浅谈源热泵系统设计点
**省建筑设计研究院 郑安申
摘 浅显介绍常种源热泵系统形式特点分析种源热泵系统适条件设计点简单介绍种适合源热泵系统节措施
关键词 源热泵系统 水源热泵系统 表水源热泵系统 土壤源热泵系统 抽水井 回灌井 垂直式土壤热交换器 水式土壤热交换器 水系统变流量 水环热泵系统 直接供冷
0 前言
着国济快速持续发展源消耗逐年增加力发展太阳热等生源合理利已成国家源政策重组成部分
年源热泵系统空调采暖系统冷热源设计中越越应文源热泵系统常形式系统选择水文质求热泵机组选型系统节等方面源热泵系统应设计进行探讨供家参考
1 源热泵系统常形式
谓源热泵系统简单说通热泵机组蒸发器冷凝器水侧冬夏切换夏季提取冷量冬季提取热量输送空调末端
源热泵系统分两种形式：水源热泵系统土壤源热泵系统中水源热泵系统分水源热泵系统表水源热泵系统
11水源热泵系统
111水源热泵系统
水源热泵系统机组连接形式分开式系统闭式系统
开式系统利深水泵水直接供应台热泵机组换热井水回灌然开式系统适机组水条件非常吸引力选择方式腐蚀机组路导致路阻塞通常建议分散式水环热泵系统中应
闭式系统水机组次侧循环水板式换热器隔断板式换热器采取温差换热板式换热器水循环路长度缩短机组次侧循环水采处理满足求水杜绝水机组腐蚀闭式系统非常适水环热泵系统根水深度水温程度抵消开式系统性优势
水源热泵系统传统冷热源形式（电制冷机组锅炉直燃机组等）重复利温室效应清洁性运行费等方面相较优点较突出考虑年国部分区水资源紧缺水源热泵系统实际运行中保证水全部回灌全部回灌会破坏岩层压力分布增加质构造稳定性水抽取回灌程中会程度污染持续发展原出发子孙代考虑设计员应水源热泵系统时应作谨慎思考
112表水源热泵系统
表水源热泵系统江湖河流等表水作恒温器组联塑料组成热交换器布置水面换热器流动热泵机组次侧循环水
国东南部区长江中游区具丰富表水资源非常适表水源热泵系统运行条件
外北方区污水处理二级排水作冬季源热泵系统热量提取象供建筑物采暖热水生活热水
12土壤源热泵系统
土壤源热泵系统作恒温器组联塑料组成热交换器水敷设土壤中者U形形式垂直布置竖井中换热器流动热泵机组次侧循环水北方区应土壤源热泵系统时应考虑换热器循环水防冻
土壤源热泵系统工程水文质条件求相较低仅需足够面面积敷设水垂直热交换器
2 系统类型选择设计点
工程确定采源热泵系统首先需根水文质气候工程占面积等条件种源热泵形式应特点影响素选择合适源热泵类型更满足项目求种热泵形式适条件影响素分叙述
21水源热泵系统
211应足够土面积供合理布置水井间距足够水量水质较合适开采回灌措施政府部门水源热泵系统应限制
212必须专业水文质勘察单位项目施工点进行水文质勘察勘察应采勘测井方式进行出具勘察报告书报告书应包括容：
(1)水开采回灌述
(2)水压梯度水流方流速判断
(3)岩石层安全条件够提供水产量水温变化土石层传热性水质分析结果等方面述
(4)确定抽水井回灌井位置抽水井回灌井直径深度间距数量施工方法材料建议
213应建筑物冷热负荷进行详细逐时计算出耗热量耗冷量根水文质勘察报告合理确定冬夏季运行温差计算确定需水井总流量
214应根建筑物类型规模高度特点等素确定采闭式水系统开式水系统建筑物层数较少建筑物总高度较低时采开式水系统反建筑物层数较建筑物总高度较高时应采闭式水系统
215水井设计应资格水文质单位承担根确定水井总流量水文质勘察报告合理设置水井数量间距供水井回灌井尺寸设计应包括容：口井预期功容量水井数量具体定位钻井深度口径套求灌浆回填材料
操作程钻井设备求供水井回灌井互相切换
22表水源热泵系统
221项目应具较表水资源表水应具足够面积深度冬季时应该足够高温度
表水面积深度系统供冷性影响供热性影响般讲水深9m水体会温度梯度产生明显竖分层现象散热力较水深3m夏季水体温度日晒等原会高空气湿球温度供冷时散热力采风冷冷水机组高冬季表水须保持足够高温度避免热交换器水结冰表水源热泵系统较适合国长江中游南夏季冷负荷区
较浅表水（45～6m）1000m2水面夏季散热量应超13KW水体应产生温度分层现象水深10m深水湖河流1000m2水面夏季散热量应超70KW
