某別墅地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）</p><p>　　學(xué) 院 能源與動力工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 建筑環(huán)境與設(shè)備工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 XXX

2、 </p><p>　　班級學(xué)號 0840107231 </p><p>　　指導(dǎo)教師 XXX </p><p><b>　　二零一二年六月</b></p><p><b>　

3、　摘 要</b></p><p>　　地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源，然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。通常地源熱泵消耗1kw的能量，用戶可以得到4kw以上的熱量或冷量。</p>

4、<p>　　本課題主要是研究地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)對南京某別墅夏季制冷，冬季供熱的設(shè)計方案。本方案地下?lián)Q熱器埋管方式采用垂直U型埋管，解決了傳統(tǒng)空調(diào)運行效率低、耗電量大、運行費用高、噪音大、維護費用高及會產(chǎn)生霉菌污染、使用壽命短等缺點。真正做到了高效、節(jié)能、環(huán)保、舒適的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：地源熱泵；空調(diào)系統(tǒng)；垂直埋管</p><p><b>　　Abstra

5、ct</b></p><p>　　Ground source heat pump is a kind of shallow and deep earth energy, including soil, groundwater, surface water and other natural energy sources as the winter heat and summer cooling sou

6、rce, and then by the heat pump unit to the building cooling and heating system is akinds of renewable energy both heating but also cooling the new central air conditioning system. Ground -source heat pump heat transfer b

7、y entering the small number of high-grade energy (eg electricity), to achieve by the low level </p><p>　　Keywords: Ground source heat pump; air-conditioning systems; vertical pipe</p><p><b&g

8、t;　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景1</p><p>　　1.2 地源熱泵發(fā)展簡史2</p><p>　　1.2.1 國外地源熱泵發(fā)展2</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)地源熱泵發(fā)展3<

9、;/p><p>　　1.3 地源熱泵的發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.4 地源熱泵的優(yōu)點5</p><p>　　第二章 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)7</p><p>　　2.1 室外氣象參數(shù)7</p><p>　　2.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)確定7</p><p>　　2.3 設(shè)計范圍7</p

10、><p>　　2.4 設(shè)計原則8</p><p>　　第三章 負荷計算9</p><p>　　3.1 冷負荷計算9</p><p>　　3.1.1 外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負荷9</p><p>　　3.1.2 內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)冷負荷10</p><p>　　3.1.3 外玻璃窗逐時傳熱形成

11、的冷負荷10</p><p>　　3.1.4 透過玻璃窗的日射得熱形成的冷負荷10</p><p>　　3.1.5 設(shè)備散熱形式的冷負荷10</p><p>　　3.1.6 照明散熱形式的冷負荷11</p><p>　　3.1.7 人體散熱形成的冷負荷11</p><p>　　3.2 人體散濕負荷11<

12、;/p><p>　　3.3工程負荷統(tǒng)計12</p><p>　　第四章 末端設(shè)備選型13</p><p>　　4.1 風機盤管的選型13</p><p>　　第五章 空調(diào)水系統(tǒng)水力計算14</p><p>　　5.1 空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計14</p><p>　　5.1.1 空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)

13、計原則14</p><p>　　5.1.2 空調(diào)供回水管的水力計算14</p><p>　　5.2 空調(diào)水系統(tǒng)的水力計算14</p><p>　　5.3 空調(diào)立管的水力計算19</p><p>　　5.3.1 計算依據(jù)19</p><p>　　5.3.2 計算公式19</p><p>

14、;　　5.3.3 計算結(jié)果（回水管同程系統(tǒng)）19</p><p>　　5.4 冷凝水管道設(shè)計19</p><p>　　5.4.1 設(shè)計原則19</p><p>　　5.4.2 管徑確定20</p><p>　　5.5 水系統(tǒng)安裝要求20</p><p>　　第六章 空調(diào)風系統(tǒng)設(shè)計22</p>

15、<p>　　6.1 風系統(tǒng)設(shè)計的一般原則22</p><p>　　6.2 新風機組的確定22</p><p><b>　　6.3 風口23</b></p><p>　　第七章 地源熱泵機組選擇計算24</p><p>　　7.1 地源熱泵機組選型計算24</p><p>　

16、　7.2空調(diào)循環(huán)水泵設(shè)計計算24</p><p>　　7.2.1 水泵流量的確定24</p><p>　　7.2.2 水泵揚程的確定25</p><p>　　第八章 地下埋管的設(shè)計與計算26</p><p>　　8.1 冬夏季地下?lián)Q熱量的確定26</p><p>　　8.2 確定地下?lián)Q熱器的埋管形式26&

17、lt;/p><p>　　8.3 確定管路連接方式27</p><p>　　8.4 地下?lián)Q熱器埋管管材及管徑的確定27</p><p>　　8.4.1 埋管管材的確定27</p><p>　　8.4.2 確定管徑27</p><p>　　8.5 豎井埋管管長的確定28</p><p>　　8

18、.6豎井數(shù)目及間距的確定28</p><p>　　8.6.1豎井數(shù)目的確定28</p><p>　　8.6.2 豎井間距的確定29</p><p>　　8.7 地下?lián)Q熱器系統(tǒng)的水利計算29</p><p>　　8.8地下?lián)Q熱器循環(huán)水泵的選型30</p><p>　　8.8.1 循環(huán)水泵的確定30</p

19、><p>　　8.8.2 水泵配管布置31</p><p>　　8.9 閥門安裝31</p><p>　　結(jié) 論（或結(jié)語）32</p><p><b>　　致 謝33</b></p><p>　　參 考 文 獻34</p><p><b>　　第一章

20、緒論</b></p><p><b>　　研究背景</b></p><p>　　地熱是一種可再生的自然能源。雖然目前它的應(yīng)用還不像傳統(tǒng)能源(煤、石油、天然氣、水力能和核能)那樣廣泛，但是由于地殼里蘊藏著豐富的地熱能，特別是在傳統(tǒng)能源越來越匱乏的今天，許多國家已經(jīng)對地熱能的利用有了相當?shù)闹匾?。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是利用了地球表面淺層地熱資源(通常小于400米

21、深)作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的熱量取出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kw的能量，用戶可以得到4kw以上的熱量或冷量。</p><p>　　地表淺層地熱資源可以稱之為地源，是指地表土壤、地下水

