《地源热泵设计》PPT课件

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1、地源热泵,2012年6月29日,目录,1.热泵的基础知识篇 2.空调设计篇 3.热水设计篇 4.地源热泵篇 5.PHNIX地源热泵篇,热泵的基础知识篇,热泵的基本原理,生活热水 南方气候潮湿、冬季气温变化大（经常在10-20间变化）、夏季炎热；而北方冬季寒冷，夏季炎热，因此，洗澡用的生活热水成为生活必须； 夏季空调制冷 夏季炎热，制冷空调已成为城市家庭和办公的基本设施； 冬季采暖 16是人体对寒冷忍受程度的一个界限，冬季绝大多数地方的气温都会降至16以下。,（1）供热制冷的需求特点,（2）农业消费需求特点,需要温控的农业大棚、禽舍、鱼池等需求越来越旺。利用地源热泵技术，可以为现代农业提供价廉质

2、优的温控系统。,（3）工业生产需求特点,生产工艺需要在一个恒定的温度和湿度范围进行，提高产品质量。利用地源热泵技术，可以为工业生产提供一个需要的环境。,热泵的应用,中央空调设计篇,意义和必要性,我国采暖和空调的能耗已占建筑总能耗的55，炎夏季节多数电网高峰负荷约有13用于空调制冷，使许多地区用电高度紧张，拉闸限电频繁。 我国新建建筑全面执行节能标准，建筑能耗要减少50%。,负荷计算： 1、量空调面积 2、算房间负荷=面积*单位负荷指标（根据房间类型而定） 末端选择： 1、根据负荷选择末端（尽量不用FP-34，末端宁大不小） 2、根据房间形状判断适合选用多台小的或是选较大的风机盘管 末端布置：

3、1、考虑送风方式（能侧送则侧送，不能则一般选择上送） 2、考虑安装位置（气流组织是否顺畅） 3、注意不要造成气流短路,中央空调设计步骤,水管布置： 1、立管位置的选择（优先管井，卫生间，墙角等） 2、水管布置尽量沿墙走 3、注意避开梁、柱 4、方便的情况下节省管道 设备连接： 1、使用鸿业软件点设备连接根据提示操作自动连接 标管径（软件自动标注） 水泵的选型 绘制系统图 工程材料统计（一定要仔细） 仔细检查,中央空调设计步骤,水泵选型,A.冷却水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量,L(m3/h)=,Q(kW),（4.55）x1.163,X(1

4、.151.2),B.冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提 供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。,L(m3/h)=,Q(kW),（4.55）x1.163,1、水泵流量,水泵选型由两个参数决定，流量和扬程。,水泵选型,2、水泵扬程,冷冻水泵扬程的组成 1.制冷机组蒸发器水阻力：一般为57mH2O；（具体值可参看产品样本） 2.末端设备（空气处理机组、风机盘管等）表冷器或蒸发器水阻力：一般为57mH2O； （据体值可参看产品样本） 3.回水过滤器阻力，一般为35mH2O；

5、 4.分水器、集水器水阻力：一般一个为3mH2O； 5. 水管路沿程阻力：先估算最长供回管路长度，按100米管路5米压降估算。例别墅类供回路100米管长，即5mH2O； 6. 水管路局部阻力损失：按沿程阻力的一半计算，即3mH2O。 综上所述，冷冻水泵扬程为2635mH2O。 注意：扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定，不可照 搬经验值！,冷却水泵扬程的组成 1.制冷机组冷凝器水阻力：一般为57mH2O；（具体值可参看产品样本） 2.冷却塔喷头喷水压力：一般为23mH2O 3.冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为23mH2O 4.回水过滤器阻力，一般为35mH2O； 5. 水管路沿

6、程阻力：先估算最长供回管路长度，按100米管路5米压降估算。例别墅类供回路100米管长，即5mH2O； 6. 水管路局部阻力损失：按沿程阻力的一半计算，即3mH2O。 综上所述，冷冻水泵扬程为1726mH2O，一般为2125mH2O。,水泵选型,由上表可见：水泵并联运行时，流量有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减尤为厉害。故强烈建议：1.选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量，取1.1-12的安全系数。2.空调系统中水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。,3、水泵并联运行情况,水泵选型,1.水系统设计主要包括水管材料的选用、水管管径的确定。 2.水管材料：主要由镀锌钢管

