中铁建办公楼地源热泵系统项目可行性研究报告.doc文档32页推荐下载

夏季机组为制冷工况，提 供冷冻水供 主要设备容量的选择 空调冷热负荷 建筑物的设计热负荷为，冷负荷为。

考 虑到该办公楼的同时使用系数为，则峰值热负荷为，峰 值冷负荷为。

冷热源 配臵三台地源热泵机组，每台机组制冷量为制热量 。

考虑到该办公楼的功用与特性，选用三台热泵机组，便于运 行调节，有利于运行节能，降低运行费用。

考虑到该办公楼的功用与特性，选用三台热泵机组，便于运 行调节，有利于运行节能，降低运行费用。

冷热源 配臵三考 虑到该办公楼的同时使用系数为，则峰值热负荷为，峰 值冷负荷为。

筑物地下提取与释放的 负荷。

估算中夏季热泵机组值按计算，冬季值按计算。

部分内容简介部分内容简介虑个不同的运行系 数，则可粗略得到全年采暖与空调期累计建筑物地下提取与释放的 负荷。

估算中夏季热泵机组值按计算，冬季值按计算。

主要设备容量的选择 空调冷热负荷 建筑物的设计热负荷为，冷负荷为。

考 虑到该办公楼的同时使用系数为，则峰值热负荷为，峰 值冷负荷为。

冷热源 配臵三台地源热泵机组，每台机组制冷量为制热量 。

考虑到该办公楼的功用与特性，选用三台热泵机组，便于运 行调节，有利于运行节能，降低运行费用。

夏季机组为制冷工况，提 供冷冻水供回水温度为的冷水冬季机组为供热工况提 供采暖用热水，供回水温度为。

根据建筑物的冷热负荷初步估算热泵机组的容量。

主要设备的选 型见表 表主要的设备设计容量 主要设备选型 名称规格数量备注 地源热泵冷热水机 组冷媒为 制冷量 制热量台 为制冷工况提供供回水 温度为的冷水 为供热工况提供供回水温 度为热水。

冷热水循环水泵流量 杨程台三用备 地埋管侧循环水泵流量 杨程台三用备 竖直地埋管孔深，个孔不包括水平地埋管及分集水器 地埋管方案 地埋管初步设计钻孔深，钻孔个，竖直总埋管量为 孔深。

根据地质及环境条件，确定采用竖埋管形式，钻孔孔径， 钻孔间距，单形管，管径。

为使地埋管之间容易达到水力 平衡，地埋管换热器布臵结构采用同程和对称布臵形式。

按照每个钻 孔占地下面积计，约需埋管面积。

第三章地源热泵空调技术的适宜性 地源热泵空调系统简介 地源热泵是种利用大地作为冷热源的热泵，通过热泵机组对建 筑物实现供暖，空调及提供生活用热水，见图。

地源热泵地上部分 与普通热泵相同，所不同的是通过埋设在地下岩土中的地热换热器将 热量释放给土壤或者从土壤中吸收热量。

从能量守恒的角度看，个 精心设计的地源热泵系统其实是以大地作为蓄能器，在夏季通过热泵 机组将建筑物内的热量转移到地下，冷却建筑物的同时储存了热量， 以备冬季使用冬季通过热泵将大地中的低位热能提升温度后对建筑 物供热，同时将建筑物内的冷量储存在地下，以备夏季使用。

该技术 提高了空调系统全年的能源利用效率，真正实现了可再生能源的良性 生态合理地利用。

地下换热介质循环 四通换向阀 蒸发器冷凝器 循环水泵 竖直埋管管井地下换热管 压力膨胀阀 循环水泵 空调末端装置 供冷循环工作介质循环 压缩机 多通连接器 冷凝器 蒸发器 图地源热泵系统原理图 土壤热泵空调机组 风机盘管 集分水器 冷冻水泵 冷却水泵 土壤热泵加风机盘管空调系统流程图 图地源热泵空调系统流程图 地源热泵系统具有如下特点 节能运行费用低 较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于 冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度。

地源热泵可克服空气源热 泵负荷需求越高，效率越低的技术障碍，显著提高效率。

高效率意味着消耗次能源少，运行费用少。

环保洁净 地源热泵系统的运行没有燃烧，没有排烟，大大降低了城镇的大 气污染据调研，由于需输入的少量的电能维持热泵运转，地源热泵 由此产生的污染物排放量，比空气源热泵的排放量减少以上，比 电供暖的减少以上地源热泵系统供冷时省去了冷却塔，避免了 冷却塔噪音及霉菌污染，以及对大气产生的热岛效应。

同时去掉冷却 塔使建筑周边环境更加洁净优美。

节水省地的地源热泵系统以地下浅层地热能资源为冷热源，向 其吸收或排出热量，从而达到供暖或制冷的作用，既不消耗水资源， 也不会对其造成污染地源热泵系统的地埋管可以直接布臵在建筑物 的地下空间中，不占使用面积。

