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1、无锡市XX科技园温室地源热泵空调系统设计方案1. 工程概况本项目位于无锡市东部XX区XX科技园内，构筑物南北长120米，东西宽40米，坡顶 高度4.8米，天沟高3.9米，四周及顶部均采用4mm单层玻璃做为围护材料，整个玻璃温室 由钢结构骨架支撑，总面积4800平方米。2. 空调冷热源2.1设计参数室外设计参数夏季：空调室外计算干球温度35C冬季：空调室外计算干球温度-3C室内设计参数夏季：2530C，湿度不控制冬季：815C，湿度不控制2.2空调设计负荷夏季根据围护结构进行逐项逐时冷负荷计算，选取峰值负荷；冬季耗热量由围护结构耗 热量、冷风渗透耗热量及冷风侵入耗热量组成，计算结果如下：夏季：3
2、36.5 kW 冬季：442.2 Kw由于夏季室内温度保持在30C左右，且该温室设有遮阳设施及通风换气设备，对空调 温度要求不高;而冬季主要靠地源热泵系统加温，无其它辅助设备,且室温须严格保持在8 15C。因此，本设计以冬季供热负荷为计算依据。2.3空调冷热源温室供暖系统常用两种形式：热风系统和热水系统。热风系统一般采用燃油锅炉，将温 室内的回风加热后，经暖风机通过塑料薄膜风管送出。送风管的壁面上有规律地排列了很多 小风口，能较均匀的送出热风。采用塑料薄膜风管的好处是造价低廉，对光照影响不大，但 热风温度控制困难。热水供热系统采用室内布设光管或管道绕翅片做为散热面，与热风系统 相比，最大的优点
3、是室内温度场均匀，温度波动小，缺点是当冷风大量渗透时加热较慢。本工程以垂直地埋管换热器替代锅炉作为冬季空调的热源,并兼做夏季空调的冷却水水 源。室内地源热泵机组均匀吊装在温室内，直接送出热风，去除了常规温室供热系统中的风 管或者散热管道。该系统吸收了热风采暖的优点，又省去了大量的散热管道，室内温度控制 均匀。地源热泵系统中的换热器垂直埋放在温室东侧的绿化带内。3. 空调系统设计3.1空调水系统水系统采用两管制，整个温室为一个闭式水系统。水泵机房设置集、分水器，考虑到系 统内水的膨胀量，机房屋顶设一个膨胀水箱。温室内空调供回水管为同程布置；地埋管分组 布置，组与组之间为异程式，通过平衡阀进行阻力
4、平衡。3.2室内热泵机组的选用及安装根据热负荷，选择清华同方HGS系列冷热风型水源热泵机组（具体技术参数见附录）， HGSLR-17，共20台，直接吊装于温室内，详见图1及图2。Fin-0tonEtis1 000040000玻干路室五绿化i璃温 n阳 L I员工宿舍专家工作站图1：地源热泵空调系统平面图图2：安装剖面图4. 地源热泵竖直地埋管热交换器设计与安装4.1换热量计算地下埋管式换热器是地源热泵系统设计的重点，也是地源热泵系统设计中最主要的部 分。根据无锡地区的的土壤特性、气候特点、地质结构等特点，结合该项目的具体情况以及 相关工程经验，本项目采用竖直地埋管热交换器。热交换器冬夏季换热量
5、分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。本 工程中，根据以下公式计算地埋管热交换器冬季的换热量：(1 ( 1 、=442.2 x1 -1 COP 13.5 丿=315.9kW式中，Q 为冬季从土壤吸收的热量，kW； Q 为冬季设计总热负荷，kW； COP 为xw设计工况下水源热泵机组的供热系数。4.2换热管管长计算供热工况下,1000Q竖直地埋管换热器钻孔的长度可按照下列公式计算:hg minIr + R + R + R xF + R xG-F X根据以上公式，结合本项目相关实际参数，利用软件计算得到单位长度换热管负荷为 25W/m，则换热管长度计算如下：315.9 x 10002
6、5二12636式中，L为换热管长度，m； Q为换热量，W； Q为单位长度换热管负荷，W/m。xl4.3确定换热孔数目及间距按地源热泵技术要求，竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m ,钻孔孔径不宜小于0.11m，钻孔间距应满足换热需要，间距宜为36m。水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m, 且距地面不宜小于1.5m。根据无锡地区的地质资料、现场条件以及钻井设备条件等诸多因素综合分析，认为该地区竖井深度取60m较为合理。竖井数目计算如下:126362 x 60二 105.3式中，N为竖井总数，个；L为地埋管换热器总长，m； H为竖井深度，m。考虑到温室内不同植物对温度的要求不同可能带来的换热量变
