現(xiàn)。地埋管采用進(jìn)口高密度聚乙烯管，其壽命高達(dá)50年。室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)之間需用氟利昂管路相接，易出現(xiàn)泄漏，存在隱患。空調(diào)效果空調(diào)效果不受環(huán)境溫度影響，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。空調(diào)效果受環(huán)境因素影響，在寒冷季節(jié)，一般室外環(huán)