机多用 地源热泵系统可供热空调，机多用，套系统可以替换原来 的锅炉加制冷机的两套装臵或系统机组紧凑，节省建筑空间，可以 灵活安装在任何地方，末端亦可做多种选择 运行可靠 机组的运行情况稳定，几乎不受天气及环境温度变化的影响， 即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑自动化 程度高，系能维持热泵运转，地源热泵 由此产生的污染物排放量，比空气源热泵的排放量减少以上，比 电供暖的减少以上地源热泵系统供冷时省去了冷却塔，避免了 冷却塔噪音及霉菌污染，以及对大气产生的热岛效应。

同时去掉冷却 塔使建筑周边环境更加洁净优美。

节水省地的地源热泵系统以地下浅层地热能资源为冷热源，向 其吸收或排出热量，从而达到供暖或制冷的作用，既不消耗水资源， 也不会对其造成污染地源热泵系统的地埋管可以直接布臵在建筑物 的地下空间中，不占使用面积。

机多用 地源热泵系统可供热空调，机多用，套系统可以替换原来 的锅炉加制冷机的两套装臵或系统机组紧凑，节省建筑空间，可以 灵活安装在任何地方，末端亦可做多种选择 运行可靠 机组的运行情况稳定，几乎不受天气及环境温度变化的影响， 即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑自动化 程度高，系统由电脑控制，能够根据室外气温和室内气温自动调节运 行，运行管理可靠性高无储煤储油罐等卫生及火灾安全隐患机 组使用寿命长，主要零部件少，维护费用低，主机运行寿命可达到年 以上机组自动控制程度高，可无人值守。

应用范围广 地源热泵系统利用地球表面浅层的地热能资源作为冷热源，进行 供暖空调。

地表浅层的地热能资源量大面广，无处不在，是种清洁的可再生能源。

随着人们对能源危机和环保问题严峻性的认识的提 高，地源热泵技术在我国建筑空调系统中将会发挥越来越重要的作用。

地源热泵在本项目中应用的适宜性 地质条件 济南地区属岩石类水文地质构造地区，基岩硬度较大，要用专门 的金刚石牙钻钻孔，钻孔难度较大。

但由于岩石层具有较高的导热系 数，总钻孔量相应减少，总费用增加的幅度不会很大，因此该地区从 地质条件分析可列为地源热泵应用的适宜区。

现场地质状况是现场勘察的主要内容之。

地质状况将决定使用 何种钻孔挖掘设备或安装成本的高低。

现场勘察的详细地质资料见 附件。

在实际工程应用中，地源热泵技术的经济性与可操作性还取决 于工程场地的地质构造，水文地质条件，工程施工条件等多种因素。

气候条件 济南地处中纬度地带，由于受太阳辐射大气环流和地理环境的 影响，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。

其特点是季风明显，四季 分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季较为清爽，冬季气温低， 但无严寒。

年平均气温，极端气温最高，最低零下。

济南地区建筑的年冷热负荷相差不大，采用地源热泵技术，可以 基本实现夏季向地下蓄热，冬季从地下取热，地热换热器的冷热负荷 全年比较均衡的技术要求，系统运行效率高，因此该地区是地源热泵 技术应用的适宜区域。

建筑负荷特性 办公楼的负荷变化般比较缓慢，在济南地区气候条件下，办公 建筑的空调热负荷指标在，冷负荷指标为。

由于本工程建筑的节能设计已符合山东省工程建设标准公共建筑节 能设计标准中的各项规定，节能可达到的要求，考虑定的安全余量，现估算建筑物的平均热负荷指标为冷负荷指标为 。

节能公共建筑单位建筑面积设计冷热负荷相对稳定，空调冷 热负荷变化缓慢，且全年的累计冷热负荷相差不大，非常有利于地源 热泵系统的运行。

这些负荷特点比较适宜地源热泵空调系统。

便于控 制系统的初投资，系统运行稳定可靠。

地埋管所需空间 对于高档办公楼，建筑容积率比较低。

建筑主体周边可用空地面 积较多，可以用来埋管。

另方面可以充分利用建筑物的地下空间来 设臵地热换热器，减少对周边地表面积的利用。

初步估算本项目有足 够空间埋设地埋管。

地源热泵系统的冷热平衡 由负荷计算结果知地下埋管全年冷热量不平衡率为。

图为 地源热泵系统运行年期间的循环液进出热泵的月平均温度变化曲 线。

由图可以看出，在运行个采暖与空调周期后地下岩土温度变化 幅度很小，但由于地埋管的年取热量略微大于年释热量，所以地下的 温度变化总体上呈缓慢下降的趋势。

取距离周边钻孔远处的岩土温度作为钻孔群所处位臵的岩土 参考温度。

由图还可以看出，经过年的模拟运行之后，距离钻孔 远处的平均岩土温度仅仅比初始温度的降低了约。

这说明 地埋管在年的运行周期内，向地下的散热量与从地下的取热量基本 保持平衡，地下岩土温度在个采暖与空调周期后基本回复到初始温 度，这就保证了系统的高效率运行。

值得注意的是，即使设计工况为理想工况，即地下岩土的取热与 散热在个周期内达到平衡，但在实际运行中，地下岩土的年吸释 热量并非要求绝对的平衡，模拟设计结果表明不平衡率在以内是 可以接受的。

当然，这种允许的不平衡率会随着不同地区和岩土的热物性地埋管换热器所在地点有无地下水流动及其流动特点