7、化问题，竖井数目圆整后 取120个。根据现场情况，竖井沿温室南北方向分两排布置，每排需要布置50个竖井，排 与排之间的间隔为10m，而温室南北长为120m,则南北向孔间距约为2m，钻孔直径为180mm, 详见图1。4.4地埋管换热器管材、管径及系统的设计安装本工程选用聚乙烯PE管，公称压力为1.25MPa；管内流速取0.6m/s，换热管管径选取 DN32，水平集管选取DN50。由于南方地区冻土曾较浅，水平埋管深度取lm，见图3。由于换热孔的数量较多，一般要求每对供回水集管连接的地埋管环路数量宜相等，且 环路之间做同程布置。根据本工程实际情况，采用每对供回水集管连接10个地埋管环路的 方式，集管
8、之间的阻力由平衡阀加以平衡，详见图4。图3：水平埋管剖面图GANCiVTJ*”AW-S：, 會舁K1W30图2：地埋管接管详图4.5水泵选择计算根据地源热泵机组对流量的要求，并在此基础上考虑换热孔间距较小而适当加大流量, 确定系统流量约为140m3/h。地埋管部分压力损失公式为P = 0.158 xp 0.75 X 卩 0.25 X d 1.25 X V 1.75dj计算得50.08Pa,则水泵扬程可计算得到，为201.57kPa。系统中，管路最大压力应小于管材的承压能力。在不考虑竖井地下水引起的静压力抵 消的情况下，管路所需承受的最大压力按照以下公式计算：P 二 P + p gh + 0.5
9、P0h式中，P为管路最大压力，Pa； P为建筑物所在地区大气压力，Pa； P为地埋管中流体密 0度, kg/m3； g为当地重力加速度，m/s2； h为地埋管最低点与闭式循环系统最高点的高 度差，m； P为水泵扬程，Pa。h经过计算，本系统中，管路最大压力为0.89MPa,本工程采用的管材额定承压能力为 1.25MPa,管材满足设计要求。5. 地源热泵空调系统的优势本项目在研究温室供暖的基础上，采用地源热泵空调系统利用地下能源，从而取代燃 煤、燃气、燃油等常规锅炉对温室供暖，实现了空调系统的近乎零污染和零排放。实际运行 中，优势明显：运行可靠，地源热泵空调系统的运动部件相比常规系统少，减少了维
10、护费用；同时，由于系统安装 在室内和埋在地下，延长了系统的使用寿命；系统在运行过程中没有燃烧，因此也就没有普 通锅炉运行所带来的安全隐患；供热平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值, 运行更为可靠。(2) 运行费用低地源热泵系统的效率比普通锅炉设备高，系统只需要很小的电量就可以正常运行，所以 是一种非常节能的空调系统。(3) 改善环境地源热泵系统与普通锅炉相比，没有燃烧，也就没有各种有害气体的排放，对大气几乎 无污染；地埋管安装在绿化地内，机组安装在温室内，无视觉障碍；运行噪音很小，无噪声 污染。（4）本项目于2006年19月底竣工，即将投入使用，让实践来检验设计成果。附：1. 地源
11、热泵空调系统平面图（见附件）2. 地买管接管详图（见附件）3. 地源热泵机组技术参数地源热泵机组技术参数表HGSLR整体水风立式系列型号HGSLR05081017222733486590120150额定制冷量KW57.610.216.721.926.633.347.164.790.1118.7150.0额定制冷功率KW1.752.453.055.37.289.1411.014.2322.126.8938.7451.48能效比W/W3. 163.443.713.53. 34 3. 233. 363.283. 253.723. 43. 25额定制热量Kw6.11013.821.629.737.74
12、160.584.5113.3153.4193.8室内风量（中档）m3/h1080140015202630324046805400900014400175001980022200机外余压pa7575100100100180180180200180200200声压力级dB（A）61/6566/7466/7474/7967/77 67/7866/7969/8670/8772/9272/92 73/91电源 V/PH/HZ220V/1-50HZ380V/3N-50HZ额定最低水流量m3/h11.541.983.314.395.366.629.3912.9617.8524.37 31.07水侧盘管压降k
13、Pa55702139546612090150110120120长51351364375512001200140018001800200020002000高85010721072109212401240143517701770194019401940宽510538538720720720720800800125012501250进出水管径（外螺纹）3/43/4111111 1/41 1/4222冷凝水管径（外径）mm191919191919192525252538净重kg8510414526032039045062576085010501200装运重量kg9310616028034241547765880089511001260设备名称：HGSLR立式系列冷热风型水源热泵机组 规格：HGSLR-17数量：20台
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