22、或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了大約47%的太陽能，要比人類每年利用能量的500倍還多。它不僅不受地域、資源等限制，而且無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地源也成為清潔的可再生能源一種形式。</p><p>　　地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)與鍋爐(電、燃料)供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70—90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量供用戶使用

23、，因此地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量；由于地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為9—16℃，其制冷、制熱系數(shù)可達3.5—6.3，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40％左右，其運行費用為普通中央空調(diào)的50—60%。 </p><p>　　地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少40%以上，與常規(guī)電供暖相比，相當于減少70

24、%以上，如果結(jié)合其他節(jié)能措施減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。</p><p><b>　　地源熱泵發(fā)展簡史</b></p><p>　　地源熱泵自1912年被提出距今已經(jīng)整整100年了，美國是世界上地源熱泵

25、生產(chǎn)、使用和發(fā)展的頭號大國，美國安裝的地源熱泵的臺數(shù)從1985年的14,000臺迅速發(fā)展到 2005年的1,000,000臺。2005年加拿大的地源熱泵系統(tǒng)新增比例增加了50%。而瑞士、挪威是世界上地源熱泵應(yīng)用人均比例最高的國家，應(yīng)用比例高達96%。奧地利應(yīng)用比例為45%。丹麥應(yīng)用比例為35%。日本是亞洲地源熱泵技術(shù)最先進，使用比例最高的國家。</p><p><b>　　國外地源熱泵發(fā)展</b&

26、gt;</p><p>　　“地源熱泵”的概念，最早于1912 年由瑞士的專家提出，而該技術(shù)的提出始于英、美兩國。1946年，美國第一臺地源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)安裝成功。1973年，美國阿克拉荷馬大廈安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，并且進行全面的系統(tǒng)研究。1978年，美國能源部（DOE）開始對地源熱泵投入了大量的科技研發(fā)基金。1979年，美國阿克拉荷馬州能源部成立了地源熱泵系統(tǒng)科技研發(fā)基金會。1987年，國

27、際地源熱泵協(xié)會（IGSHPA）在阿克拉荷馬州大學(xué)成立。1988年，美國俄克拉荷馬商務(wù)部開始對地源熱泵進行商務(wù)推廣。 1993年，美國環(huán)保署（EPA）大力宣傳地源熱泵系統(tǒng)，加深美國民眾對地源熱泵的認識。1994年，美國政府第一套地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在俄勒岡州國會大學(xué)安裝，地源熱泵從此在美國政府，軍隊，電力公司等得到了大量應(yīng)用。1998年，美國環(huán)保署（EPA）頒布法規(guī)，要求在全國聯(lián)邦政府機構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)。美國總統(tǒng)布什在他的得克薪

28、斯州宅邸中也安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。目前，全球75%的地源熱泵系統(tǒng)安裝在北美地區(qū)。根據(jù)國際地熱聯(lián)合會（ The geothermal heat pump consortiu</p><p>　　北美的應(yīng)用，地能熱泵更多地偏重于解決建筑的空調(diào)制冷問題。在美國，政府投入很多的力量來支持地能熱泵系統(tǒng)的推廣，政府和學(xué)校經(jīng)過多年的努力，建立了全國各地地質(zhì)參數(shù)資料庫，并在各州確立了經(jīng)過認可的地能熱泵推薦的工程商， ASHER

29、E 也針對系統(tǒng)特殊要求在機組設(shè)計上建立了標準，同時政府支持在大地換熱器設(shè)計以及工程施工方面的研究，而在不同的州，又有各自的政策來鼓勵地能熱泵系統(tǒng)的推廣，如專門的補貼、政府推廣網(wǎng)站等。從系統(tǒng)設(shè)計的角度看，雖然北美也有小型的水水熱泵機組，但北美地能熱泵系統(tǒng)更多地采用的是水環(huán)熱泵系統(tǒng)，尤其對于一些大型的工商建筑，采用水環(huán)熱泵正成為設(shè)計的主流趨勢。美國著名的地能熱泵制造商有 CLIAMTMASTER 、 WATER FURNACE 等 ，他們提

30、供符合 ARI 的專門用于地能系統(tǒng)的標準系列產(chǎn)品。而對于大地換熱器，北美采用的多是單 U 型的垂直埋管方式和水平埋管的方式,鉆孔深度為 50 —160 米 。 </p><p>　　在歐洲，由于環(huán)保和節(jié)能的要求，目前，在歐洲，地能熱泵系統(tǒng)在供熱方面積累了豐富的經(jīng)驗，從系統(tǒng)設(shè)計的角度看，歐洲多采用水系統(tǒng)，歐洲的水水熱泵機組更多偏重于制熱，但沒有專門的地能熱泵機組標準和專門的地能熱泵設(shè)備制造商。而對于大地換熱器，歐洲

31、采用的多是雙U 型的垂直埋管方式。</p><p><b>　　國內(nèi)地源熱泵發(fā)展</b></p><p>　　我們國家對地源熱泵技術(shù)的研究開發(fā)起步較晚，上世紀50年代，天津大學(xué)對熱泵技術(shù)進行了相關(guān)的研究，直到上世紀80年代末，國內(nèi)各大院校才開始掀起研究地源熱泵的熱潮。近幾年，地源熱泵技術(shù)開始推廣，并實現(xiàn)了中小規(guī)模生產(chǎn)，目前，國內(nèi)市場主要以常溫地源熱泵機組為主，國內(nèi)也有

32、一些公司也推出了高溫地源熱泵機組，出水溫度可達75℃以上，這項技術(shù)填補了國內(nèi)空白。從工程看，國內(nèi)地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用主要以大型工程為主，小型空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用地源熱泵較少，主要應(yīng)用于別墅建筑。從發(fā)展態(tài)勢來看，地源熱泵正在走一個規(guī)范化的道路，需要建立一個行業(yè)標準，國家出臺了《地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)規(guī)程》將對今后的地源熱泵工程起到重要的指導(dǎo)作用。</p><p>　　地源熱泵并不是一種新的空調(diào)系統(tǒng)，早在20世紀30年代，歐洲就已

33、經(jīng)出現(xiàn)了工程的應(yīng)用，當時主要用于冬季的供暖。20世紀70年代，出現(xiàn)能源危機，地源熱泵系統(tǒng)的工程應(yīng)用形成高潮，技術(shù)日趨成熟。由于中國空調(diào)技術(shù)應(yīng)用較晚，地源熱泵作為傳統(tǒng)空調(diào)的一個分枝，對大多數(shù)人說，確實較為陌生。</p><p>　　我國在地源熱泵領(lǐng)域的研究始于20世紀80年代初的天津大學(xué)和天津商學(xué)院。自此，其他少數(shù)單位也先后在地熱供暖方面進行了一系列的理論和試驗研究，但是，由于我國能源價格的特殊性，以及其他一些因素

