地缘热泵方案8.12

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1、哈尔滨卷烟厂易地搬迁项目地源热泵系统初步设计方案及经济运行分析哈工大——龙冶新能源研究应用中心2010-8-1211前言1、浅层地热是清洁能源地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温低位热能。地表浅层是一个巨大的储能器，经过太阳能及地心能在较长时间的平衡，使地球浅层形成一个随地域变化而温度变化的恒温层。它真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层的清洁能源可以近似的看做可再生能源的一种形式。2、地源热泵系统是是高效的节能技术地源热泵是利用浅层地热的蓄能特点进行供热、制冷的新型能源利用技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电

2、能），实现低温位热能向高温位转移。通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。地源热泵是利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源系统把热量从地下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环。地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。3、地热供暖环境效益显著地源热泵系统由于利用浅层土壤的储能特性进行制冷或供暖，即夏季提取土壤中的冷量并向地下排放热量，冬季提取土壤中的热量并向地下排放冷量，无燃烧，故无排放物，无污染物，无废弃物。4、一机多用，应用范围广地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，

3、一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，适合于无集中供热区域的冬季供暖和夏季制冷。同时一套系统也减少了两套系统的系统维修维护风险和费用。一、工程概况本工程为黑龙江烟草工业有限责任公司"十一·五”哈尔滨卷烟厂易地搬迁项目，位于黑龙江省哈尔滨市松北区，拟采用太阳能-地源热泵系统环境系统为建筑物提供冬季供暖和夏季制冷，拟采用的部分为：附房15000m2，生产管理用房及技术研发中心19844m2，后勤保障设施5623m2，共40467m2。11二、设计依据1）甲方提出要求及规划布置图；2）中央液态冷热源环境系统技术参数及相关配置；3）《采暖通风与空气调节设计规范》GB50

4、019-2003；4）设计参数：室外设计计算参数：序号项目参数1地名哈尔滨2台站位置北纬45°41′东经126°37′海拔（m）171.73大气压力（mbar）冬季1001.5夏季985.14年平均温度（℃）3.65室外计算干球温度（℃）冬季采暖－26空调－29通风－20夏季通风27空调30.3空调日平均26平均日较差8.36夏季空调室外计算湿球温度（℃）23.47最热月平均温度（℃）22.88室外计算相对湿度（%）冬季空调74最热月月平均77夏季通风619室外风速（m/s）冬季平均3.8夏季平均3.510最大冻土深度（cm）20511极端最低温度（℃）-38.112极端最高温度（℃

5、）36.413采暖期时间17914统计年份1951～1980三、冷热负荷计算按面积指标估算建筑的总冷热负荷。（1）采暖总热负荷：QR=F·qR/1000（kW）11式中：F—供暖面积（m2）qR—供暖平均面积热指标，取45W/m2；QR=40467*45/1000=1821kW（2）总冷负荷：QL=F·qL/1000*0.5（kW）式中：F—供冷面积（m2）qL—供冷平均面积冷指标，取80W/m2考虑不同用途，不同朝向的房间对空调的需求、空调峰值负荷同时出现的可能性，以及建筑用冷工况的不同，取其制冷负荷修正系数为0.5。QL=40467*80/1000*0.5=1619kW四、地源热

6、泵系统的设计1、地源热泵原理能源问题现已成为当今世界的第一大问题，一次能源的消耗和锐减，不但使我们赖以生存的环境受到了破坏，同时也增大了使用一次能源的各种项目的运行费用。可再生能源的开发和利用已经逐步被列为重点的发展方向。地源热泵是利用了地表浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。冬季，热量可以以一个较低的速度从地下抽取，通过热泵提升后，热量用于取暖系统中。对于夏天的制冷作用这种系统正好反过来利用，来自建筑物热量可以回灌到地下土壤热交换器系统，以进行非常高效的空间冷却。地源热泵供暖空调系统主要分三部分：地下能量采集系统（地埋管土壤热交换器系统、地下水井）、能量提升系统（热

7、泵机组等）和能量释放系统（系统末端）。11井水源热泵系统示意图地埋管地热泵流程示意图地埋管土壤热交换器系统：地埋管式分为水平埋管式和竖直埋管式，由于北方地区的气候条件适用于竖直埋管方式。竖埋管即打一定深度、一定数量的竖埋孔，每个孔内安装两对U型地埋管，所有的竖埋管通过集水管路汇集并在管道末端设置循环泵，与室内热泵机组的换热器形成一个闭式系统，通过中间介质（通常注入水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在埋设于土壤内的封闭环路（地壤换热器）中循环流动