某別墅地源熱幫浦空調系統技術
方案2023年7月
第一章工程概況及方案設計依據
1、工程概況
本專案位於浙江紹興，該建築—e10#樓主要以居住為主，建築面積為303.4m2。由於本專案暫未提供冷熱負荷，考慮浙江紹興氣候特點，按照負荷指標法進行空調冷熱負荷計算（包括新風冷負荷）。
具體資料如下表：
2、設計依據
2.1、設計所採用的相關規範和技術標準：
《採暖通風與空氣調節設計規範》gb50019－2003
《高層民用建築設計防火規範》gb50045-95 (2023年版)
《通風與空調工程施工質量驗收規範》gb50243-2002
《建築給水排水及採暖工程施工質量驗收規範》gb50242-2002
《給排水管道工程施工及驗收規範》gb50268-97
《埋地聚乙烯給水管道工程技術規程》cjj101-2004 j362-2004
《地源熱幫浦供暖空調技術規程》gb50366-2005
2.2、室外設計引數
1、夏季空調室外計算乾球溫度：32.1℃
2、夏季空調室外計算溼球溫度：28.0℃
3、夏季平均日較差：3.8℃
4、冬季空調室外計算乾球溫度：-4℃
5、冬季採暖室外計算乾球溫度：-2℃
6、冬季通風室外計算乾球溫度：3℃
7、室外平均風速：夏季 3.8m/s 冬季 3.8m/s
3、技術方案附件
附一、地源熱幫浦空調系統與傳統空調系統執行費用比較
1執行費用分析計算約定
1、能效比cop=製冷（熱）量/輸入功率
2、每年製冷4個月120天，平均每天工作10小時共計1200小時
3、每年制熱4個月120天，平均每天工作10小時共計1200小時
4、約定電價0.60元/天然氣**2.7元/立方公尺
2 執行費用計算分析
（1）地源熱幫浦空調系統執行費用
使用地源熱幫浦機組，夏季製冷季節得到的生活熱水是完全免費的，其他季節製取生活熱水的時間為8個月，也就是240天，生活熱水為0.3m3/天，則製取生活熱水的費用為0.3m3/天 *240天 *35℃*0.
17元(每m3的水溫度公升高1℃)=428.4元，所以採用地源熱幫浦機組系統，一年中空調部分加生活熱水部分執行費用為：8,933.
47+428.4=8827.87元
（2）傳統空調系統執行費用
使用傳統空調系統時，一年365天都要使用傳統裝置製取生活熱水，設定使用燃氣鍋爐熱水器，則製取生活熱水的費用為0.3m3/天 *365天 *35℃*0.38元（每m3的水溫度公升高1℃）=1456.
35元，所以採用傳統空調系統，一年中空調部分加生活熱水部分執行費用為：
19,305.72+1456.35=20762.07元 19,305.72*0.6+1456.3*0.45=12238.3元
綜上所述：一年中，地源熱幫浦空調系統比傳統空調系統執行費用節約20762.07-8827.
87=11934.2元。12238.
3-8827.87=3410.4元。
（3）參考資料表---各種能源形式達到同等效果的所需費用
附二、地源熱幫浦空調系統與傳統空調系統初投資費用比較
從表中可看出：地源熱幫浦空調系統初投資費用比傳統空調系統高35.78-22.
1=13.68萬元；按每年執行費用節約11934.2元來計算，**年限為：
136800/11934.2=11年，地埋管部分使用壽命為50年以上，採用地源熱幫浦系統，投資回報後，剩餘39年執行費用總共可節約39*11934.2=465433.
8元（46.6萬元），
傳統空調使用壽命為12-15年，地源熱幫浦空調使用壽命為15-18年， 50年中，傳統空調需更換4次，地源熱幫浦空調只需更換3次，又省掉1台地源熱幫浦機組的投入，由此產生的經濟效益（8.5萬元）是相當可觀的。
地源熱幫浦熱水機組使用壽命為15-18年，燃氣鍋爐熱水器使用壽命為6-8年，50年中，地源熱幫浦熱水機組更換約3次，燃氣鍋爐熱水器需更換6次，節省的裝置費用為3*1.6=4.8萬元。
綜合以上，50年中，使用地源熱幫浦機組產生的經濟效益為46.6+8.5+4.8=59.9萬元。
第二章室外地埋管系統設計方案說明
1、系統設計思路
近年來由於節能環保要求的提高，對建築的採暖空調方式提出了新的要求。作為獨立的建築物，既需要冬季供暖又需要夏季空調。根據這種實際需求，我們推薦採用當今最新技術的熱幫浦系統—地源熱幫浦系統。
熱幫浦系統是一種利用地下淺層地熱資源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可製冷的高效節能空調系統。熱幫浦機組通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱幫浦供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量「取」出來，提高溫度後，供給室內採暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到地能中去。