34、的影響，地源熱泵的應(yīng)用推廣非常緩慢。20世紀90年代以后，由于受國際大環(huán)境的影響以及地源熱泵自身所具備的節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢，這項技術(shù)日益受到人們的重視，越來越多的技術(shù)人員開始投身于此項研究。</p><p>　　1995年，中國國家科技部與美國能源部共同簽署了《中華人民共和國國家科學(xué)技術(shù)委員會和美利堅合眾國能源部效率和可再生能源技術(shù)的發(fā)展與利用領(lǐng)域合作協(xié)議書》，并于1997年又簽署了該合作協(xié)議書的附件六--《中華人民

35、共和國國家科學(xué)技術(shù)委員會與美利堅合眾國能源部地熱開發(fā)利用的合作協(xié)議書》。其中，兩國政府將地源熱泵空調(diào)技術(shù)納人了兩國能源效率和可再生能源的合作項目，這一舉措極大地促進了該技術(shù)的國際合作和推廣應(yīng)用。</p><p>　　1998年是我國在該領(lǐng)域的一個里程碑，從這一年開始，國內(nèi)數(shù)家大學(xué)紛紛建立了地源熱泵的實驗臺。其中，1998年重慶建工學(xué)院建設(shè)了包括淺埋豎管換熱器和水平埋管換熱器在內(nèi)的實驗裝置；1998年青島建工學(xué)院建

36、設(shè)了聚乙烯垂直地源熱泵裝置；1998年湖南大學(xué)建設(shè)了水平埋管地源熱泵實驗裝置；1999年同濟大學(xué)建設(shè)了垂直地源熱泵裝置等。同時，我國也成立了一些專門的生產(chǎn)廠家，開始批量生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。這些科研單位和企業(yè)互相合作，在開發(fā)利用地源熱泵技術(shù)方面取得了很大的進展，做了許多實驗研究和工程示范，產(chǎn)生了很多有效數(shù)據(jù)，這些寶貴的經(jīng)驗教訓(xùn)勢必將大大加快我國發(fā)展地源熱泵的步伐。</p><p>　　中國（China）1997年，美國能

37、源部（DOE）和中國科技部簽署了《中美能效與可再生能源合作議定書》，其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”項目的合作。1998年，國內(nèi)重慶建筑大學(xué)、青島建工學(xué)院、湖南大學(xué)、同濟大學(xué)等數(shù)家大學(xué)開始建立了地源熱泵實驗臺，對地源熱泵技術(shù)進行研究。2006年1月，國家建設(shè)部頒布《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范國家標準》。2006年9月，沈陽被國家建設(shè)部確定為地源熱泵技術(shù)推廣試點城市，到2010年底，實現(xiàn)全市地源熱泵技術(shù)應(yīng)用面積約占供暖總面積的1/3。2006

38、年12月，建設(shè)部發(fā)布文件《“十一五”重點推廣技術(shù)領(lǐng)域》。作為新型高效，可再生能源新技術(shù)的水源熱泵技術(shù)被列入目錄。</p><p><b>　　地源熱泵的發(fā)展趨勢</b></p><p>　　地源熱泵與中央空調(diào)相連接的供熱／制冷系統(tǒng)是目前的發(fā)展趨勢。綜合利用低品位熱能、高效率利用熱能、簡單化和一體化的地源熱泵系統(tǒng)等都是目前地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)的前沿課題。根據(jù)地源熱泵20年來

39、的發(fā)展趨勢，其系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展大致有如下三個方向：</p><p>　　綜合利用熱能的趨勢。將來的地源熱泵系統(tǒng)不僅用于一般住宅、辦公用戶的供熱和制冷，更趨向于將供熱的廢棄能量(冷能)和制冷的廢棄能量(熱能)綜合利用，比如用供熱的廢棄冷能運轉(zhuǎn)冷藏庫、自動售貨機等，用制冷的廢棄熱能供應(yīng)溫室養(yǎng)殖、種植和生活熱水等。</p><p>　　一體化趨勢。隨著新材料和新工藝的開發(fā)，將來的地源熱泵系統(tǒng)可能將

40、熱泵的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與地上散熱系統(tǒng)一體化，使采熱和傳熱的效率更高。 </p><p>　　實地建造的趨勢。隨著人們對居住和生活環(huán)境要求的不斷提高，越來越多的建筑物需要常年供暖、制冷、熱水和冷藏的功能。因此，充分利用建筑物的空間和周邊的自然環(huán)境和自然能源，因地制宜地設(shè)計、制造和配套安裝相應(yīng)的地源熱泵系統(tǒng)也將是一個發(fā)展方向。</p><p><b>　　地源熱泵的優(yōu)點</b>&

41、lt;/p><p>　　高效：地下土壤溫度一年四季基本恒定在16℃左右，略高于該地區(qū)平均溫度1到2度，使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率點。 節(jié)能、省費用：冬季運行時，COP約為4.2，即投入1kw電能，可得到4kw的熱能，夏季運行時，COP可達5.3，投入1kw電能，可得到5kw的冷量，能源利用效率為電采暖方式的3-4倍；并且熱交換器不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的用電能耗。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的高效節(jié)

42、能特點，決定了它的低運行費用。同比傳統(tǒng)中央空調(diào)節(jié)能50%-75%以上，讓您永無能源漲價危機與隱憂。</p><p>　　零維護費用： 地埋管部分一旦運行使用，基本不需要任何維修費用的投入。既減少了人力資源，又節(jié)約了大量的資金。</p><p>　　綠色環(huán)保：地熱資源垂手可得，地源熱泵系統(tǒng)通過密閉水循環(huán)與土壤進行能源交換，不破壞地層結(jié)構(gòu)，不利用地下水資源、低噪音，又不排放廢氣和廢棄物，對空氣