7、、无缝钢管、PPR管、PVC管等。镀锌钢管用在空调供回水管路较多，PPR管主要用在家用空调和热水系统，热熔连接方便，大管DN80不建议用，对应配件贵，PVC主要用于冷凝水系统，无缝钢管主要用于DN150，价格贵，在大系统中用，我们很少用。 3.在空调系统中所有水管管径一般按照下述公式进行计算：,L(m3/h),0.785x3600 xV(m/s),D(m)=,公式中：L-所求管段的水流量 V-所求管段允许的水流速,空调水系统,流速的确定：一般，当管径在DN100到DN250之间时，流速推荐值为1.5m/s左右,当管径小于DN100时,推荐流速应小于1.0m/s,管径大于DN250时，流速可再加

8、大。进行计算是应该注意管径和推荐流速的对应。,1.风管系统设计主要包括风管系统材料的选用、风管形状尺寸的确定和风管阻力的计算。 2.常用制作风管的材料有：镀锌钢板、无机玻璃钢、酚醛泡沫复合风管、聚胺脂发泡复合风管等。 3.风管形状及尺寸： AB风量Q(m3/h) / 3600风速v(m/s) a.风管形状一般采用圆形或矩形。矩形风管的宽高比不易大于6。 b.要确定风管尺寸，应先确定风速，风速可参考下表,空调风系统,4.风管阻力计算：根据风管系统情况选择最不利管路计算风管阻。工程一般取510Pa/m进行估算。例如送风距离有20m，则风柜至少有100pa的风压。 5.风口 a.舒适性空调普遍采用的

9、送风口型形有：侧送风口和散流器。 b.回风口型式有网格式、固定百叶式、和活动式，排风口与回风口类同。 c.新风口通常采用百叶式。新风口应设在室外空气较洁净处，并就处于排风口的上风侧和低于排风口，新风口底部距室外地坪，不宜低于2米。 d.风盘侧送送回风尺寸,空调风系统,热水篇,1.热水用量 经验热水用量计算作为参考，视具体情况而定。 家用别墅：公寓楼无浴缸，按常住人口每人80L估算；别墅有浴缸，按卫生间数量计算，单 个浴缸按300L，普通卫生间150L计算。 酒店宾馆：普通宾馆，单人间100L，双人间200L，高级宾馆，单人间150L，双人间300L。 足浴城：按洗脚位计算，25L/人，每个洗脚

10、位使用次数根据营业情况而定，一般按照3次； 公共浴室：估计人流量，普通50L/人，高级80L/人。 2.热量计算 Q (kWh)=txVm3x1.163 t，目标热水温度-自来水进水温度，目标热水温度一般是55，自来水夏季一般按照20，冬季在江西按照5； Vm3/T，热水用量； Qkwh，加热热水所需的热量，主机选型时参照使用时间内最冷天气时所需热量。,热水篇,3.机组选型 机组型号、数量=Q/制热时间/机组小时制热量 制热时间一般冬季运行时间不大于16小时； 机组小时制热量根据机组变工况曲线，查询最恶劣工况下制热能力； 备注：综合13P热水机性价比最高。,4.水箱选型 低于30T热水量的系统

11、，建议热水量多大，水箱用多大；大于30T可选用承载90%的水箱。视具体情况而定，可参考左边表格。,地源热泵篇,地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。,可再生能源 热量冬取夏蓄，利用可再生能源； 高效节能 性能系数较高，节省运行费用3050； 运行稳定 运行工况稳定，机组运行安全高效； 美观 无室外机，

12、不影响建筑外观； 冷、暖、热水兼用 均衡用电负荷，节省建筑空间；,地源热泵特点,热泵是具备了利用地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表部分的河流和湖泊以及海洋。是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散地相对地均衡。,可再生能源,地下水源热泵机组可利用的环境水体温度冬季为1222，水体温度比环境温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为1835，水温度比环境温度低，所以制冷的冷凝温度降低，机组效率提高。据美国环保署EPA，设计安装良好地水源热泵，利用江河湖水等，供热制冷空调的运

