延庆交通局张山营交通检查站横埋式地源热泵空调系统的应用
美国汇中戈特尔空调有限公司 林伟华 管昱杰
Lin Weihua, Guan Yujie
(U.S.Hikom A.C.Co.,Ltd.)
摘要：地源热泵空调系统在地质是岩石情况下，垂直打孔的成本相对较高，
横埋式地源热泵空调系统较垂直打孔的施工成本较低，工程投资较少，又能达到垂直打孔空调系统的冬季制热、夏季制冷的效果，此系统值得在地质为岩石的地源热泵空调系统中大面积的推广使用。
Abstract:The ground-source heat pump air-conditioning system is a rock in the geological circumstances, the relatively high cost of vertical drilling, horizontal buried ground-source heat pump air-conditioning system than the vertical hole of the lower cost of construction, engineering, less investment, while maintaining the vertical perforated air-conditioning system of winter heating, summer cooling effect, this system is worth as a rock in the geological ground-source heat pump air conditioning system to promote the use of a large area.
关键字：横埋式地源热泵 室外换热器 运行费用
Keywords: Buried horizontal ground-source heat pump Outdoor heat exchanger Running costs
1、延庆交通局张山营建筑概况
本工程总建筑面积约3200m2,共分为两部分，新建建筑为办公楼，建筑面积1785㎡，共三层，楼高11.1米。其中执法大厅共一层，层高8.7米。原有建筑物为食堂、办公室、休息室及锅炉房，建筑面积约为1400㎡；共分为3个独立建筑。均为1层。该工程采用地源热泵中央空调系统，末端采用风机盘管机组，每台风机盘管机组配置控制器单独控制，原锅炉房改为冷热源机房，满足夏季制冷及冬季供暖。2008年8月10日完工，并且空调系统开始调试运转。
2、空调系统计算参数及参考资料
1）空调计算设计参数
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季节 |
室外计算干球温度（℃） |
室外计算湿球温度（℃） |
室外计算相对湿度（%） |
室外风速（m/s） |
大气压力（hpa） |
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夏季 |
33.20 |
26.40 |
-- |
1.90 |
998.60 |
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冬季 |
-12 |
-- |
45 |
4.8 |
1020.40 |
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2）设计所采用之相关国家标准和规范 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019－2003 《建筑设计防火规范》GB50045--95 《通风与空调工程施工质量及验收规范》GB50243－2002 《地源热泵系统工程技术规范》GB50366－2005
3、空调室内温度
4、空调系统设计 4.1空调系统的确定 根据甲方对本空调系统的具体要求 1）空调系统不需要另外加冷热源即能冬季制热夏季制冷。 2）空调机组在运行中能效比高，运行费用较低。 延庆张山营地区地下为岩石层，岩石打井费用较高，综合考虑甲方的要求，经过认真分析当地的地质情况，本工程采用横埋式地源热泵空调系统。 4.2、末端系统设计（未考虑新风） 本工程总建筑面积3200m2，空调使用面积为2750m2，办公室单位冷负荷取120w/m2，会议室、食堂以及执法大厅单位冷负荷取200w/m2；会议室、接待室、会客室、卫生间、淋浴间及餐厅包间均按有吊顶考虑，一层检疫室因墙砖已经粘贴完毕，均采用带三速开关的立式明装风机盘管，执法大厅因空间较大，且层高太高也采用带三速开关的立式明装风机盘管，办公室、宿舍均采用卧式暗装风机盘管。 风机盘管设备：
4．3空调主机的确定 依据冷、热负荷和地源热泵机组技术参数，总建筑面积为3200m2,按照规范办公建筑采暖热指标为80w/m2、空调冷指标为100w/m2。 则该建筑采暖设计热负荷Qh=3200×80=256KW 空调夏季设计冷负荷Qc=3200×100=320KW 参考设备厂家样本，选取地源螺杆热泵机组LESR100.1BG2机组一台，夏季提供7-12℃冷水制冷，冬季提供45-50℃热水供暖。 地源螺杆热泵机组LESR100.1BG2机组参数如下： 空调主机参数
地源螺杆热泵机组LESR100.1BG2机组循环水参数： 用户侧水循环量：59.3m3/h 地源侧水循环量：71.0m3/h 4.4室外换热器的确定 1)室外横埋管的确定
横埋管施工现场 横埋管施工现场由于张山营地下地质较复杂，地下6m以下都是岩石层，我公司技术人员从施工难度和运行效果综合考虑，确定采用整体平铺换热器，埋深为4m，管间距为300mm。（经过单管换热量的测试计算，单管PE横埋管道的冬季换热量为8W，夏季换热量为10W），单管长度为100m, 则冬季1路横埋管的换热量为：Q1=100X0.008=0.8KW 则夏季1路横埋管的换热量为：Q1=100X0.01=1KW 空调主机的总夏季制冷345.1KW，冬季制热342.7 KW 则冬季需要横埋管的总量： Nd=342.7/0.8=429路 则夏季需要横埋管的总量： Nx=345.1/1=345路 则综合考虑选用429路，单管100m长的横埋管。 PE32管的总数量为： Z=429x100=42900m 4.5横埋换热器面积的确定 由4.4可知管间距为300mm，共需PE管DN32共需429路，每路的管长为100m, 则需要的横铺总面积： S=0.3x(429-1)x100=12840m2 4.6循环水泵的选型 室内侧空调循环水泵： 空调主机用户侧水泵59.3m3/h。 则空调侧水泵水流量： Q=59.3m3/hx1.15=68m3/h 空调水流量为68m3/h,扬程为30mH20，功率为11kw 地下侧空调循环泵： 空调主机地下侧水泵71m3/h。 则地源侧空调水泵水流量： Q=71m3/hx1.15=82m3/h 地源侧空调水泵水流量为82m3/h,扬程为30mH20, 功率为15kw 5、横埋式和垂直埋管（地质为岩石）地源热泵室外比较
从上述表格可以看出，横埋式地源热泵室外投资为78.1296万元，垂直埋管（岩石层）地源热泵室外投资为116.6928万元，横埋式地源热泵室外投资比垂直埋管（岩石层）地源热泵费用便宜38.5632万元。
6、空调运行分析 说明： 1、电价按0.8元/Kw.H。 2、夏季制冷90天，每天8小时；冬季制热120天，每天8小时。 3、空调水泵功率11+15=26Kw。 2、经过计算，室内末端同时开启时功率为7.732Kw.
7结束语 从上述论述可以看出，横埋式地源热泵空调系统室外部分投资较垂直埋管（地质为岩石）地源热泵室外部分投资少，但同样能达到垂直埋管（地质为岩石）地源热泵冬季制热、夏季制冷，运行费用较低的效果，值得在当地地质为岩石的空调系统大面积的推广利用。
参考文献： 1、《实用制冷与空调工程手册》 主编 尉迟斌 机械工业出版社 2002 2、《地源热泵系统工程技术规范》GB50366－2005 3、《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019－2003 4、地埋管地源热泵技术 主编 刁乃仁 方肇洪
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