43、不造成熱污染，具備零污染的良好環(huán)保品質(zhì)。（供熱時沒有燃燒過程，避免了排煙污染，供冷時省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。）</p><p>　　性能可靠：主機及系統(tǒng)匹配科學(xué)、合理，并選用世界名牌產(chǎn)品，高強度、高密度的聚氯乙烯管材均為進口原料生產(chǎn)，地耦運用新型的PE管，安全無毒，無腐蝕，柔韌性好、斷裂伸長率高，采用熱熔和電熔系統(tǒng)密封性能好、不泄漏，提供了安全運行的可靠性。</p><p>　　

44、壽命長：地埋管采用北歐化工原料，加工工藝及設(shè)備有很高的技術(shù)要求，其壽命為50-70年，主機壽命為20-25年，基本上屬于一次性投資終身受益型項目。 一機多用：地源熱泵系統(tǒng)可供暖，制冷，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。 可再生：土壤有較好的蓄熱性能，冬季通過熱泵將大地淺層的低位熱能提高對建筑供暖，同時蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對建筑進行降溫，同

45、時蓄存熱量，以備冬用，保證大地熱量的平衡。 靈活控制、便于運行管理：自動化程度高，無需專業(yè)人員值守、操控，根據(jù)需要靈活控制，開關(guān)由己，冷暖自知，可以實現(xiàn)機組獨立計費，分戶分房間控制，方便業(yè)主對整個系統(tǒng)的管理。</p><p>　　第二章 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)</p><p>　　2.1 室外氣象參數(shù)</p><p><b>　　地理位置</

46、b></p><p>　　江蘇省南京市，位于東經(jīng)118.80°，北緯32°。</p><p><b>　　室外氣象設(shè)計條件</b></p><p>　　夏季：干球溫度35℃，濕球溫度28.3℃</p><p>　　冬季：干球溫度-6.0℃，相對濕度73% </p><p>

47、;<b>　　地表面溫度</b></p><p>　　地表面最冷月平均溫度3.10℃</p><p>　　地表面最熱月平均溫度30.9℃</p><p><b>　　大氣壓力</b></p><p>　　夏季：100400.00 Pa</p><p>　　冬季：102520.

48、00 Pa</p><p><b>　　室外平均風速</b></p><p>　　夏季：2.60 m/s</p><p>　　冬季：2.60 m/s</p><p>　　2.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)確定</p><p>　　表2-1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)</p><p>　　冬季熱負荷類型

49、為空調(diào)熱負荷。</p><p><b>　　2.3 設(shè)計范圍</b></p><p>　　本設(shè)計為某別墅地源熱泵空調(diào)設(shè)計，建筑面積約335.7 m2，空調(diào)面積約186m2。建筑高度約6米。各層房間有臥室、廚房及衛(wèi)生間、陽臺、休閑區(qū)等。每層層高均為3米，門高2米，窗高1.8米。</p><p><b>　　2.4 設(shè)計原則</b&

50、gt;</p><p>　　由于南京屬于夏熱冬冷地區(qū)，熱泵設(shè)計應(yīng)以夏季降溫為主，兼顧冬季供暖，而一般地下管群的傳熱量冬季大于夏季，因此夏季能滿足要求，冬季一般也能達到要求，故本裝置按夏季工況設(shè)計。要求空調(diào)系統(tǒng)滿足國家及行業(yè)有關(guān)規(guī)范、規(guī)定的要求，利用國內(nèi)外先進的空調(diào)技術(shù)和設(shè)備，創(chuàng)建健康舒適的室內(nèi)空氣品質(zhì)及環(huán)境。</p><p><b>　　第三章 負荷計算</b>&l

51、t;/p><p><b>　　3.1 冷負荷計算</b></p><p>　　表3.1 維護結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　3.1.1 外墻和屋面瞬變傳熱引起的冷負荷</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中 Qc(τ) — 外墻和屋面瞬變傳熱引起

52、的逐時冷負荷，W；</p><p>　　A — 外墻和屋面的面積，m2；</p><p>　　K — 外墻和屋面的傳熱系數(shù)，W/(m2?℃ )；</p><p>　　td — 室內(nèi)計算溫度，℃；</p><p>　　tc(τ) — 外墻和屋面冷負荷計算溫度的逐時值，℃；</p><p><b>　　— 地

53、點修正值；</b></p><p>　　kα — 吸收系數(shù)修正值，取kα=0.98；</p><p>　　kρ — 外表面換熱系數(shù)修正值，取kρ=0.9。</p><p>　　3.1.2 內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)冷負荷</p><p>　　(3-2) </p><p>

54、　　式中 — 內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，W/(m2?℃ )；</p><p>　　— 內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的面積，m2；</p><p>　　to.m — 夏季空調(diào)室外計算日平均溫度，℃；</p><p><b>　　— 附加溫升。</b></p><p>　　3.1.3 外玻璃窗逐時傳熱形成的冷負荷</p><

55、p>　　(3-3) </p><p>　　式中 Qc(τ) — 外玻璃窗的逐時冷負荷，W；</p><p>　　Kw — 外玻璃窗傳熱系數(shù)，W/(m2?℃ )；</p><p>　　Aw — 窗口面積，m2；</p><p>　　tc(τ) — 外玻璃窗的冷負荷溫度的逐時值，℃；</p>

56、<p>　　cw — 玻璃窗傳熱系數(shù)的修正值；</p><p>　　td — 地點修正值。</p><p>　　3.1.4 透過玻璃窗的日射得熱形成的冷負荷</p><p>　　(3-4) </p><p>　　式中 Cα— 有效面積系數(shù)；</p><p&g

57、t;　　Aw— 窗口面積，m2；</p><p>　　Cs— 窗玻璃的遮陽系數(shù)；</p><p>　　Ci— 窗內(nèi)遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù)；</p><p>　　Djmax— 日射得熱因數(shù)；</p><p>　　CLQ— 窗玻璃冷負荷系數(shù)，無因次。</p><p>　　3.1.5 設(shè)備散熱形式的冷負荷</p>

58、<p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　式中 — 設(shè)備和用具顯熱形成的冷負荷，W；</p><p>　　— 設(shè)備和用具的實際顯熱散熱量，W；</p><p>　　— 設(shè)備和用具顯熱散熱形成的冷負荷系數(shù)。</p><p>　　3.1.6 照明散熱形式的冷負荷</p><p

