地源热泵机组机房设计.docx

设计选用说明1、 由工程勘察确定应用地源热泵系统的可行性地源热泵系统方案设计前，应由具有勘察 设计资质的专业队伍进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察浅层地 热能资源勘察包括地埋管换热系统勘察、地下水换热系统勘察及地表水换热系统勘察勘察内容应按照《地源热泵系统工程技术规范》GB50366- 2005的有关规定进行工 程勘察完成后应编写工程勘察报告，并对资源可利用情况提出建议应根据工程勘查结 果，评估采用地埋管、地下水或地表水地源热泵系统的可行性及经济性2、 水源的选用地源热泵系统可以利用的低温热源有岩土体、地下水和地表水选择水 源应满足的要求：水量充足、水温适度、水质适宜、供水稳定具体工程应从实际情况 出发，因地制宜的选择使用水源当有不同水源可供选择时，应通过技术经济比较，择 优确定2.1自然水源包括地表水和地下水地表水源中的热量为可再生能源，有条件场合应积极采 用但地表水（包括 河流、湖泊和海洋）的分布受自然条件的限制，且含固体颗粒物和有 机物较多、含砂量和浑浊度较高，其中海水还有一定的腐蚀性，须经必要处理方可了利 用地表水的应用及其具体形式的确定应符合国家和当地政府的线性规范、规定和规划 要求。

此外，还应做必要的环境分析评估，需要考虑取水设施、回流设施、水处理措施和 经换热后对水体温度的影响等因素地下水分布广泛，水温随气候变化较小注意地下水的抽取应符合当地的水资源管理 政策并经水务主管部门批准，且必须采取可靠回灌措施，确保置换冷量或热量后的地下 水全部回灌到同一含水层，并不得对地下水资源造成浪费或污染2.2再生水源是指人工利用后排放且经过处理的城市生活污水、工业废水、矿山废水、油 田废水和热电厂冷却水等水源，按所处地理位置分类也属地表水范畴宜优先选用，可减 少初投资，节约水资源利用污水作为热源时，引入热泵机组或中间换热器的污水应满足《城市污水再生 利用工业用水水质》GB/T19923—2005要求特殊情况应作污水应用的环境安全与卫 生防疫安全评估，并应取得地市级政府环保与卫生防疫部门的批准3、 系统形式的选用应根据具体情况进行技术经济比较来选择适用的系统形式，充分考虑到地源侧增加设 备的初投资和运行费，并注意地源侧增加水泵的能耗对冷热源系统综合能效的影响3.1 地源侧水系统3.1.1系统形式1） 地源侧水直接进入地源热泵机组，称为开式直接利用系统，应用形式参见本图 集P14 “地源侧开式热泵系统原理图”。

由于不设换热器和定压装置，减少了设备，机 房管道也较为简单该方式只适用于水温合适、水量充足和水质经处理后满足热泵机组 要求的地下水和地表水2） 地源侧水通过中间换热器换热后返回，由换热介质进入地源热泵机组，称为间 接利用系统，应用形式参见本图集P15 “地源侧间接利用热泵系统原理图”热泵机组 蒸发/冷凝水侧水系统是一个独立的循环系统，需要设置水泵并单独定压该方式地源侧 水与冷热源机房系统隔开，可以调节进入热泵机组的水温和水量适用于水质不满足进 入热泵机组要求的地下水和地表水，如有较强腐蚀性的海水、污水，不允许进行化学处 理且必须回灌的地下水等需要注意水温变化对热泵机组性能的影响地源侧水系统由换热器隔开分为两个环路，进入热泵机组的水环路为闭式，而地源 水环路仍为开式对于腐蚀性水源，应对地源水环路的管道及部件采取防腐措施3）地源侧没有水的强制循环，将封闭换热器浸入地缘中，由换热介质进入地源热泵 机组，称为闭式系统，应用形式参见本图集P16她源侧闭式热泵系统原理图”该方式 管路布置比较简单，封闭换热器大多采用高密度聚乙烯，有较强的抗腐蚀性使用于岩 土体（即地埋管换热系统）和水质不满足进入热泵机组要求的地表水，如有较强腐蚀性 的海水、污水等。

