【12N8】 地源热泵系统设计与安装

河南省工程建设标准系列建筑标准设计图集：地源热泵系统设计与安装 编制单位：天津市建筑设计院 【目录】 埋管地源热泵系统原理图及控制原理图 直接换热地源热泵系统原理图及控制原理图 间接换热地源热泵系统原理图及控制原理图 复合式埋管地源热泵系统原理图及控制原理图 热回收地源热泵系统原理图及控制原理图 太阳能光热耦合地源热泵系统原理图及控制原理图 地热水梯级利用地源热泵系统原理图及控制原理图 原生污水换热器外形及性能参数及防阻机结构图 原生污水取、回水原理图 埋管换热器检查井大样图 土壤源热泵系统干管、水平集管平面图及剖面图 地温监测井构造做法及信号采集与传输系统示意图 水源井成井工艺、构造做法及电气控制示意图 地表水取水口及污水方涵取水口构造大样 【设计说明】 1.1 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。当有不同水源可供选择时，应通过技术经济比较择优确定。 1.2 选择水源的原则：水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。其体工程应从实际情况出发，因地制宜地选择适用水源。 1.3 应根据具体情况进行技术经济比较，选择适用的系统形式，充分考虑地源侧设备的初投资和运行费的增加，并注意地源热泵的能耗增加对冷热源系统综合能效的影响。 1.4 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/T19409-2003的规定。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、混水泵等方式进行调节。 热泵机组正常工作温度范围参考： - 机组型式：地下水式机组；制冷工况（进入冷凝器的水温）：10~25℃；制热工况（进入蒸发器的水温）：10~25℃ - 机组型式：地下环路式机组；制冷工况（进入冷凝器的水温）：10~40℃；制热工况（进入蒸发器的水温）：-5~25℃ 1.5 可直接进入水源热泵机组的水质应符合标准要求。当水源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。 热泵机组对水质的一般要求： - 含砂量：<1/200,000 - pH值：6.5~8.5 - $SO_4^{2-}$：<200mg/L - $Cl^-$：<200mg/L - $Ca^{2+}$：<200mg/L - $Fe$：<1mg/L - 矿化度：<3g/L - $H_2S$：<0.5mg/L 1.6 地源热泵系统在具备建筑空调系统供热、供冷功能的同时，还可以提供（或预热）生活热水，称为组合式系统。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。 1.7 同时存在空调冷/热负荷与生活热水供热负荷时，宜优先选用具有热回收功能的热泵机组。 1.8 埋管地源热泵系统的最大释热量和最大吸热量相差较大时，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）或冷却塔等辅助措施加以解决；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释热量，增大供暖季节吸热量。 1.9 热泵机组台数的选择应能适应空调负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷要求，一般不宜少于2台。并联运行的机组中至少应有一台具有较高的自动化程度和调节性能。 1.10 本图集仅为地源热泵系统各种形式的原理和一般依据，设计人应在此基础上根据具体情况进行深化优化。 【埋管地源热泵系统设计】 2.1 设计方案 2.1.1 在埋管地源热泵系统方案设计之前，应进行工程场地状况调查并应对浅层地热能资源进行勘查或调研评估。 2.1.2 应根据工程调查结果评估实施埋管地源热泵系统的可行性与经济性。 2.1.3 小规模埋管地源热泵系统可参考利用邻近区域的浅层地热能资源勘查数据。 2.1.4 埋管换热器设计：初步设计阶段可采用每延米换热量法进行计算；施工图设计阶段宜采用动态负荷模拟设计法计算。 2.2 设计原则 2.2.1 应根据工程勘察结果，结合可利用地表面积、岩土类型和热物性参数以及当地钻孔费用等因素，确定埋管换热器形式（水平埋管或垂直埋管）。 2.2.2 施工图设计阶段，宜采用动态负荷模拟设计法计算埋管换热器，计算周期不应少于一个运行年。埋管换热器设计长度应满足系统最大取热量或释热量。当全年累计取热量和释热量相差大于20%时，经技术经济分析确认合理后，应采取可靠的调峰措施并保证地下岩土体温度在全年使用周期内得到有效恢复。 2.2.3 根据释热量与吸热量分别计算埋管换热器的总长度 $L_s$ 与 $L_x$。当两者相差较大（如 $L_s > 1.1L_x$ 或 $L_x > 1.25L_s$）时，宜进行技术经济比较，确定是否采用增加冷却塔辅助散热或辅助热源措施。 2.2.4 中小规模系统应预留接入保证地下热平衡措施的接口；大规模系统宜采用设有冷却塔辅助散热与辅助热源的复合式系统形式。 2.2.5 埋管换热器宜以机房为中心或靠近机房设置，其埋管敷设位置应远离水井、水渠及室外排水设施。 2.2.6 水源热泵机组选型应根据源侧额定设计工况，并符合 GB/T19409-2003 相关规定。 2.3 设计要点 2.3.1 埋管换热器系统应按《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2009 的规定对场区内岩土体地质条件进行勘查。 2.3.2 无实测原始地温数据时，地表10m以下土壤原始温度可按高于当地年平均温度2℃选取。 2.3.3 地埋管换热系统工程勘察至少应包括岩土层的结构及分布、岩土体的热物性参数。热物性参数应通过现场热响应实验获得。 2.3.4 埋管换热器设计计算应根据现场热响应试验获得的岩土体热物性参数、原始地温及回填料的热物性参数，采用专用软件进行。垂直地埋管换热器的设计可按 GB50366-2009 附录B的方法进行计算。 2.3.5 当埋管换热系统吸热换热负荷 $le 500kW$ 时，可参考邻近区域的地质构造参数进行设计。 2.3.6 埋管换热器计算时，环路集管不应包括在埋管换热器长度内。 2.3.7 垂直埋管换热器埋管深度建议大于40m，钻孔孔径宜大于0.11m，钻孔间距宜为4-6m。水平环路集管管顶距地面不宜小于1.5m，且应在冻土层以下0.6m。 2.3.8 埋管换热器管内流速在额定设计流量时不宜低于规定值。
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