222表水热交换器设计选型般专业公司承担首先应根建筑物计算逐时冷热负荷循环水温差计算热交换器盘总长度然设计热交换器构造流程确定环路数量（环路长度应相等）布置环路集
23土壤源热泵系统
231项目应足够表面积应根表面积确定采垂直式水式土壤热交换器
垂直式土壤热交换器影响热交换器换热性素层土壤（岩石）均温度导热系数处层较深层温度导热系数受水流层构造影响相较稳定
水式土壤热交换器处层较浅土壤温度季节性变化较热交换器换热性相较差布置热交换器需表面积相垂直式热交换器许北方区冬季浅层土壤温度已接0℃热泵机组效率会非常低运行济性差
232采垂直式土壤热交换器水式土壤热交换器均应专业质勘察单位项目施工点进行质勘察
垂直式土壤热交换器系统质勘察般采测试井方式进行测试井需测试水产量采直径护套（50mm）勘察成较低测试井深度应设计热交换器埋深度低15m应根热交换器敷设表面积确定1～3测试井数量测试井系统正常运行作检测井测试井测试报告应包括容：
(1)水压梯度水流方流速判断
(2)岩石层水温变化土石层传热性水质分析结果等方面述
水式土壤热交换器系统质勘察般采测试坑方式进行测试坑深度应热交换器深处深1m测试坑数量应4口测试坑测试报告应包括容：浅层表结构土壤含水率土质导热性
233土壤热交换器选型设计施工应专业公司进行首先应分计算建筑物年吸热量年散热量根质勘察出土壤全年均温度选择恰热泵机组低高进液温度计算出热交换器吸热长度散热长度二者中较长者热交换器设计长度然根热交换器形式确定土壤热交换器环路数埋深热交换器选型时应量年散热量年吸热量相衡保持层热稳定性
3 热泵机组选型
热泵系统形式确定应根建筑物类型规模高度特点等素确定采分散式热泵系统集中式热泵系统
(1)分散式热泵系统水环热泵系统热泵机组般型水－风热泵机组机组分散布置空调房间附分散式热泵系统适区空调负荷较噪声水求高建筑
(2)集中式热泵系统采型水－水热泵机组末端空调设备（空调机组风机盘）供冬季热水夏季冷水建筑物具区负荷时外区应分设置热泵系统区常年制冷外区根季节制冷制热
外应根进液温度高低选择恰热泵机组目前国部分区水层温度般10～20℃范围应选适合低温水源热泵机组
4 系统节
降低空调采暖系统耗提高源利效率国家关法规规范推荐种节措施结合源热泵系统特点种较适节措施
41水系统变流量
系统负荷断变化源热泵系统次侧二次侧水流量需着负荷变化进行调节常变流量调节方式次泵变速调节二次泵变速调节两种
采次泵变速调节时宜采台流量变频调速泵代台联控制方式系统流量较时应采台联泵步变频调速控制方式次泵变速系统适合单幢建筑物源热泵系统
采二次泵变速调节时次泵般采定速运行台较二次泵采变频调速方式二次泵系统较适合栋分散距离较远建筑物水系统
42水环热泵系统
建筑物具较区面积时区空调负荷较时宜采水环热泵系统区设置分散水－风热泵机组区需常年制冷冬季区热泵系统会水环路系统散热水环路会部分热量转移需制热外区热泵系统样限度减少源侧取热量减少水泵耗
43热泵机组热量回收
采集中式热泵系统时水－水热泵机组冷凝器侧串联设置热回收装置（热泵机组生产厂家配置）夏季机组制冷时利压缩机高温排气回收部分热量供建筑物部分卫生热水般热回收装置回收热量约机组压缩机输入功率90
44直接供冷方式
采水源热泵系统进行夏季供冷时水具较低较恒定温度结合末端板辐射供冷系统次水板式换热机组温差换热直接供板辐射供冷系统热泵机组仅需供新风系统负荷节省部分机组耗电量板辐射供冷系统负担室部分冷负荷新风系统负担室全部湿负荷少部分冷负荷种热湿负荷独立控制空调系统避免普通空调系统中存冷凝水存留产生霉菌问题高耗问题提高室空气环境舒适度
采垂直式土壤热交换器系统时处层具较低较恒定温度采述直接供冷系统
5 结语
51采源热泵系统时应根气候特征项目表面积等素合理选择源热泵系统形式根确定源热泵系统形式专业单位进行相应质勘察出具相应勘察报告
52水井设计应专业单位进行抽水井抽水量回灌井回灌水量必须满足系统负荷求
53应根建筑物特点选择采分散式热泵系统集中式热泵系统根次水高低温度选择适合热泵机组
54系统设计时应采节系统形式节措施降低建筑物耗
55文仅常种源热泵形式进行简单介绍实际工程中应针具体方案进行量化分析确定系统济性
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浅谈源热泵系统设计点
