长沙别墅地源热泵空调系统设计毕业设计(编辑修改稿)

长沙别墅地源热泵空调系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

地下水热泵系统：在土壤源热泵得到发展以前，欧美国家最常用的地下耦合热泵系统系统是地下水热泵系统。 地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低；其劣势在于：有些地方法规禁止抽取或回灌地下水；可供使用的地下水有限；如水质不好或打井不合格要进行水处理；如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大。 地表水热泵系统：地表水热泵系统主要有开路和闭路系统，包括使用江、河、湖中的地表水，也包括使用市政污水、厂矿废水、冷却水等。 地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能 低、维修率低以及运行费用少等优点，但是，要有足够的水量及水体深度，否则水体的温度会随着室外气候发生较大的变化，可能造成热泵效率降低，制冷或供热能力降低的后果。 地埋管式土壤源热泵系统也称地下耦合热泵系统（ Groundcouple heat pumps）或土壤热交换器地下耦合热泵系统（ Ground heat exchanger heat pumps） ,包括一个土壤耦合地热交换器，它或是水平的安装在地沟中，或是以 U形管状垂直安装在竖井之中。 通过中间介质（通常是水或是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间 介质在土壤耦合地地下耦合热泵系统 系统 地表水源热泵系统 可再生水源热泵系统 河水源热泵系统 湖水源热泵 湖水源热泵系统 海水源热泵系统 海水源热泵系统 生活污水源热泵系统 生活污水源热泵系统 工业废水源热泵系统 工业废水源热泵系统 地埋管 地下耦合热泵系统系统 地下水源热泵系统 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 15 页 热交换器的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行换热的目的。 水平埋管地源热泵系统 (Horizontal ground— coupled heat pump)比较简单的是，当室内符合比较小，土壤换热器比较短，可以把单回路管子随开挖土方施工直接埋入地下。 图 11 水平埋管 当室内负荷比较大，土壤换热器长度比较长，就需要考虑土壤换热器的布置问题，畅游的布置方式有以下两种 a 串联式水平埋管 b 并联式水平埋管 图 12 水平埋管 垂直式地埋管系统（ Vertical borehole groundcoupled heat pump） a 比较简单的方式是，当室内负荷比较小，土壤换热器长度比较短，换热器井数比较少可以直接接入机房。 b 当室内负荷比较大，土壤换热器长度比较长，就需要考虑换热器井群的布置问题，一般是若干口井汇集到集水器中，然后统一由干管接入机房。 c 垂直埋管地源热泵系统有一种特殊形式叫：桩基换热器，即在桩里布置换热管道。 d 地热智能桥，类似桩基换热器，由桥桩中埋管的地源热泵自动融雪的桥被称为地热智能桥。 雪落到桥面上，这些盘管用地热将雪融化。 地源热泵的开启靠输入当地的 地源热泵参数来控制。 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 16 页 图 13 垂直式埋管 螺旋埋管地源热泵系统（ slinky groundcoupled heat pump） A 长轴水平布置的螺旋埋管地源热泵系统 B 长轴竖直布置的螺旋埋管地源热泵系统（盘旋布置埋管地源热泵系统） C 螺旋埋管地源热泵系统有一种特殊布置形式；沟渠集水器式螺旋埋管地源热泵系统，也有学者把它归到多层水平埋管地源热泵系统。 图 14 螺旋埋管 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 17 页 地下耦合热泵系统中央空调系统的特点 系统在北欧、北美已普遍应用，近几年在中国开始大规模地推广应用，技术成熟可靠。 属于可再生能源应用技术、节能环保，获得政策支持 运行节能：地下耦合热泵系统系统能充分利用蕴藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循环再生，实现对建筑的供暖和制冷。 因而运行费用较低。 地下耦合热泵系统比风冷热泵节能 30%，比电采暖节能 60%，比燃气炉效率提高 48%。 运行安全可靠：基本不受环境气温影响，系统简单，省去了冷却塔等部件的维护工作，可稳定持续的供冷供热。 地下耦合热泵系统系统运动部件要比常规系统少，因而也减少了维护，系统安装在室内，不暴漏在风雨中也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。 由于地下 耦合热泵系统的供冷、供热更为平稳，降低了停开机的频率和和空气过热和过冷的峰值；这种系统更容易适合供冷、供热负荷的分区； 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 18 页 第二章 工程概况 气象参数 室内设计参数选取 选取依照 GB50736—— 20xx《民用建筑供暖与空气调节设计规范》规范要求如下： 当人员在空调区域仅作短期逗留时，室内设计温度在供冷工况下宜比长期逗留提高 1～2℃，供热工况下宜降低 1～ 2℃；短期逗留区域供冷工况的风速不宜大于 ，供热工况不宜大于。 此外夏热冬冷地区主 要房间宜采用 16～ 22℃。 