本系统形式因为应用封闭换热器可不受现场水资源状况的影响其中：地埋管换热 器在不同地质条件下的取热量差别很大，宜根据现场实验法取得岩土体的热物性参数； 浸于地表水体中的换热器应通过计算或实验确定，形状规格等参数也需根据现场条件确 定3.1.2水质当水源的水质不能满足要求时，应采取有效的过滤、沉淀、灭藻、阻垢、除垢和 防腐等措施经过水处理后仍达不到规定时，应在地源水与热泵机组之间加设中间换热 器若水源不允许直接或间接利用时，可考虑设置封闭换热器3.1.3水温热泵机组正常工作的冷热源温度范围应符合《水源热泵机组》GB/T 1 9409—2003的规定（见下表）如水源水温度不能满足热泵机组使用要求时，可设置中间换热器或采用三通阀、混 水器和混水池等方式进行调节，以满足机组要求3.1.4水温1）夏季地源侧需水量的确定：2）冬季地源侧需水量的确定:3）地源侧水系统宜采用变流量设计3.1.5传热介质对于设置中间换热器的系统，传热介质以首选如果运行工况有结冻可 能，传热介质应添加防冻剂可选用的防冻剂有：氯化钙、氯化钠、乙烯基乙二醇、丙烯基乙 二醇、甲醇、异丙醇、乙醛、醋酸甲和碳酸钾等防冻剂的添加浓度根据传热介质的冰点 比设计最低使用水温低3~5c确定。

注意传热介质物质性对设备传热性能和管路摩擦阻 力的影响，设备选型和管路设计中需进行相应修正，且系统中金属部件应与防冻剂兼 容3.2用户侧水系统3.2.1暖通空调的冷热水系统为闭式，其设计应符合《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019—2003的规定；地源热泵系统只为暖通空调系统提供冷热源，参见本图集 P14~16原理图3.2.2地源热泵系统在具备为暖通空调供热、供冷功能的同时，还可提供（或预热）生活 热水，称为组合式系统其中生活热水部分的设计应符合《建筑给水排水设计规范》 GB50015—2006 的规定采用地源热泵系统提供生活热水时，应采用换热设备间接供给热泵机组 可采用高温型专门提供生活热水，参见本图集P17 “高温水源热泵组合式系统原理 图”同时存在空调冷/热负荷与生活热水供热负荷时，应优先选用具有热回收功能的 热泵机组，参见本图集P18 “热回收式热泵组合式系统原理图”3.3负荷冷热平衡问题3.3.1地源热泵系统需要在夏季向地源侧排放热量、冬季吸取地源侧的热量，为保持长期 可靠的运行效果，必须进行一个冷热周期的热量平衡校核计算，最小计算周期不得少于 一年在此计算周期内，地源热泵系统的总释热量和总吸热量宜相平衡。

最大释热量=最大吸热量=3.3.2如系统的最大释热量和最大吸热量相差不大，对于地埋管换热系统应分别按供冷与 供热工况进行地埋管换热器的长度计算，并取其较大者确定地埋管换热器的长度；对于 地表水换热系统应限制地表水体的温度波动范围在：周平均最大温升不超过1C，周平均 最大降温不超过2CO3.3.3如系统的最大释热量和最大吸热量相差较大，宜进行技术经济比较，通过增设辅助 热源（如太阳能加热器、锅炉等）或冷却塔等辅助散热的措施来解决也可以通过热泵机 组的间歇运行来调节；或采用热回收机组，以降低供冷季节的释热量、增大供暖季节的 吸热量对于我国南方大部分地区，地源热泵系统的夏季释热量大于冬季吸热量，可以采用 土壤蓄冷提高供冷量和冷却塔辅助散热来弥补夏季地埋管换热器长度不足的情况，参见本 图集P19 “土壤蓄冷热泵系统原理图”3.4其他应用3.4.1对于有地热资源的地区，为充分提高地热的利用效率，可以采用热泵系统对地热尾 水进行能量回收，同时可以降低尾水温度，是尾水排放符合环保要求（不得高于 30C）,参见本图集P20 “地热水梯级利用热泵系统原理图”3.4.2对于无条件利用水源和岩土体热能的地区，可以采用水源热泵与风冷热泵机组联合 使用。