**省建筑设计研究院 郑安申
摘 浅显介绍常种源热泵系统形式特点分析种源热泵系统适条件设计点简单介绍种适合源热泵系统节措施
关键词 源热泵系统 水源热泵系统 表水源热泵系统 土壤源热泵系统 抽水井 回灌井 垂直式土壤热交换器 水式土壤热交换器 水系统变流量 水环热泵系统 直接供冷
0 前言
着国济快速持续发展源消耗逐年增加力发展太阳热等生源合理利已成国家源政策重组成部分
年源热泵系统空调采暖系统冷热源设计中越越应文源热泵系统常形式系统选择水文质求热泵机组选型系统节等方面源热泵系统应设计进行探讨供家参考
1 源热泵系统常形式
谓源热泵系统简单说通热泵机组蒸发器冷凝器水侧冬夏切换夏季提取冷量冬季提取热量输送空调末端
源热泵系统分两种形式：水源热泵系统土壤源热泵系统中水源热泵系统分水源热泵系统表水源热泵系统
11水源热泵系统
111水源热泵系统
水源热泵系统机组连接形式分开式系统闭式系统
开式系统利深水泵水直接供应台热泵机组换热井水回灌然开式系统适机组水条件非常吸引力选择方式腐蚀机组路导致路阻塞通常建议分散式水环热泵系统中应
闭式系统水机组次侧循环水板式换热器隔断板式换热器采取温差换热板式换热器水循环路长度缩短机组次侧循环水采处理满足求水杜绝水机组腐蚀闭式系统非常适水环热泵系统根水深度水温程度抵消开式系统性优势
水源热泵系统传统冷热源形式（电制冷机组锅炉直燃机组等）重复利温室效应清洁性运行费等方面相较优点较突出考虑年国部分区水资源紧缺水源热泵系统实际运行中保证水全部回灌全部回灌会破坏岩层压力分布增加质构造稳定性水抽取回灌程中会程度污染持续发展原出发子孙代考虑设计员应水源热泵系统时应作谨慎思考
112表水源热泵系统
表水源热泵系统江湖河流等表水作恒温器组联塑料组成热交换器布置水面换热器流动热泵机组次侧循环水
国东南部区长江中游区具丰富表水资源非常适表水源热泵系统运行条件
外北方区污水处理二级排水作冬季源热泵系统热量提取象供建筑物采暖热水生活热水
12土壤源热泵系统
土壤源热泵系统作恒温器组联塑料组成热交换器水敷设土壤中者U形形式垂直布置竖井中换热器流动热泵机组次侧循环水北方区应土壤源热泵系统时应考虑换热器循环水防冻
土壤源热泵系统工程水文质条件求相较低仅需足够面面积敷设水垂直热交换器
2 系统类型选择设计点
工程确定采源热泵系统首先需根水文质气候工程占面积等条件种源热泵形式应特点影响素选择合适源热泵类型更满足项目求种热泵形式适条件影响素分叙述
21水源热泵系统
211应足够土面积供合理布置水井间距足够水量水质较合适开采回灌措施政府部门水源热泵系统应限制
212必须专业水文质勘察单位项目施工点进行水文质勘察勘察应采勘测井方式进行出具勘察报告书报告书应包括容：
(1)水开采回灌述
(2)水压梯度水流方流速判断
(3)岩石层安全条件够提供水产量水温变化土石层传热性水质分析结果等方面述
(4)确定抽水井回灌井位置抽水井回灌井直径深度间距数量施工方法材料建议
213应建筑物冷热负荷进行详细逐时计算出耗热量耗冷量根水文质勘察报告合理确定冬夏季运行温差计算确定需水井总流量
214应根建筑物类型规模高度特点等素确定采闭式水系统开式水系统建筑物层数较少建筑物总高度较低时采开式水系统反建筑物层数较建筑物总高度较高时应采闭式水系统
215水井设计应资格水文质单位承担根确定水井总流量水文质勘察报告合理设置水井数量间距供水井回灌井尺寸设计应包括容：口井预期功容量水井数量具体定位钻井深度口径套求灌浆回填材料
操作程钻井设备求供水井回灌井互相切换
22表水源热泵系统
221项目应具较表水资源表水应具足够面积深度冬季时应该足够高温度
表水面积深度系统供冷性影响供热性影响般讲水深9m水体会温度梯度产生明显竖分层现象散热力较水深3m夏季水体温度日晒等原会高空气湿球温度供冷时散热力采风冷冷水机组高冬季表水须保持足够高温度避免热交换器水结冰表水源热泵系统较适合国长江中游南夏季冷负荷区
较浅表水（45～6m）1000m2水面夏季散热量应超13KW水体应产生温度分层现象水深10m深水湖河流1000m2水面夏季散热量应超70KW