13、行费用可节省3050。,高效节能,地源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，运行可靠，同时不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。,运行稳定,美观,安装灵活，机组摆放随意，不需要特别考虑通风等问题，可以跟建筑风格融为一体。特别对于徽派风格建筑，楼顶不适合放置机组，地源热泵则可任意摆放。,应用灵活,随着社会的不断发展，节能环保成为时代的主题。地源热泵空调的节能、高效、可靠性，得到人们的青睐。同时政府也大力推

14、广地源热泵的应用，实行项目补贴。,地源热泵政政策,地源热泵形式比较,备注：以下地源热泵内容主要针对地埋管地源热泵。,初投资较高 系统中增加地埋管换热器，造价高，受地质条件影响； 占用土地设置地埋管换热器 在建筑容积率高的场合受限； 冷热负荷的平衡 冷热负荷不平衡产生地下的热量积累。,地源热泵的制约条件,地埋管地源热泵的应用条件,有点地 有地埋管 有点钱 有钱埋管 有点冷热负荷 用好埋管 有眼光 因工程制宜，因地制宜，合理利用,地源热泵的工程图片,地下水地源热泵,地表水地源热泵,地源热泵的工程图片,地源热泵的工程图片,地埋管地源热泵,1、地下换热器管材及传热介质的选择,地埋管式地源热泵水系统设计

15、-热源侧水系统设计,1）管材的选择 A、管材所需的特性 化学稳定性好； 耐腐蚀 流动阻力小、导热率大； 较强的耐冲击性； 管道连接处强度要高，密封性能要好； 必须易于施工且连接方便。,B、管材的类型 聚乙烯（PE）管，其应符合给水用聚乙烯管材 GB/T13663的要求； 聚丁烯（PB）管，其应符合冷热水用聚丁烯管材GB/T19473.2的要求； 管材的工程压力不应小于1.0MPa，工作温度应在-2050范围内。,地埋管式地源热泵水系统设计-热源侧水系统设计,C、埋管管径 管径大小的选取应基于紊流区，这样流体与管内壁之间的换热效果好。此外，除在保证埋管换热器中流体流量最小且能保存紊流状态外，选管

16、时应考虑安装成本低。兼顾以上考虑，埋管管径通常采用外径为5-50mm，管内流速应在0.20-0.8m/s范围内为佳。 工程中，单U常采用dn32,双U常采用dn25。,地埋管厂家,参照地源热泵供热空调技术规程要求：地埋管不应采用金属管道，不宜采用金属塑料复合管或聚氯乙烯（PVC）管及管件。宜采用高密度聚乙烯管（PE）或聚丁烯管（PB）。 通常选用PE100或PE80管（部分项目有特殊要求的，不选用PE80）。,地埋管式地源热泵水系统设计-热源侧水系统设计,2）传热介质的选择 A、介质性质 安全性（包括毒性、易燃性及腐蚀性）； 良好的传热特性（具有较大的导热系数）； 较低的摩擦阻力（具有较低的黏

17、度）。 B、介质类型 除水外，还可以采用的传热介质一般包括：氯化钠溶液、氯化钾溶液、乙 二醇溶液、丙醇溶液、丙二醇溶液等。,3、地埋管换热器选择（只适用于U型垂直埋管）,1）换热量的计算,Q1 夏季向土壤排放的热量，kW ； Q1夏季设计总冷负荷，kW； Q2冬季从土壤吸收的热量，kW； Q2冬季设计总热负荷，kW； COP1设计工况下机组的制冷系数 COP2设计工况下机组的供热系数,地埋管式地源热泵水系统设计-热源侧水系统设计,2）打井数、井深及埋管长度设计,地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有 当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。这些因素的计算很繁 琐，并且