水源热泵机组在夏季利用冷却塔散热，冬季进一步将风冷热泵的低温热水升温， 参见本图集P21 “空气源热泵耦合式系统原理图”4.主要设备的选用4.1 热泵机组4.1.1热泵机组的总装机容量根据总供冷负荷和总供热负荷的较大值选取，不另作附加 其中暖通空调系统的供冷负荷和供热负荷根据《采暖通风与空调调节设计规范》 GB50019—2003的规定计算，生活热水负荷根据《建筑给水排水设计规范》 GB50015—2003的规定计算机组的实际供冷量和供热量应根据地源侧和用户侧供、回 水温度进行修正4.1.2热泵机组的压缩机类型，宜根据制冷量范围经过性能价格比进行选择当单机容量Q> 1758kw时，宜选用离心式；Q=1054~1758kw时，宜选用螺杆式或离心 式；Q=700~1054kw时，宜选用螺杆式；Q=116~700kw时，宜选用往复式或螺杆式； Q< 116kw时，宜选用往复式、涡旋式，机组之间应考虑互为备用和轮换使用的可能性 4.1.3热泵机组台数的选择，应能适应空气调节负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷 要求，一般不宜少于2台小型工程选用一台机组时应选择多台压缩机分路联控的机 组机组之间应考虑互为备用和轮换使用的可能性。

同一站房内，可采用不同类型、不 同容量机组搭配的组合式方案以节约能耗；并联运行的机组中至少应选择一台自动化程 度较高，调节性能较好，保证部分负荷下能高效运行的机组；但机组种类不宜超过2 种4.1.4热泵机组的制冷剂应符合有关环保要求，采用制冷剂的使用年限不得超过 中国禁用时间表的规定例如R22和R123，我国到2040年完全禁用1） 用户侧只为空调系统提供冷热水时，应优先选用以 R22为制冷剂的普通型 机组，可以提供7/12C的空调）令水和40/45C的空调热水供热水温度降低会提高热泵 机组的制热量和能效比，但需要对空调末端设备供热能力进行详细校核在系统综合技术 经济比较的基础上确定设备容量和供热参数2） 用户侧还需要提供生活热水的组合式系统，可选用以 R134a为制冷剂的 中高温型机组（供水温度可达60~65C），或带有冷凝热回收器的热泵机组，坍设备投资 有所增加，用户侧的空调水与生活热水管路应分开设置，热泵机组选型 时应充分考虑冬 夏工况空调与生活热水的不同负荷特性3） 对于有工业废热和地热水热源的改造工程，需需要为末端散热器提供70~90C 的高温热水，可选用特殊工质的高温热泵机组，但不能提供空调冷水，需要进行技术经济 比较慎重选用。

4.1.5热泵机组的性能指标应符合相应冷水机组标准规范的要求，应选用性能可靠、能效 高的产品4.2水处理装置若水源侧水质不满足本图集3.1.2的规定时，可采用相应的技术措施进行 水质处理，使其符合机组要求常用的水处理装置如下：4.2.1除砂器与沉淀池，当水源中含沙量不满足要求时选用，主要用于去除较大直径的颗 粒旋流除砂器可在水系统中加装，体积小，安装方法简单，但运行中有阻力需耗一定能 量若工程场地允许，也可修建沉淀池；沉淀池费用低、节能，但占地面积大，可*艮 据实际处理精度串联使用4.2.2净水过滤器当水源浑浊度较大时，为避免管道堵塞需要安装可根据过滤精度选 择过滤网的目数，主要用于去除较小直径的颗粒也可以与除砂器串联使用以提高实际 处理精度4.2.3电子水处理仪当水源水质硬度大或运行过程中冷凝器的循环水温度（常在50C 以上）时，为防止管路结垢，需要安装同时也可辅助处理藻类或细菌4.2.4除铁设备对于同时供应生活热水的组合式系统，为防止溶于水中的铁在卫生洁具 表面形成黄褐色污渍，对于铁含量超标的水源需选用除铁专用药物或设备4.2.5安装换热器当水源水不允许直接利用或水质有较强腐蚀性（指标［cl-］超标） 时，如海水、污水等，宜采用加装换热器中间换热的方式，把水源水与机组隔离开。

4.3 中间换热器4.3.1水质要求应符合《工业循环令却水处理设计规范》GB50050- 95的规定：1） 选用板式、翅片管式换热设备的水中悬浮物不宜大于 10mg/。