上海某复式住宅地源热泵设计

2012年06月20 00:00:00 来源:中国制冷空调技术网

1 设计参数

上海某复式住宅空调面积212m2。

1.1 室外设计参数

夏季室外干球温度tw=34℃, 湿球温度ts=28.2℃

冬季室外干球温度tw=-4℃, 相对湿度φ=75%

1.2 室内设计参数

夏季室内温度tn=27℃, 相对湿度φn=55%

冬季室内温度tn=20℃, 相对湿度φn=45%

2 计算空调负荷及选择主要设备

参考常规空调建筑物冷热负荷的计算方法,计算得到各房间冷热负荷并选择风机盘管型号;考虑房间共用系数(取0.8),得到建筑物夏季设计总冷负荷为24.54kW,冬季设计总热符负荷为16.38kW,选择WPWD072型水源热泵机组2台,本设计举例工况下的 COP1=3.3,COP2 =3.7。

3 计算地下负荷

根据公式(1)、(2)计算得

取夏季向土壤排放的热量Q1 '进行设计计算。

4 确定管材及埋管管径

选用聚乙烯管材PE63(SDR11),并联环路管径为DN20,集管管径分别为DN25、DN32、DN40、DN50,如图1所示。

5 确定竖井埋管管长

根据公式(3)计算得

m

6 确定竖井数目及间距

选取竖井深度50m,根据公式(4)计算得

圆整后取10个竖井,竖井间距取4.5m。

7 计算地埋管压力损失

参照本文2.6介绍的计算方法,分别计算1-2-3-4-5-6-7-8-9-10―11―11′-1′各管段的压力损失,得到各管段总压力损失为40kPa。再加上连接到热泵机组的管路压力损失,以及热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失,所选水泵扬程为15mH2O。

8 校核管材承压能力

上海夏季大气压力po =100530 Pa,水的密度 ρ=1000 kg/m3,

当地重力加速度g =9.8 m/s2,高度差h=50.5 m

重力作用静压ρgh =494900 Pa

水泵扬程一半0.5 ρh=7.5 mH2O=73529 Pa

因此,管路最大压力 p=po+ρgh+0.5 ρh=668959 Pa(约0.7Mpa)

聚乙烯PE63(SDR11)额定承压能力为1.0MPa,管材满足设计要求。

9 结论

地源热泵系统在我国长江流域及其周围地区具有广阔的应用前景,但有关影响土壤源热泵系统广泛应用的主要因素(如地下热交换器的传热强化、土壤性质等)的研究还很有限,设计时大致可以遵循以下原则:

(1)若建筑物周围可利用地表面积充足,应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式;相反,若建筑物周围可利用地表面积有限,应采用竖直U型埋管方式。

(2)尽管可以采用串联、并联方式连接埋管,但并联方式采用小管径,初投资及运行费用均较低,所以在实际工程中常用,且为了保持各并联环路之间阻力平衡,最好设计成同程式。

(3)选择管径时,除考虑安装成本外,一般把各管段压力损失控制在4mH2O/100m(当量长度)以下,同时应使管内流动处于紊流过渡区。

参考文献:

[1] 徐伟等.地源热泵工程技术指南.北京:中国建筑工业出版社,2001.11

[2] 谢汝镛.地源热泵系统的设计.现代空调,2001.3:33~74

[3] 肖益民等.地源热泵空调系统的设计施工方法及应用实例.现代空调,2001.3:88~100

[4] 王勇.地源热泵研究(1)——地下换热器性能研究:[硕士学位论文].重庆:重庆建筑大学,1997

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