地源热泵系统介绍

室内循环系统
冷媒—循环介质热交换
压缩机
机 组 循 环 系 统
冷媒—循环介质热交换
地下循环系统
建筑物内，从而将低品
位能源利用起来。
循环介质—土壤热交换
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压缩机
（压缩）
低温 低压
气体
一、 气 地 体 源 热 蒸发器 （蒸发） 泵 ●空气吸收冷媒的冷量使 液态冷媒变为气态 系 统 介 液 绍 体
10℃ 板式换热器 15℃ 13℃ 8℃
接 空 调 末 端
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地源热泵系统图
太阳能蓄能回补 空气能蓄能回补
三、 地 源 热 泵 系 统 设 计
板式换热器 Z H H Z Z
风机盘管系统 新风系统
热泵机组
M
M
板式换热器
地板采暖系统 散热器系统
M
M
燃气锅炉
地埋管系统
说明 1、冬季全部使用时，阀门M开启； 2、夏季直供时阀门Z开启； 3、开启回补系统时阀门H开启。
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地源热泵系统采暖原理图
1、当不全部使用，保持温度时 2、当全部使用时
接燃气锅炉 60℃ 45℃
接接 风地 机板 盘采 管暖 系系 统统
板式换热器
三、 地 源 热 泵 系 统 设 计
40℃
45℃
40℃ 35℃
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地源热泵系统空调原理图
三、 地 源 热 泵 系 统 设 计
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朝向
窗面积（㎡） 799.44 998.07 1466.32 1671.97
墙面积（㎡） 2782.42 3212.66 3350.53 4135.9 3479.6 3173
墙体面积(㎡) 1982.98 2214.59 1884.21 2463.93 3479.6 3173
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
东向 西向 南向 北向 屋顶 地面
传热系数：外墙：0.45W/㎡· ℃，外窗2.50W/ ㎡· ℃，外门2.50W/㎡· ℃，屋面0.35W/㎡· ℃。
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2、哈尔滨气象统计
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
根据哈尔滨标准年的气象参数，可对哈尔滨 市的全年逐时室外干球温度、各朝向太阳辐射 量、太阳月总辐射进行统计。
• 采暖：本工程公共卫生间，楼梯间，设备用房 等采用单管顺流上供下回同程式散热器系统， 其余房间采用风机盘管系统，一~三层辅以低温 地面辐射采暖系统。 • 空调：本工程空调采用风机盘管系统。 • 新风系统
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三、 地 源 热 泵 系 统 设 计
原始数据 • 根据图纸提供数据，建筑物冬季采暖热负荷为 805kW，冬季新风负荷为825kW。夏季空调负荷 为1786kW，其中包括新风负荷。 • 现有设计太阳能提供生活热水，生活热水 40t/D。 • 项目现有设计中设计了两台燃气锅炉，单台最 大出力610kW。在太阳能提供热水不足时可以 提供生活热水。
地源热泵系统报告
——黑龙江建筑职业技术学院新建教学楼及墙体材料试验基地项目
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背 景 前 提
国务院办公厅2013年1月1日发布绿 色建筑行动方案，方案中着重提到开展 绿色建筑行动，以绿色、循环、低碳理 念指导城乡建设，严格执行建筑节能强 制性标准，积极推动太阳能、浅层地能、 生物质能等可再生能源在建筑中的应用。 加快普及高效节能照明产品、风机、水 泵、热水器、办公设备、家用电器及节 水器具等。
温度
上表为冬季采暖季10月20日0时至次年4月20日24时，共183天，4392小时统计数。 哈工大—龙冶新能源研究应用中心
2.3夏季空调各温度出现小时数
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
夏季空调各温度出现小时数
小时数
160 140 120 100 80 60 40 20 0 26 27 28 29 30 31 32 温度
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四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
3.3温差通过维护结构引起的负荷和新风负荷 • 通过屋面、墙体、玻璃窗由温差引起的稳 定传热部分
TCL（THL）= i 1
( A K )(T T
i i
n
in
)
At
• 新风负荷
500 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
月份
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3、基于BIN参数法的负荷计算
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
3.1建筑物耗热量及耗冷量
• 建筑物的耗热量包括由温差通过维护结构引起 的耗热量、新风耗热量。 • 建筑物的耗冷量包括由温差通过维护结构引起 的耗冷量、新风耗冷量、灯光照明引起的耗冷 量、人体散热引起的耗冷量、太阳辐射得热通 过玻璃引起的耗冷量。
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四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
• 本计算是基于BIN参数法的负荷计算。 所谓的BIN方法，就是假设围护结构负荷 ( 包括日射及温差负荷) 可变换成室外气温的 线性关系，依此线性关系计算出不同温度下的 负荷并乘以该温度段出现的小时数，便得出该 温度下的冷、热耗量。将夏季或冬季各温度下 的冷、热耗量累计求和便是全年冷或热耗量。
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• 土壤冷热平衡的意义及方法
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
地源热泵系统系统长期有效的运行关键在 于从土壤中提取的热量和释放的热量是否平衡， 计算从土壤中提取和释放的能量首先就是需要 明确建筑物在冬季供暖时的耗热量和夏季制冷 时的耗冷量。 设计负荷和实际负荷存在差异，详细计算 建筑物的冬季耗热量和夏季耗冷量与土壤的实 际放热量和吸热量相对应。
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黑龙江建筑职业技术学院新建教学楼及墙体材料试验基
地项目，红线内占地面积20867㎡。建筑为地下一层，地上
九层，其中设备层一层，总建筑面积20369㎡。夏季空调面 积15821㎡，冬季采暖面积19445㎡。
二、 本 项 目 概 况
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二、 本 项 目 概 况
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三、 地 源 热 泵 系 统 设 计