59、>　　白熾燈 (3-6) 日光燈 (3-7)</p><p>　　式中 N— 照明燈具所需功率，kw；</p><p>　

60、　n1— 鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)，當明裝熒光燈的鎮(zhèn)流器裝在空調(diào)房間內(nèi)時，取n1=1.2，當明裝熒光燈的鎮(zhèn)流器裝在空調(diào)房間內(nèi)時，可取n1=1.0；</p><p>　　n2— 燈罩隔熱系數(shù)，當熒光燈燈罩上部穿有小孔（下部為玻璃板），可利用自然通風散熱于頂棚內(nèi)時，取n2=0.5~0.6；而熒光燈的燈罩無通風孔時，n2=0.6~0.8；</p><p>　　CLQ— 照明散熱冷負荷系數(shù)。

61、 </p><p>　　3.1.7 人體散熱形成的冷負荷</p><p>　　(1) 人體顯熱散熱形成的冷負荷</p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　式中 qs — 不同室溫和勞動

62、性質(zhì)成年男子顯熱散熱量，W； </p><p>　　n — 室內(nèi)全部人數(shù)；</p><p><b>　　φ — 群集系數(shù)；</b></p><p>　　CLQ — 人體顯熱散熱冷負荷系數(shù)；</p><p>　　（2） 人體潛熱散熱引起的冷負荷</p><p><b>　　(3-9)<

63、;/b></p><p>　　式中 ql — 不同室溫和勞動性質(zhì)成年男子潛熱散熱量，W；</p><p>　　n — 室內(nèi)全部人數(shù)；</p><p><b>　　φ — 群集系數(shù)。</b></p><p>　　3.2 人體散濕負荷</p><p>　　人體散濕量可按下式計算</p&

64、gt;<p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中 —— 人體散濕量，kg/ s ；</p><p>　　φ —— 群集系數(shù)；</p><p>　　n —— 計算時刻空調(diào)房間內(nèi)的總?cè)藬?shù)；</p><p>　　g —— 成年男子的小時散濕量, g / h。［2］</p>

65、<p><b>　　3.3工程負荷統(tǒng)計</b></p><p>　　表3-2 工程負荷統(tǒng)計</p><p>　　第四章 末端設(shè)備選型</p><p>　　4.1 風機盤管的選型</p><p>　　根據(jù)已經(jīng)得出的房間冷負荷、風機盤管風量、水壓降等選擇風機盤管的型號，各房間選取的風機盤管型號及數(shù)量列于下表：&

66、lt;/p><p>　　表4-1風機盤管的選型</p><p>　　第五章 空調(diào)水系統(tǒng)水力計算</p><p>　　5.1 空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　5.1.1 空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計原則</p><p>　　空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)堅持的設(shè)計原則是：</p><p>　?。?）管路考慮必要的坡度以

67、排除空氣；</p><p>　?。?）要解決好水處理與水過濾；</p><p>　?。?）力求水力平衡；</p><p>　?。?）變流量系統(tǒng)宜采用變頻調(diào)節(jié)；</p><p><b>　　防止大流量小溫差；</b></p><p>　?。?）注意管網(wǎng)的保冷與保暖效果。</p><

68、;p>　　5.1.2 空調(diào)供回水管的水力計算</p><p>　　空調(diào)水系統(tǒng)按照管道的布置形式和工作原理，一般分為一下主要幾種類型：</p><p>　?。?）按供、回水管道數(shù)量，分為：雙管制、三管制和四管制；</p><p>　　（2）按供、回水干管的布置形式，分為：水平式和垂直式；</p><p>　?。?）按供、回水在管道內(nèi)的流動

69、關(guān)系，分為：同程式和異程式；</p><p>　?。?）按原理分為：開式和閉式；</p><p>　?。?）按調(diào)節(jié)方式分為：定流量和變流量。</p><p>　　系統(tǒng)冷熱源的供冷、供熱用地源熱泵機組供給，房間不需要同時供冷、供熱，該設(shè)計中管路不與大氣接觸，在每層水系統(tǒng)的最高點和系統(tǒng)的最高點設(shè)排氣閥,以排除系統(tǒng)中積存的空氣，故選用閉式雙管系統(tǒng)，冷水、熱水共同使用一個管

70、路，系統(tǒng)簡單，初投資較低。干管的布置采用垂直同程式，一級泵、水泵變流量系統(tǒng)。</p><p>　　5.2 空調(diào)水系統(tǒng)的水力計算</p><p>　　采用假定流速法，其計算步驟如下：</p><p>　?。?）繪制冷水系統(tǒng)圖，對管段編號，標注長度和流量；</p><p>　?。?）確定合理的流速；</p><p>　?。?/p>

71、3）根據(jù)各個管段的水量和選擇流速確定管段的直徑，計算摩擦阻力和局部阻力；</p><p>　?。?）并聯(lián)管路的阻力平衡；</p><p>　?。?）計算系統(tǒng)的總阻力。［4］</p><p>　　表5.-1 一層供水管水利計算表</p><p>　　表5-2 一層回水管水力計算表</p><p>　　表5-3 二層供水管

72、水利計算表</p><p>　　表5-4 二層回水管水利計算</p><p>　　5.3 空調(diào)立管的水力計算</p><p>　　5.3.1 計算依據(jù)</p><p>　　本計算方法理論依據(jù)是陸耀慶編著的《供暖通風設(shè)計手冊》和電子工業(yè)部第十設(shè)計研究院主編的《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》。</p><p>　　5.3.2 計算公式

73、</p><p>　　計算摩擦阻力系數(shù)的公式采用的是柯列勃洛克－懷特公式。</p><p>　　管段損失 ＝ 沿程損失＋局部損失 即：Pg ＝ ΣPl + ΣPd。</p><p>　　Pdn ＝ Pd1＋ Σ(Pm×L＋ Pz)。</p><p>　　5.3.3 計算結(jié)果（回水管同程系統(tǒng)）</p><p>

74、　　表5-5供水立管水力計算表</p><p>　　表5-6 回水立管水力計算表</p><p>　　5.4 冷凝水管道設(shè)計</p><p>　　5.4.1 設(shè)計原則</p><p>　　在風機盤管機組、整體式空調(diào)器、組合式空調(diào)機組的運行過程中都會產(chǎn)生一定數(shù)量的冷凝水，必須及時予以排走，以保證系統(tǒng)安全有效的運行。排放冷凝水管道的設(shè)計，一般采用