熱幫浦機組的能量流動是利用其所消耗的能量（如電能）將吸取的全部熱能（即電能+吸收的熱能）一起排輸至高溫熱源。而其所耗能量的作用是使製冷劑氟里昂壓縮至高溫高壓狀態，從而達到吸收低溫熱源中熱能的作用。請參見圖2-1能流示意圖。
圖2-1能流圖
地源熱幫浦熱幫浦系統是一種先進的高效節能、無任何汙染的採暖空調方式，在建築用能領域，是作為環保和節能首推的新技術應用專案。2023年建設部將熱幫浦採暖空調技術列為建築節能新技術成果大力推廣。推廣熱幫浦技術，將對保護環境、提高環境質量、進一步推動和落實「還人類碧水藍天」起到更好的積極效果。
熱幫浦機組根據對水源的利用方式的不同，可以分為開式系統和閉式系統兩種。開式系統是指從地下抽水或地表抽水後經過熱幫浦機組換熱後直接排放的系統；閉式系統是指利用閉式迴圈的土壤換熱器進行換熱，土壤換熱器一般水平或垂直埋於地下或湖水海水中，通過與土壤或湖水海水換熱來實現能量轉移。即通常說的水源熱幫浦和地源熱幫浦。
如圖2-2、2-3、2-4、2-5所示
圖2-2地源熱幫浦系統冬季工作示意圖圖2-3地源熱幫浦系統冬季工作示意圖
圖2-4水源熱幫浦系統夏季工作示意圖圖2-5水源熱幫浦系統冬季工作示意圖
由於水源熱幫浦受當地的地質條件影響，目前專案所在地的地層結構我們尚不了解，鑑於地源熱幫浦的優點，本專案的空調系統我們推薦採用地源熱幫浦空調系統。
如上文所述，當今社會，環境汙染和能源危機已成為威脅人類生存的頭等大事，如何解決這一問題，已成為全人類的課題。在這種背景下，以環保和節能為主要特徵的綠色建築及相應的空調系統應運而生，而地源熱幫浦空調系統正是滿足這些要求的新興**空調系統。
2、土壤換熱器換熱引數
2.1確定埋管形式
土壤換熱器採用地下埋管（即埋置地下熱交換器）的方式來實現，埋管方式多種多樣。目前普遍採用的有垂直埋管和水平埋管兩種基本的配置形式。水平埋管是在淺層土壤中挖溝渠，將hdpe管水平的埋置於溝渠中，並填埋的施工工藝，垂直埋管是在地層中垂直鑽孔，然後將地下熱交換器（hdpe管）以一定的方式置於孔中，並在孔中注入填充材料的施工工藝。
如圖2-6、2-7所示：
圖2-6水平埋管圖2-7垂直埋管
地下熱交換器型式和結構的選取應根據實際工程以及給定的建築場地條件來確定。水平埋管形式較垂直埋管形式占地面積大、換熱效率低，但相應初投資也會較低。
綜合本專案各方面條件，擬採用的是垂直埋管。
2.2、土壤換熱器的換熱量和換熱管長設計
由於我所隸屬於上海地礦工程勘察院，積累了大量的地質資料，並結合我所在實施的多個地源熱幫浦工程，積累了大量的各個地層的換熱量資料，綜合本專案所在地區的地層情況，參照類似工程的成功案例，本專案單位鑽孔延長公尺的平均換熱量暫定為冬季45w/m，夏季65w/m（建議業主委託有測試能力的公司進行專案實測，以確定更準確的換熱率）。結合本專案現場實際場地條件和滿足換熱要求，擬設計為雙u型豎埋管，管徑為φ32mm高密度聚乙烯換熱管（hdpe），通過詳細計算，地埋管最大需求數量為3600公尺；根據我所以往大量成功專案的施工經驗，結合本專案所在地地層特性，並考慮經濟效益，設定本專案土壤換熱器的換熱孔深為45m，則換熱孔數量核算為18.2個，考慮到一定的安全係數，取20個孔。
根據《地源熱幫浦系統工程技術規範 gb50366-2005》，換熱孔間距取4.5*4.5m（區域性間距，按地下管線、障礙物情況，在規範規定的3-6m範圍內調整），整個建築物所需的換熱孔分部占地面積約為200m2左右。
地源熱幫浦的埋管設計方法
地源熱幫浦的埋管設計方法.txt愛乙個人很難，恨乙個人更難，又愛又恨的人最難。愛情永遠不可能是天平，想在愛情裡幸福就要捨得傷心！有些煩惱是我們憑空虛構的，而我們卻把它當成真實去承受。地源熱幫浦的埋管 1 土壤源熱幫浦系統設計的主要步驟 1 建築物冷熱負荷及冬夏季地下換熱量計算建築物冷熱負荷計算與常規...
地源熱幫浦的埋管設計方法
1 土壤源熱幫浦系統設計的主要步驟 1 建築物冷熱負荷及冬夏季地下換熱量計算建築物冷熱負荷計算與常規空調系統冷熱負荷計算方法相同，可參考有關空調系統設計手冊，在此不再贅述。冬夏季地下換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。可以由下述公式 2 計算 kw 1 kw 2 其中 q1 夏...
詳細地源熱幫浦
地源熱幫浦技術原理 地源熱幫浦是一種利用地下淺層地熱資源 也稱地能，包括地下水 土壤或地表水等 的既可供熱又可製冷的高效節能空調系統。地源熱幫浦通過輸入少量的高品位能源 如電能 實現低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱幫浦供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量 取 出來，提高溫...