222表水热交换器设计选型般专业公司承担首先应根建筑物计算逐时冷热负荷循环水温差计算热交换器盘总长度然设计热交换器构造流程确定环路数量（环路长度应相等）布置环路集
23土壤源热泵系统
231项目应足够表面积应根表面积确定采垂直式水式土壤热交换器
垂直式土壤热交换器影响热交换器换热性素层土壤（岩石）均温度导热系数处层较深层温度导热系数受水流层构造影响相较稳定
水式土壤热交换器处层较浅土壤温度季节性变化较热交换器换热性相较差布置热交换器需表面积相垂直式热交换器许北方区冬季浅层土壤温度已接0℃热泵机组效率会非常低运行济性差
232采垂直式土壤热交换器水式土壤热交换器均应专业质勘察单位项目施工点进行质勘察
垂直式土壤热交换器系统质勘察般采测试井方式进行测试井需测试水产量采直径护套（50mm）勘察成较低测试井深度应设计热交换器埋深度低15m应根热交换器敷设表面积确定1～3测试井数量测试井系统正常运行作检测井测试井测试报告应包括容：
(1)水压梯度水流方流速判断
(2)岩石层水温变化土石层传热性水质分析结果等方面述
水式土壤热交换器系统质勘察般采测试坑方式进行测试坑深度应热交换器深处深1m测试坑数量应4口测试坑测试报告应包括容：浅层表结构土壤含水率土质导热性
233土壤热交换器选型设计施工应专业公司进行首先应分计算建筑物年吸热量年散热量根质勘察出土壤全年均温度选择恰热泵机组低高进液温度计算出热交换器吸热长度散热长度二者中较长者热交换器设计长度然根热交换器形式确定土壤热交换器环路数埋深热交换器选型时应量年散热量年吸热量相衡保持层热稳定性
3 热泵机组选型
热泵系统形式确定应根建筑物类型规模高度特点等素确定采分散式热泵系统集中式热泵系统
(1)分散式热泵系统水环热泵系统热泵机组般型水－风热泵机组机组分散布置空调房间附分散式热泵系统适区空调负荷较噪声水求高建筑
(2)集中式热泵系统采型水－水热泵机组末端空调设备（空调机组风机盘）供冬季热水夏季冷水建筑物具区负荷时外区应分设置热泵系统区常年制冷外区根季节制冷制热
外应根进液温度高低选择恰热泵机组目前国部分区水层温度般10～20℃范围应选适合低温水源热泵机组
4 系统节
降低空调采暖系统耗提高源利效率国家关法规规范推荐种节措施结合源热泵系统特点种较适节措施
41水系统变流量
系统负荷断变化源热泵系统次侧二次侧水流量需着负荷变化进行调节常变流量调节方式次泵变速调节二次泵变速调节两种
采次泵变速调节时宜采台流量变频调速泵代台联控制方式系统流量较时应采台联泵步变频调速控制方式次泵变速系统适合单幢建筑物源热泵系统
采二次泵变速调节时次泵般采定速运行台较二次泵采变频调速方式二次泵系统较适合栋分散距离较远建筑物水系统
42水环热泵系统
建筑物具较区面积时区空调负荷较时宜采水环热泵系统区设置分散水－风热泵机组区需常年制冷冬季区热泵系统会水环路系统散热水环路会部分热量转移需制热外区热泵系统样限度减少源侧取热量减少水泵耗
43热泵机组热量回收
采集中式热泵系统时水－水热泵机组冷凝器侧串联设置热回收装置（热泵机组生产厂家配置）夏季机组制冷时利压缩机高温排气回收部分热量供建筑物部分卫生热水般热回收装置回收热量约机组压缩机输入功率90
44直接供冷方式
采水源热泵系统进行夏季供冷时水具较低较恒定温度结合末端板辐射供冷系统次水板式换热机组温差换热直接供板辐射供冷系统热泵机组仅需供新风系统负荷节省部分机组耗电量板辐射供冷系统负担室部分冷负荷新风系统负担室全部湿负荷少部分冷负荷种热湿负荷独立控制空调系统避免普通空调系统中存冷凝水存留产生霉菌问题高耗问题提高室空气环境舒适度
采垂直式土壤热交换器系统时处层具较低较恒定温度采述直接供冷系统
5 结语
51采源热泵系统时应根气候特征项目表面积等素合理选择源热泵系统形式根确定源热泵系统形式专业单位进行相应质勘察出具相应勘察报告
52水井设计应专业单位进行抽水井抽水量回灌井回灌水量必须满足系统负荷求
53应根建筑物特点选择采分散式热泵系统集中式热泵系统根次水高低温度选择适合热泵机组
54系统设计时应采节系统形式节措施降低建筑物耗
55文仅常种源热泵形式进行简单介绍实际工程中应针具体方案进行量化分析确定系统济性
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