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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优的温控系统
2、。,（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：1、考虑送风方式（能侧送则
3、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(1.151.2),B.冷冻水流量：在没有考虑同时使
4、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；4.分水器、集水器水阻力：一般一个为3mH2O；5.水
5、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1
6、00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、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
7、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
8、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
9、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(kW
10、h)=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，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
11、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，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
12、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
13、；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
14、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-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
15、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
16、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
17、,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
18、（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-Ene
19、rgy 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
20、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、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”、
21、“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,
