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住宅地源熱泵的設計
地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源(也稱(chēng)地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源(如電能),實(shí)現低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱泵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(lái),提高溫度后,供給室內采暖;夏季,把室內的熱量取出來(lái),釋放到地下去。地源熱泵從淺層土壤或地下水中取熱或向其排熱,通過(guò)分散布置于各個(gè)房間的地源熱泵機組直接轉換成熱風(fēng)或冷風(fēng)為房間供暖或制冷;或從地下水中取熱或向其排熱,經(jīng)過(guò)熱泵機組轉換成熱水或冷水,然后再經(jīng)過(guò)布置在各個(gè)房間的風(fēng)機盤(pán)管轉換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷。
一、工程概況
本工程總面積6720 m3,空調面積5940m3,采用PHNIX戶(hù)式地源熱泵機組,末端冷負荷臥室:180w/m2,客廳、餐廳:200w/m2.?,F選用PHNIX地源熱泵機組:PWSRW050-GW*50臺,單臺制冷量17Kw, 總制冷量為850 KW,制熱量為 1025KW。
1.1 選擇熱交換器形式
根據本建筑附近地下水質(zhì)情況及相關(guān)文獻資料,井深為45米時(shí),每口井的出水量約為40~50t/h。本工程共需抽水井2口,需根據試驗井確定。為了保證井水的全部回灌,至少需水井4口。抽回水井最小間距15米,抽水井、回水井與高層建筑距離大于15米,抽水井間距大于25米。
二、空調水系統
本系統采用芬尼克茲戶(hù)式地源熱泵機組,水源側共用一個(gè)系統,用戶(hù)側相互獨立,單獨控制。冷卻水由潛水泵從水井抽出經(jīng)外管網(wǎng)送至個(gè)單元。在每一段管道的最高處設置放氣閥,在最低處設置排水閥。
三、節能與自控
中央空調采用地源熱泵機組,以地能(地下水)為主要能源,通過(guò)消耗部分電能,把地下水中的低位能量,變?yōu)榭衫玫母呶荒芰?,夏季供冷,冬季供暖?/p>
由于采用了地能,通常情況下,輸入1KW電能可獲得4KW以上的冷量或4KW以上的熱能,可節約能源,節省投資。潛水泵采用變頻控制,根據用戶(hù)側使用情況多少調節水流量。
地源熱泵空調系統除具有顯著(zhù)節能特點(diǎn)外,還具有以下特點(diǎn):
1、資源可再生利用;
地源空調系統是把熱交換器埋于地下,通過(guò)水在由高強度塑料管組成的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng),從而實(shí)現與大地土壤進(jìn)行冷熱交換的目的。夏季通過(guò)機組將房間內的熱量轉移到地下,對房間進(jìn)行降溫。同時(shí)儲存熱量,以備冬用。冬季通過(guò)熱泵將土壤中的熱量轉移到房間,對房間進(jìn)行供暖,同時(shí)儲存冷量,以備夏用,大地土壤提供了一個(gè)很好的免費能量存貯源泉,這樣就實(shí)現了能量的季節轉換。
2、運行費用低,每年運行費用可節省30%左右;
(1)夏季情況下:根據PHNIX地源熱泵機組熱回收能力達到機組制冷量的25%,而一臺地源熱泵機組PWSRW050-GW機組的制冷量為17KW,則50臺機組總的熱回收能量為50*17*25%=212.5KW。若夏天進(jìn)水溫度為25℃,出水溫度為55℃,則進(jìn)出水溫差為△T =30℃,根據熱量計算公式Q=CM△T,則M=6.1(噸/小時(shí)),即50臺地源熱泵機組PWSRW050-GW機組加熱回收功能后每小時(shí)產(chǎn)生6.1噸55℃的熱水,每天運行6.9小時(shí)則能產(chǎn)生42噸熱水。由于本建筑每天共使用熱水為40立方米,故能滿(mǎn)足本建筑的使用要求。
(2)冬季情況下:經(jīng)計算本建筑采暖負荷約為488KW,而50臺地源熱泵機組PWSRW050-GW機組的制熱量為20.5KW,除去建筑采暖負荷總可利用的產(chǎn)熱量為:(30*20.5-488)=127KW。若冬季進(jìn)水溫度為15℃,出水溫度為55℃,則進(jìn)出水溫差為△T =40℃,根據熱量計算公式Q=CM△T,則M=2.7(噸/小時(shí)),即30臺地源熱泵機組PWSRW050-GW機組在滿(mǎn)足采暖的情況下每天運行15小時(shí)可加熱40噸(15-55℃)的熱水。
3、占地面積小,節約水資源;不需要冷卻水塔、鍋爐等耗電設備;地源熱泵技術(shù)所使用是可再生水資源,不需要進(jìn)行循環(huán)水的補水;
4、綠色環(huán)保,工作過(guò)程中沒(méi)有燃燒、排煙以及不產(chǎn)生廢棄物;
既不破壞地下水資源,又無(wú)任何污染,可以建造在居民區內,沒(méi)有燃燒,沒(méi)有排煙,沒(méi)有噪音,也沒(méi)有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地,且不用遠距離輸送熱量,同時(shí)還可以減少污染物的排放。
5、自動(dòng)化程度高,機組以及系統均可實(shí)現自動(dòng)化控制;
6、一機多用,可用于供暖、空調以及制取生活熱水。
地源熱泵系統可供暖、空調,還可供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來(lái)的鍋爐加空調的兩套裝置或系統;可應用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑,更適合于別墅住宅的采暖、空調。
四、管材與保溫
水管管徑<De75者,采用PP-R管;水管管徑≥DN80者,采用焊接鋼管,常見(jiàn)為:DN80X4,DN100X4,DN125X4,保溫材料采用橡塑,其保溫層厚度如下:
空調供、回水管:DN<50,25mm;50<DN<150,30mm;冷凝水管保溫厚度為15mm。
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