75、開式、非滿流自流系統(tǒng)。冷凝水管道設(shè)計應(yīng)注意以下事項：</p><p>　　（1)沿水流方向，水平管道應(yīng)保持不小于千分之三的坡度，且不允許有積水部位；</p><p>　?。?）當冷凝水盤位于機組內(nèi)的負壓區(qū)段時，凝水盤的出水口處必須設(shè)置水封，水封的高度應(yīng)比凝水盤處的負壓（相當于水柱高度）大50%左右。水封的出口，應(yīng)與大氣相通；</p><p>　?。?）冷凝水管道宜采

76、用聚氯乙烯塑料管，不必進行防結(jié)露的保溫和隔氣處理；</p><p>　?。?）冷凝水立管的頂部，應(yīng)設(shè)計通向大氣的透氣管；</p><p>　?。?）設(shè)計和布置冷凝水管路時，必須認真考慮定期沖洗的可能性，并應(yīng)設(shè)計安排必要的設(shè)施；</p><p>　　冷凝水管的公稱直徑DN(mm)，應(yīng)根據(jù)通過冷凝水的流量計算確定。</p><p>　　5.4.2

77、 管徑確定</p><p>　　一般情況下，冷凝水管的管徑設(shè)計遵循：管段承擔冷負荷小于等于7kw時，冷凝管徑為DN20，管段承擔冷負荷大于7kw小于等于17kw時，冷凝管徑為DN25，管段承擔冷負荷大于17kw小于等于100kw時，冷凝管徑為DN32。</p><p>　　5.5 水系統(tǒng)安裝要求</p><p>　?。?）閉式系統(tǒng)熱水管和冷水管設(shè)有0.003的坡度，

78、當多管再一起敷設(shè)時，各管路坡向最好相同，以便采用共用支架。如因條件限制熱水和冷水管道可無坡度敷設(shè)，但管內(nèi)水流速不得小于0.25m/s，并應(yīng)考慮在變水量調(diào)節(jié)時，亦不應(yīng)小于此值；</p><p>　?。?）閉式系統(tǒng)在熱水和冷水管路的每個最高點（當無坡度敷設(shè)時，在水平管水流的終點）設(shè)排氣裝置（集氣罐或自動排氣閥）。對于自動排氣閥應(yīng)考慮其損壞或失靈時易于更換的關(guān)斷措施，即在其與管道連接處設(shè)一個閥門。手動集氣罐的排氣管應(yīng)接

79、到水池或地漏，排氣管上的閥門應(yīng)便于操作；自動排氣閥的排氣管也最好接至室外或水池等，以防止其失靈漏水時，流到室內(nèi)或頂棚上；</p><p>　?。?）與水泵接管及大管與小管連接時，應(yīng)防止氣囊產(chǎn)生。大管需由小管排氣時，大管與小管的連接應(yīng)為頂平，以防大管中產(chǎn)生氣囊；</p><p>　　（4）系統(tǒng)的最低點設(shè)單獨放水的設(shè)備（如表冷器、加熱器等）的下部應(yīng)設(shè)帶有閥門的放水管，并接入地漏或漏斗。作為系統(tǒng)

80、剛開始運行時沖刷管路和管路檢修時放水之用；</p><p>　?。?）空調(diào)器、風機盤管等的表冷器（冷盤管）當處于負壓段時，其冷凝水的排水管設(shè)有水封，且排水管應(yīng)有不小于0.001的坡度。凝結(jié)水管徑較大時，最好作圓水封筒；</p><p>　?。?）空調(diào)機房內(nèi)應(yīng)設(shè)地漏，以排出噴水室的放水，水泵、閥門可能的漏水和表冷器的凝結(jié)水。地面的坡度應(yīng)坡向地漏，地面應(yīng)作防水處理。或者將可能有水的地方周圍設(shè)圍

81、堰，圍堰內(nèi)設(shè)地漏，地面要防水。</p><p>　　第六章 空調(diào)風系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　6.1 風系統(tǒng)設(shè)計的一般原則</p><p>　　合理而正確的劃分通風與空調(diào)風管系統(tǒng)。風管系統(tǒng)的劃分應(yīng)該遵循滿足通風與空調(diào)的要求、節(jié)能、運行管理方便、節(jié)省材料等原則。按照建筑物的不同使用功能、不同的使用時間、不同負荷的特點、不同的平面布置等正確地劃分風管系統(tǒng)。另外，還應(yīng)

82、和水管路系統(tǒng)的劃分相結(jié)合。在設(shè)計中，同時考慮空調(diào)風系統(tǒng)與水系統(tǒng)才能獲得經(jīng)濟而合理的方案。</p><p>　　合理布置風系統(tǒng)。風系統(tǒng)的總體布置與空調(diào)系統(tǒng)的造價、運行的經(jīng)濟性及運行效果的影響很大。因此，在設(shè)計中，風系統(tǒng)的總體布置方案應(yīng)該是一個在初投資、運行費用和運行效果之間綜合考慮的折中方案。</p><p>　　風管的斷面形式應(yīng)與建筑結(jié)構(gòu)結(jié)合，并力爭做到與建筑物空間完美統(tǒng)一。大風量系統(tǒng)斷面

83、尺寸過大時，會降低建筑的使用高度，這時可采用多路并聯(lián)布置方式，以降低風管的截面高度。</p><p>　　在風系統(tǒng)的設(shè)計中，如何減少風系統(tǒng)的流動阻力也是要考慮的重要原則。風系統(tǒng)流動總阻力是由風系統(tǒng)摩擦力和局部阻力組成。一般來說，減少風系統(tǒng)摩擦阻力的措施主要有：盡量采用表面光滑的材料制作風管；在允許范圍內(nèi)盡量降低管內(nèi)的風速；應(yīng)及時做好風管沒的清掃，以減少壁面的粗糙度。減少風系統(tǒng)的局部阻力的主要措施主要有：盡量減少或

84、避免風管轉(zhuǎn)彎和風管斷面的突然變化；圓形風管彎頭曲率徑宜大于1.5倍直徑；矩形彎頭內(nèi)、外側(cè)均宜采用圓弧；當外側(cè)采用直角時，內(nèi)側(cè)應(yīng)采用圓弧或斜邊，風管寬大于500mm時，彎頭內(nèi)還應(yīng)加裝導(dǎo)流葉片；支風管與主風管連接時，應(yīng)避免90度垂直連接避免合流三通內(nèi)出現(xiàn)氣流引射現(xiàn)象等。</p><p>　　風管設(shè)計中，應(yīng)采用必要的噪聲控制技術(shù)，使建筑物內(nèi)達到允許的噪聲值。</p><p>　　6.2 新風機組

