PHNIX地源熱泵熱回收技術在別墅中的運用

PHNIX（芬尼克茲）集團廖漢光一、引言

隨著經濟的高速發(fā)展和人們生活水平的提高，對供熱和空調的需求快速增長，對室內外環(huán)境質量的要求也不斷提高，供熱，制冷的方式越來越多樣化。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，采暖，空調用能必須提高能源利用效率，努力尋找可以再生的能源。地源熱泵就是一種節(jié)能環(huán)保型的空調冷熱源.二、工程概述

本工程位于“市府后花園”、金星大道與銀杉路交會處的東南側，緊靠市政府新址，更沿清山秀水的“湘江風光帶”的玫瑰園別墅；建筑面積為約350㎡，空調面積為186㎡，總設計冷負荷為，熱負荷為，根據(jù)計算，選用PHNIX地下環(huán)路式地源熱泵（帶熱回收）中央空調，型號為PWSRW130S-HGL，機組制冷量為40KW,制熱量為。設計采用的方案為地源熱泵（帶熱回收）作為本別墅中央空調系統(tǒng)的冷熱源，并且在使用空調的同時，免費提供生活熱水.三、方案設計參數(shù)及依據(jù)

1、空調設計計算基本參數(shù)夏季冬季空氣調節(jié)干球溫度℃空氣調節(jié)干球溫度-4℃通風干球溫度33℃通風干球溫度4℃空氣調節(jié)日平均干球溫度℃采暖干球溫度-1℃空氣調節(jié)濕球溫度℃相對濕度77%相對濕度80%大氣壓力大氣壓力風速風速

2、空調設計室內計算參數(shù)房間名稱溫度℃相對濕度%噪音dB（A）夏季冬季夏季冬季臥室24±120±1≤65≤45％≤48餐廳24±120±1≤65≤45％≤48客房24±120±1≤65≤45％≤48會客廳24±120±1≤65≤45％≤48庭院24±120±1≤65≤45％≤48書房24±120±1≤65≤45％≤48主臥24±120±1≤65≤45％≤48廚房24±120±1≤65≤45％≤48小孩房24±120±1≤65≤45％≤48自由空間24±120±1≤65≤45％≤48

3、空調設計遵守規(guī)范和標準

1）、本工程依據(jù)建設單位提供的建施圖。

2）、暖氣與通風工程施工及驗收規(guī)范。

3）、采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范。

4）、簡明空調設計手冊（中國建筑工業(yè)出版社、第二版)

5）、采暖空調制冷手冊（機械工業(yè)出版社)

6）、國家現(xiàn)行的其他相關規(guī)范及措施。四、系統(tǒng)設計

1、系統(tǒng)特點

地源熱泵中央空調是以地能(地下水、地下沙土等蘊藏的能量)為主要能源，以電為輔助能源，開發(fā)利用地下取之不盡用之不竭的巨大能源、成本低、效果好、性能穩(wěn)定的一種空調系統(tǒng)。先進的地源熱泵空調將地下取之不盡不能直接利用的低位能開發(fā)利用，成為可利用的高位能源，它不僅可以滿足冬季供熱、夏季制冷的需要，又能用來制取衛(wèi)生熱水，解決了洗澡的供水問題，充分顯示了其一機三用的優(yōu)越特性，是一種真正節(jié)能、環(huán)保無污染的好空調。地埋管循環(huán)工藝技術，可在地下水源豐富或缺水地區(qū)推廣使用，廣泛適用于商場、賓館、酒店、洗浴中心、住宅小區(qū)、別墅、分層租賃的商務寫字樓娛樂場所等各類場所。

2、冷熱源系統(tǒng)

經綜合分析，選用型號PWSRW130S-HGL的地源熱泵機組作為空調系統(tǒng)的冷熱源。該機組制冷量為40KW，制熱量為31.5KW，夏季提供7℃/12℃的冷水，冬季提供45℃/40℃的熱水。

3、制冷，采暖形式

根據(jù)甲方要求，采用全水系統(tǒng)，水系統(tǒng)為定流量雙管制，水管均采用異程式?？照{末端為臥式暗裝風機盤管。

4、室外地下埋管設計

1）、熱交換器的形式

經過多方面的考慮及甲方意見，本工程采用垂直埋管布置方式，單U型管并聯(lián)同程的熱交換器形式。

2）、管材選擇

一般來講，一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進行維修或更換，這就要求保證埋入地下管材的化學性質穩(wěn)定并且耐腐蝕。常規(guī)空調系統(tǒng)中使用的金屬管材在這方面存在嚴重不足，且需要埋入地下的管道的數(shù)量較多，應該優(yōu)先考慮使用價格較低的管材。所以，土壤源熱泵系統(tǒng)中一般采用塑料管材。因此，本工程采用的是聚乙烯（PE）管材，它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。