21 人员长期逗留空调室内设计参数 类别 热舒适等级 温度℃ 相对湿度 % 风速 m/s 供热工况 一级 2224 ≥ 30 ≤ 二级 1822 — ≤ 供冷工况 一级 2426 4060 ≤ 二级 2628 ≤ 70 ≤ 室外设计参数选取 选取依照 GB50736—— 20xx《民用建筑供暖与空气调节设计规范》规范要求如下： 22 湖南省长沙市室外计算参数 台站信息 北纬 ’1228 东经 ’12113 海拔 统计年份 1972—— 1986 年平均温度 室外计算温度湿度 供暖室外计算温度 冬季通风室外计算温度 冬季空气调节室外计算温度 冬季空气调节室外计算相对湿度 83 夏季空气调节室外计算干球温度 夏季空气调节室外计算湿球温度 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 19 页 夏季通风室外计算温度 夏季通风室外计算 相对湿度 61 夏季空气调节室外计算日平均温度 风向风速及频率 夏季室外平均风速 夏季最多风向 C NNW 夏季最多风向的频率 16 13 夏季室外最多风向的平均风速 冬季室外平均风速 冬季最多风向 NNW 续 表 22 冬季最多风向的频率 32 冬季室外最多风向的平均风速 年最多风向 NNW 年最多风向的频率 22 冬季日照百分率 26 最大冻土深度 — 大气压力 冬季室外大气压力 夏季室外大气压力 设计计算用供暖期天数及其平均温度 日平均温度 ≤+5℃ 的天数 48 日平均温度 ≤+5℃ 的起止日期 —— 平均温度 ≤+5℃ 期间内的平均温度 日平均温度 ≤+8℃ 的天数 88 日平均温度 ≤+8℃ 的起止日期 —— 平均温度 ≤+8℃ 期间内的平均温度 极端最高气温 极端最低气温 根据本工程实际情况为便于设计计算室外设计参数选取如下： 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 20 页 内容 温度℃ 风速 m/s 相对湿度 % 冬季 83 夏季 （干） / （湿） 地理信息 长沙市位于 东经 39。 511439。 53111  — 北纬 39。 402839。 5127  — 大气透明度 4 级 21夏季空气调节大气透明度分布图 土建资料 该建筑物地处长沙市；南北朝向。 建筑物尺寸信息详见平面图等建筑图纸。 维护结构性质确定 23围护结构夏季热工 指标 内容 保温材料 保温层厚度mm/ 传热系数 12/  kmWk 传热衰减系数  围护结构衰减度  围护结构的延迟时间  内表面放热衰减度fv 内表面防热延迟时间 39。 fv 外墙 水泥膨胀珍珠80 9 5 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 21 页 岩 顶棚 加气混凝土 170 7 8 内墙 砖墙 240 8 6 24窗户的结构性质 项目 类型 取值 窗户有 效面积系数 gx 单层钢窗 双层钢窗 地点修正系数 dx 长沙 1 窗玻璃的遮挡系数 sC 6mm 后普通玻璃窗 双层 6mm厚普通玻璃窗 窗户内遮阳设施的遮阳系数 nC 活动百叶 中间色 传热系数 k 12  ℃mW 单层、金属框 双层、金属框 除落地窗外外，窗的尺寸高度均为 20xxmm 25外门的结构性质 项目 类型 传热系数取值 22 ℃ mW 推拉式外门实体木门 双层、实体木制 推拉式外门带玻璃的阳台外门 双层金属框 平推式带玻璃的阳台外 门 太阳辐射对维护结构的影响 根据《采暖空调制冷手册》查取： 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 22 页 26 长沙市墙体负荷温差 长沙市墙体负荷温差 时刻 朝向 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 S 9 9 9 10 10 10 10 10 10 10 10 9 9 W 10 11 11 12 13 13 13 14 14 13 13 13 13 N 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 E 13 13 13 13 13 13 13 13 12 12 12 12 11 墙体外表面日射吸收率  27玻璃窗温差传热负荷温差 时刻 地点 类型 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 长沙 轻 4 中、 重 28 外窗日射热负荷强度 时刻 朝向 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 N 148 187 160 138 154 166 166 166 154 138 160 187 148 E 42 79 109 138 154 266 308 390 369 280 245 166 106 S 38 42 79 109 159 238 294 309 294 238 159 109 79 W 42 79 109 138 154 266 308 390 369 280 245 166 106 29顶棚冷负荷温差 时刻 朝向 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 向上 0 长沙别墅地源热泵空调系统设计 第 23 页 第三章 负荷计算 夏季冷负荷计算方法 空气调节区的夏季冷负荷根据以下各项确定： —— 通过围护结构传入的热量 —— 通过外窗进入的太阳辐射热量 —— 人体散热量 —— 照明散热量 —— 设备、器具、管道及其他热源散热量 —— 渗透空气带入热量 空气调节区的夏季冷负荷，根据各项得热量的种类和性质及空气调节区的蓄热特性分别进行计算。 通过维护结构进入的非稳态传热量、 透过外窗进入的太阳辐射热量、人体散热量及非全天使用的设备、照明灯具等的散热形成的冷负荷应按非稳态传热方法计算确定。 室外和邻室温度确定 对于外窗，采用室外计算逐时温度按 GB5001920xx 采暖通风与空气调节设计规范式计算： 即： wpwgwprwpsh tttttt   式中 sht —— 室外计算逐时温度℃ wpt —— 夏季空气调节室外计算平均温度℃  —— 室外温度逐时变化系数；见表。