18、部分数据不易获得。在实际工程中，可以利用管材“换热能力” 来计算管长。换热能力即单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般垂 直埋管为4070W/m(井深)，或2035W/m(管长)，水平埋管为1530W/m （管长）。,地埋管式地源热泵水系统设计-热源侧水系统设计,PHNIX地源热泵篇,主要适用于别墅用户，为用户提供房间采暖、制冷和生活热水。,PHNIX地源热泵系统图,PHNIX地源热泵效果图,1、使用侧水系统的类型,1）一次泵水系统,地埋管式地源热泵水系统设计-热源侧水系统设计,系统简单，系统定频运行，运行费用高。,地埋管式地源热泵水系统设计-使用侧水系统设计,2）二次泵水系统,地埋管式地源

19、热泵水系统设计-热源侧水系统设计,系统稍复杂，二次泵系统，当末端开启数量少时，可直接使用储能水箱的冷热量，末端水泵变频，运行费用低。,广东芬尼克兹节能设备有限公司 GuangDong PHNIX Eco-Energy Solution Ltd .,地埋管式地源热泵水系统设计-使用侧水系统设计,2、缓冲水箱的选择,1）作用：A、防止机组频繁启动； B、增加系统的水容量，避免水温波动,2）类型：承压式（可以安装在水系统的低处）或开式（必须安装在 水系统的最高点）,3）水箱容量： 保证机组10分钟以内不能重复启动。现推荐一经验值：每1匹主机选用25-30L。,4）前提条件： A、系统负荷在100KW

20、以内 B、系统只使用一台主机的。,机组选型,为什么机组不带热回收？为什么不做家用的三位一体机组？ 特灵空调、采暖、热水一体机 一台机组整体解决家庭生活热水、地板采暖、空调三种需求 ,机组“缺点”剖析,1）带热回收的机组就是常说的“三位一体机”。 目前商用三位一体机的市场很受欢迎。主要是基于机组的容量大，可回收的费热量比较多，加之制冷季节用户的制冷需求量较大，用户的需求一般都是集中时段、长时间、大面积供冷，因此整个制冷期每天可回收的废热量比较客观，用户在制冷季可享受到实实在在免费的热水。 家用“三位一体机”却是不同。一方面机组本身的容量就小，可回收的冷凝废热有限，且家庭用户使用空调一般都会分时段

21、、分区域使用，因此每天的制冷需求也会相应较少。在不制冷的时候，机组就不会产生冷凝废热，也就不可进行热回收。因此家用机组进行热回收并不是很理想。,机组“缺点”剖析,2）“三位一体机”可运行多种模式，比如“制冷模式”、“制热模式”、“制冷+制热水模式”、“制热水模式”。 冬季采暖季节，机组只能优先制热水模式，在满足热水需求后进行制热模式，提供室内采暖。 对于家庭用户而言在某些时间段需要暂停室内采暖热源。 那为什么商用三联供机组就可以不暂停热源呢？,机组“缺点”剖析,商用场合一般使用机组较多，热源可互为备用，即使优先制热水，也能保证室内基本的采暖需求。（部分机组制热水，部分机组制热）,3）多种需求都

22、集中在一个系统，无疑增加了系统及控制的复杂性。系统过于复杂，稳定性会降低。且一旦主机故障，那么空调和热水的使用都会受到影响。家庭用户一般对设备的稳定性、可靠性的敏感指数较高。日后售后隐患无群！,机组“缺点”剖析,一、高能效 采用专利技术的C&S换热器和高能效的旋转/涡旋压缩机；,PHNIX地源热泵特点,1）结构紧凑效率高 高效换热管,换热面积是光管3.7 倍，管外肋片引起冷媒的强烈紊流，传热效率大大提高。 2）逆流布置： 冷却水回路和冷媒回路逆流布置，可保证出口冷媒过冷度，提高了系统效率； 3）适应较大的进出水温差： 减少了冷凝水循环量，缩小冷凝水水管尺寸和循环泵规格；降低了泵功率以及运行费用； 4）制冷剂回路与壳体间隙小： 不会造成润滑油滞留，可保证回油；,PHNIX地源热泵特点,PHNIX地源热泵特点,谢谢,