3）、管徑確定

在實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保持紊流以保證流體與管道內壁之間的傳熱。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，管內流速控制在以下,對更大管徑的管道，管內流速控制在以下或一般把各管段壓力損失控制在4mH２O/100m當量長度以下。

綜上所述，本工程地下熱交換器埋管采用管徑為200MM。

4）、地下負荷計算

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接嬎?/p>

由負荷計算得夏季設計空調冷負荷為，則冬季設計采暖負荷為。由于杭州地區(qū)一般夏季負荷比冬季負荷的大，而且冬季單位采暖供熱量比夏季的大，故只需計算夏季負荷即可滿足冬季采暖負荷。

其中Q1＇——夏季向土壤排放的熱量，kwQ1——夏季設計總冷負荷，kWQ2＇——冬季從土壤吸收的熱量，kWQ2——冬季設計總熱負荷，kWCOP1——設計工況下水源熱泵機組的制冷系數(shù)COP2——設計工況下水源熱泵機組的供熱系數(shù)由公式（1）、（2）計算得Q1＇=46KW，Q2＇

5）、豎井埋管管長確定

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?shù)氐耐寥兰夹g資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。在實際工程中，可以利用管材“換熱能力”來計算管長。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70～110W/m(井深)，或35～55W/m(管長)，水平埋管為20～40W/m（管長）左右。

設計時可取換熱能力的下限值，即45W/m（管長），具體計算公式如下L=Q’*1000/45（3）其中L——豎井埋管總長，mQ1＇——夏季向土壤排放的熱量，kW分母“45”是夏季每m管長散熱量，W/m經上面計算Q1＇=46KW，代進公式（3）計算得L=1022m室外垂直埋管示意圖

6）、豎井數(shù)目及間距確定

豎井深度多數(shù)采用50～120m，在此范圍內選擇一個豎井深度H，代入下式計算豎井數(shù)目:

N=L/2*H

其中N——豎井總數(shù)，個

L——豎井埋管總長，m

H——豎井深度，m

分母“2”是考慮到豎井內埋管管長約等于豎井深度的2倍

代進L=1022m,H取60m,則個，取N=9個，則實際管長為1080米.

U型管豎井的水平間距一般為，每一豎井為一個分路.五、生活熱水

1、熱水使用概況

本工程的主機選用了帶熱回收功能，在機組運行的過程中可以得到生活用的熱水（夏天制熱水費用為0）根據(jù)甲方提供的參數(shù)，每天使用人數(shù)為5人，按照每人每天使用100L計算，我們?yōu)楸竟こ踢x用了一500L的304不銹鋼整體發(fā)泡保溫水箱

2、熱水設計計算

按機組的回收量為20%計算，每個小時回收的熱量為40KW×20%=8KW，冬天以5℃的進水溫度加熱到50℃計算由上計算可以看出，要加熱500L熱水，機組每天只需要運行4個小時就能滿足。而且在制冷的季節(jié)，制熱水的費用為0，也就是說用戶可以免費得到生活用熱水。六、機組特點

地下環(huán)路式，安全環(huán)保

采用地環(huán)水冷，冷、熱源系統(tǒng)為封閉水循環(huán)系統(tǒng)，封閉水循環(huán)系統(tǒng)通過地埋管和大地進行熱交換，不會污染水源，不直接抽取地下水，即安全又環(huán)保

健康環(huán)保

地源熱泵系統(tǒng)，冬季不用鍋爐房，夏季不用冷卻塔，不燃煤、不燃油、不燃氣，不取地下水，不破壞地下水資源，不造成空氣熱污染，不產生任何廢氣和廢棄物，具有零污染的良好品質，真正實現(xiàn)了健康環(huán)保效應

可選熱回收功能

機組可選加帶熱回收功能，制冷運行時，機組通過熱回收冷凝器排出的廢熱加熱生活熱水，熱水加熱費用為0。

智能控制，多重保護

采用先進的智能化控