85、的確定</p><p>　　此建筑地上共有二層樓，其中一層與二層都各安裝一臺新風機組，根據(jù)所負擔房間的新風量確定新風機組的型號。</p><p>　　第一層新風機組負擔的送風量2036.013 m/h，回風量1736.013 m/h，新風量為300m/h。所選新風機組的性能參數(shù)如下：</p><p>　　表6-1 一層新風機組性能參數(shù)表</p><

86、;p>　　第二層新風機組負擔的送風量1278.94 m/h，回風量978.94m/h，新風量300m/h。所選新風機組的性能參數(shù)如下：</p><p>　　表6-2 二層新風機組性能參數(shù)表</p><p><b>　　6.3 風口</b></p><p>　　風口對氣流組織有著關(guān)鍵影響，根據(jù)送回風量選擇合適的風口，均勻分配，同時避免柱和梁

87、的阻擋，最大可能的減少風量擾動對氣流產(chǎn)生的負面效應(yīng)，才能產(chǎn)生良好的氣流組織效果。</p><p>　　本設(shè)計風口選取的是方形散流器，送風口、新風口尺寸均為150mm150mm，安裝高度為2.7m，風口有效面積系數(shù)取0.8，頸部風速控制在3~5m/s。</p><p>　　第七章 地源熱泵機組選擇計算</p><p>　　7.1 地源熱泵機組選型計算</p&g

88、t;<p>　　該別墅的最大冷負荷Q=17.074 kw，考慮風機、風管、水管、冷水管及水箱溫升引起的附加冷負荷，修正后：Q=1.15=19.64 kw，該辦公樓的總設(shè)計負荷為19.64 kw。</p><p>　　因此，可以選擇1臺沃富VKC水—水機組，型號為VKC—030，制冷量28.0 kw，功率6.5 kw，機組尺寸：A=850mm,B=550mm,H=618mm.冷水流量4.82m3/h，

89、冷水壓降30KPa，地源水流量5.93 m3/h，地源水壓降45 KPa，機組重量135Kg。制冷工況：冷凍水進/出溫度：12℃/7℃；冷卻水進/出溫度30℃/35℃。</p><p>　　產(chǎn)品名稱：沃富VKC水—水機組，熱泵機組特點：</p><p>　?。?） 一機多用，可以實現(xiàn)夏季制冷和冬季制熱，還可提供 45℃的生活熱水</p><p>

90、　　（2）采用溫度相對穩(wěn)定的地下熱源，機組運行穩(wěn)定，高效節(jié)能（3）半封閉單螺桿壓縮機設(shè)計，先進載荷平衡原理，主軸承設(shè)計壽命高達 10 萬小時（4）采用平衡壓縮設(shè)計，運行噪聲和振動極低，機組的應(yīng)用靈活性更好（5）多壓縮機設(shè)計，啟動電流小，具有良好的備用功能和優(yōu)異的部分負荷性能（6）制冷 / 制熱調(diào)節(jié)方便，根據(jù)負荷需求，通過微電腦自動對壓縮機進行開停機及增減載（7） 應(yīng)用廣泛，可利

91、用多種能源：地下水、地表水、土壤、生活廢水、工業(yè)廢水、深水湖泊及各種余熱排水（8）全新微電腦控制，標準中文觸摸顯式屏，操作更加方便簡捷，可通過調(diào)制解調(diào)器對機組進行遠程監(jiān)視，并可與樓宇自控系統(tǒng)（BAS）聯(lián)網(wǎng)（9）機組工廠運行測試保證運行可靠，測試平臺通過美國 ARI 認證（10）機組生產(chǎn)程序獲得 ISO9001 認證</p><p>　　7.2空調(diào)循環(huán)水泵設(shè)計計算<

92、;/p><p>　　7.2.1 水泵流量的確定</p><p><b>　　(7-1)</b></p><p>　　式中 L—冷凍水水流量，m3/h； Q—總冷負荷，kw；△t—冷凍水進出水溫差，℃，一般取4.5～5。</p><p>　　根據(jù)上式計算的L=4.6 m3/h。</p><p>　

93、　7.2.2 水泵揚程的確定</p><p>　　制冷機組蒸發(fā)器水阻力：一般為5～7mH2O；（具體值可參看產(chǎn)品樣本）</p><p>　　末端設(shè)備（空氣處理機組、風機盤管等）表冷器或蒸發(fā)器水阻力：一般為4～6mH2O；（具體值可參看產(chǎn)品樣本）</p><p>　　回水過濾器阻力，一般為3～5mH2O；</p><p>　　分水器、集水器水

94、阻力：一般一個為3mH2O；</p><p>　　制冷系統(tǒng)水管路沿程阻力和局部阻力損失：沿程阻力一般為比摩阻(100～300Pa/m)每乘以管道長度.局部阻力為沿程阻力的50%。</p><p>　　綜上所述，水泵揚程為上述阻力之和。</p><p>　　因此水泵的揚程H=16.5 mH2O。</p><p>　　根據(jù)計算結(jié)果水泵的揚程與流量

95、留一點余量，查《中央空調(diào)設(shè)備選型手冊》可以選擇IS立式離心水泵，選用兩臺，一用一備。性能參數(shù)如下：</p><p>　　型號：ISG40-125 轉(zhuǎn)速：2900r/min</p><p>　　流量：4.4~8.3 m3/h 揚程：21.0~18.0 m </p><p>　　電機功率：1.1kW 電機型號：JG1-1&

96、lt;/p><p>　　第八章 地下埋管的設(shè)計與計算</p><p>　　8.1 冬夏季地下?lián)Q熱量的確定</p><p>　　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接嬎悖?lt;/p><p><b>　　(8-1)</b></p><p><b>　

97、　(8-2)</b></p><p>　　式中 Q1‘—夏季向土壤排放的熱量，kW ；Q1—夏季設(shè)計總冷負荷，kW ；Q2‘—冬季從土壤吸收的熱量，kW ；Q2—冬季設(shè)計總熱負荷，kW ；COP1—設(shè)計工況下水源熱泵機組的制冷系數(shù)；COP2—設(shè)計工況下水源熱泵機組的供熱系數(shù) 。</p><p>　　COP在小機組制冷時可取4.5~5.0，制熱時取3.2~3.5；&