• 系统安全性及使用寿命 地源热泵系统为一台机组一套系统设计，两 台机组可以互为备用，循环水泵均设备用泵。 竖埋系统均为PE管，管材、管件同材质，管道 ≤De63为电熔连接，＞De63为热熔承插连接。 地源热泵系统竖埋管管材选用国内知名品牌 伟星管业管材，管材寿命可长达80年，热泵机 组选用通过节能认证的意大利克莱门特品牌， 寿命可达到25年。竖埋管系统经过夏季的合理 回补，可与管材同寿命。
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2.4冬季采暖季各个朝向太阳辐射量
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
冬季采暖季各个朝向太阳辐射量
600 500
辐射量kW·h/㎡
400 300 200 100 0 东向 南向 朝向 西向 北向
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2.5夏季制冷季各个朝向太阳辐射量
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四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
小时数
-2
100
200
300
400
500
600
8~
0
-2 6~ -2 5 3 1 9 7 5 3 1 -2 -2 -1 -1 -1 -1 -1 -9 7 5 3 1 1 3 5 6~ 8~ 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 ~1 ~1 ~1 ~1 ~1 ~2 ~2 ~2 ~2 ~2 ~3 7 9 1 3 5 7 9 1 3 5 7 9 1 32 4~ 2~ 0~ 8~ 6~ 4~ 2~ 0~ ~~~~0~ 2~ 4~ -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 -1 -8 -6 -4 -2
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竖埋管平面布置图
三、 地 源 热 泵 系 统 设 计
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三、 地 源 热 泵 系 统 设 计
• 地源热泵系统运行思路 1、冬季采暖： 为保证地源热泵系统的长期有效运行，考虑 地源热泵系统冬季负担地板采暖系统和风机盘 管系统热负荷，散热器系统及新风系统热负荷 由燃气锅炉负担。 2、夏季制冷： 夏季正常制冷时无需开启热泵机组，由地埋 管系统经板式换热器换热后直供末端空调系统。 如出现极端天气，地埋管系统不能满足建筑物 的制冷要求时可以开启热泵机组制冷。
低温 低圧
●耗电做功使低温低压冷媒气体 变为高温高压气体
高 温 高 压
冷凝器
（冷凝）
●向空气放出冷媒的热量使 气态冷媒变为液态
膨胀阀
●降低冷媒压力 ●调整冷媒流量
（膨胀）
液 体 高温 高圧
6
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一、 地 源 热 泵 系 统 介 绍
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一、 地 源 热 泵 系 统 介 绍
-2 7
2.1全年室外干球温度分பைடு நூலகம்图
全年室外干球温度分布图
温度
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2.2冬季采暖季室外各温度出现小时数
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
冬季采暖季室外各温度出现小时数
小时数
240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
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• • • • • •
一、地源热泵系统介绍 二、本项目概况 三、地源热泵系统设计 四、土壤冷热平衡分析计算 五、项目投资估算及经济运行分析 六、结论
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地源热泵系统是利
用地下岩石、土壤、地
用户供暖\制冷
一、 地 源 热 泵 系 统 介 绍
下水和地表水作为低温 热源，把传统空调器的 冷凝器或蒸发器直接接 入地下，使其与大地进 行热交换，通过地下循 环系统循环，提取或释 放大地热能，通过机组 循环系统将能量转移到
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1、本项目设计计算参数
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
• 室外采暖计算温度：-26℃：冬季室外风速： 3.8m/s；室内采暖计算温度：卫生间、走廊、 楼梯间：16℃；办公室、客房：20℃。会议室： 18℃。计算时室内设计温度都按照20℃计算。
• 室外空调设计干球温度：30.3℃，相对湿度77%； 室内空调设计温度26℃，相对湿度60%。
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设计数据
三、 地 源 热 泵 系 统 设 计
• 根据图纸提供冷、热负荷要求选择热泵机组两台， 单台机组制热量858.9kW，电功率263.5kW，COP值为 3.3，制冷量1137.1kW，电功率191.6kW，COP值为 5.9。 • 按照经验数据计算，设计竖埋孔400个（需经过岩土 热物性测试后校核竖埋孔数量），孔内安装双U管， 钻孔深度114m，有效换热深度107m，竖埋孔设置在 建筑物楼前空地。 • 竖埋管系统占地面积为8500㎡，100个竖埋孔作为一 个环路进入热泵机房，共四个环路，每个环路皆为 同程。
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
夏季制冷季各个朝向太阳辐射量
350 300 250
辐射量kW·h/㎡
200 150 100 50 0 东向 南向 朝向 西向 北向
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2.6太阳辐射月总辐射量
四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
月总辐射
700 600
月总辐射 (MJ/m2)
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四、 土 壤 冷 热 平 衡 分 析 计 算
3.2太阳辐射对建筑物的影响 • 由2.4（冬季采暖季各个朝向太阳辐射量 ）， 冬季太阳辐射量也非常大，尤其南向的辐射量 大于夏季时的辐射量，通过建筑物的玻璃窗及 幕墙可引起建筑物的得热量，故在计算建筑物 的耗热量时，需将冬季太阳辐射的得热量扣除。
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背 景 前 提
黑龙江建筑职业技术学院新建教学楼及墙体 材料试验基地项目中融合了多种节能设计，并 希望通过绿色建筑三星认证。 地源热泵系统在选择设备和材料时，本着节 能的原则，选用国际知名品牌并通过国家节能 产品认证的意大利克莱门特热泵机组和国际知 名品牌并通过国家节能产品认证的格兰富循环 水泵；主材采用国内知名品牌伟星管业管材、 远大阀门等优质产品。 在保证产品质量的基础 上更体现节能的优势。