98、lt;/p><p>　　在大機組制冷時可取5.0~5.6，制熱時取3.3~3.8。</p><p>　　根據(jù)上式計算得Q1’=20.87 KW，Q2’=9.9KW。</p><p>　　取夏季地下?lián)Q熱量Q1’=20.87KW進行計算。</p><p>　　8.2 確定地下?lián)Q熱器的埋管形式</p><p>　　地源熱泵技術(shù)的

99、關(guān)鍵是地下?lián)Q熱器的設(shè)計,地下?lián)Q熱器設(shè)計是整個設(shè)計的重點，也是本系統(tǒng)有別于其他系統(tǒng)之所在。地下埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其選擇的形式是否合理，設(shè)計的是否正確，將關(guān)系到整個地源熱泵系統(tǒng)能否滿足要求和正常使用及系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。</p><p>　　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和應(yīng)用環(huán)境,選用哪種方式主要取決于場地大小，當?shù)貛r土類型及挖掘

100、成本。</p><p>　　水平埋管：室外施工費用相對較低，但是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。</p><p>　　垂直埋管：初投資費用相對水平埋管稍高，但是其運行及維護費用低，占地面積較小，冬季無需輔助熱源，不產(chǎn)生任何污染，節(jié)能效果明顯。而且在

101、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 ,所以這里準備采用垂直埋管系統(tǒng)。</p><p>　　因此該別墅的地下?lián)Q熱器的埋管形式采用垂直埋管。</p><p>　　根據(jù)埋管方式不同，垂直埋管大致有 3種形式：</p><p>　　（1）U型管：U形管是在鉆孔的管井內(nèi)安裝，一般管井直徑為100～150mm，井深10～200m，U形管直徑一般在50mm

102、以下，埋管越深，換熱性能越好。由于其施工簡單，換熱性能較好等原因，目前應(yīng)用最多。</p><p>　　（2）套管型：套管式外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管直徑為15～25mm。套管型的內(nèi)、外管中流體熱交換時存在熱損失。</p><p>　　（3）單管型：單管型的使用范圍受水文地質(zhì)條件的限制。</p><p>　　所以最終確定地下?lián)Q熱器的埋管形式采用垂直U型埋管

103、。［9］</p><p>　　8.3 確定管路連接方式</p><p>　　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行費用。對豎直埋管系統(tǒng)，并聯(lián)方式的初投資及運行費均較經(jīng)濟。故本設(shè)計的地下?lián)Q熱器采用并聯(lián)系統(tǒng)。</p><p>　　8.4 地下?lián)Q熱器埋管管材及管徑的確定</p><p>　　8.4.1 埋管管

104、材的確定</p><p>　　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(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)先考慮使用價格較低的管材。所以，土壤源熱泵統(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

105、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)。</p><p>　　這里選取聚乙烯（PE100）。</p><p>　　8.4.2 確定管徑</p><p>　　在實際工程中確定管徑必須滿足兩個要求：</p><p>　　（1）管道要大到足夠保持最小輸送功率；</p><p>　　（2）管道

106、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。</p><p>　　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4mH２O/100m當量長度以下。 </p><p

107、>　　本設(shè)計選取埋管管徑為De32。</p><p>　　8.5 豎井埋管管長的確定</p><p>　　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(shù)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

108、為20～40W/m（管長）左右。 設(shè)計時可取換熱能力的下限值，即35W/m（管長），具體計算公式如下： </p><p>　　(8-3) 式中 L— 豎井埋管總長，m ； Q1＇— 夏季向土壤排放的熱量，kW ； 分母“35”是夏季每m管長散熱量，W/m 。</p><p>　　根據(jù)上式計算得L=596.28m。</p><p>

109、;　　8.6豎井數(shù)目及間距的確定</p><p>　　8.6.1豎井數(shù)目的確定</p><p>　　國外，豎井深度多數(shù)采用 50～100m，設(shè)計者可以在此范圍內(nèi)選擇一個豎井深度H，代入下式計算豎井數(shù)目: (8-4)式中 N—豎井總數(shù)，個 ； L—

110、豎井埋管總長，m ； H—豎井深度，m ； 分母“2”是考慮到豎井內(nèi)埋管的管長約等于豎井深度的2倍。</p><p>　　取豎井深度H=45m， </p><p>　　根據(jù)上式計算得N=.6.7</p><p>　　然后對計算結(jié)果進行圓整，若計算結(jié)果偏大，可以增加豎井深度，但不能太深，否則鉆孔和安裝成本將大大增加。</p>

111、<p><b>　　確定豎井數(shù)目為8。</b></p><p>　　8.6.2 豎井間距的確定</p><p>　　關(guān)于豎井間距有資料指出： U型管豎井的水平間距一般為4.5m，也有實例中提到DN25的U型管，其豎井水平間距為6m，而DN20的U型管，其豎井水平間距為3m。若采用串聯(lián)連接方式，可采用三角形布置來節(jié)約占地面積。</p><p

112、>　　本設(shè)計中的豎井間距取3m。</p><p>　　8.7 地下?lián)Q熱器系統(tǒng)的水利計算</p><p>　　傳熱介質(zhì)不同，其摩擦阻力也不同，水力計算應(yīng)按選用的傳熱介質(zhì)的水力特性進行計算。國內(nèi)已有的塑料管比摩阻均是針對水而言，對添加防凍劑的水溶液，目前尚無相應(yīng)數(shù)據(jù)，為止，地埋管壓力損失宜按以下方法進行計算。</p><p>　　確定流量G（m3/h），公稱直徑和

113、流體特性。</p><p>　　根據(jù)公稱直徑，確定管子的內(nèi)徑dj（m）。</p><p>　　計算管子的斷面面積A（m2）：</p><p><b>　　(8-5)</b></p><p>　　計算流速V（m/s）：</p><p><b>　　(8-6)</b></p

114、><p>　　計算管子的雷諾數(shù)（Re），Re應(yīng)該大于2300以確保紊流：</p><p><b>　　(8-7)</b></p><p>　　計算單位管長的摩擦阻力損失Pd（Pa/m） Pd=0.158×ρ0.75×μ0.25×dj－1.25×V1.75

115、 （8-8）</p><p>　　PY= Pd×L （8-9）</p><p>　　式中 PY—計算管段的沿程阻力損失，Pa；L—計算管段的長度，m。</p><p>　　計算管段的局部阻力損失Pj（Pa） Pj=Pd×Lj