墅源热泵供暖设计
目录
1 源热泵系统原理简述 1
11 源热泵定义 1
12 源热泵组成 1
13 源热泵原理 1
14 源热泵系统 3
2 设计资料 4
21 设计题目 4
22 海区气象参数 4
23 室空气设计参数 4
24 土建资料 5
241 总建筑面积 5
242 理位置 5
243 墅基特点 5
3 空调房间冷湿负荷计算 8
31 冷负荷计算方法——冷负荷系数法 8
311 外墙屋面瞬变传热引起冷负荷 8
312 外窗玻璃瞬变传热引起冷负荷 8
313 透玻璃窗进入日射热引起冷负荷 8
314 明散热引起冷负荷 9
315 体散热引起冷负荷 9
316 设备引起冷负荷 10
317 围护结构引起冷负荷 10
32 热负荷计算说明 12
321 通围护结构基耗热量计算 12
322 附加耗热量计算公式 12
323 通门窗隙缝冷风渗透耗热量计算公式 12
324 外门开启入冷风耗热量计算公式 13
33 空调湿负荷 14
4 空气处理程计算设备选型 14
41 空气处理方案 14
411 确定新风处理状态： 15
412 送风量计算 16
413 选择风机盘机组： 16
414 风机盘处理程校核计算： 16
42 设备选型 16
421 风机盘选型 16
422机选型 18
423 新风机选型 18
5 空调水系统设计 19
51 冷冻水系统采闭式循环采异程供水形式 19
511 空调水系统设计应坚持设计原： 19
512 采异程系统 20
52 风设计计算 20
521 风机盘系统水力计算 20
522 道防腐保温 22
53 冷凝水排放系统设计 22
531 冷凝水布置 22
532 冷凝水径确定 23
533 冷凝水保温 23
6 空调风系统设计计算 24
61 送风口回风口型式 24
611 送风口 24
612 回风口 24
62 风设计计算 24
621 风设计规范 24
622 风道径确定 25
7 埋换热系统设计 27
71 埋换热系统设计步骤 27
72 质材料分析 27
73 埋计算步骤 28
731 建筑物冷热负荷冬夏季换热量计算 28
732 垂直埋换热器设计计算 28
74 埋压力损失计算 30
75 确定换热器埋形式 31
76 确定路连接方式 31
77 选择材 32
78 确定竖井埋长 32
79 确定竖井数目 32
8 板辐射设计 33
81 低温热水板辐射简介 33
82 低温热水板辐射采暖特点 34
83 低温热水板辐射采暖材布置形式 34
84 低温热水板辐射设计 35
841 供暖热负荷计算 35
842 埋面积计算 35
85 低温板辐射采暖调试运行 36
9 辅助设备选型 37
91水泵选择 37
93 膨胀水箱选择 37
10 源热泵技术性分析 38
101 源热泵系统介绍优点 38
102 风冷空调较 39
103 变频空调 40
11济性分析 42
111 分析 42
112 报价表 42
113 费 44
1131 劳务费 44
1132 理费 44
1133 预见费 44
结 45
参考文献 46
致 谢 47
1 源热泵系统原理简述
11 源热泵定义
源热泵系统着全球性源危机环境问题出现逐渐兴起门热泵技术种通输入少量高位（电）实现浅层（土壤热水中低位热表水中低位热）高位热转移热泵空调系统广义术语包括土壤水表水作低位热源（热汇）热泵空调系统土壤热源热汇热泵系统称土壤耦合热泵系统称埋换热器源热泵系统水热源热汇热泵系统称水热泵系统表水热源热汇热泵系统称表水热泵系统
12 源热泵组成
源热泵空调机组种水冷式供冷供热机组机组封闭式压缩机轴套式水制冷剂热交换器热力膨胀阀（毛细膨胀）四通换阀空气侧盘风机空气滤器安全控制等组成机组身带套逆制冷制热装置种直接供冷供热热泵空调机组
13 源热泵原理
源热泵系统种双路水系统连接起建筑物中源热泵机组构成封闭环路中央空调系统
图11源热泵空调系统原理图
冬季源热泵系统通埋收集然界热量环路中循环水热量带室室源热泵系统驱动压缩机热交换器量集中较高温度释放室
夏季运行程序相反源热泵系统室抽出余热量排入环路吸收房屋供冷尤电冰箱样冰箱部抽出热量排出箱外箱保持低温
图12热交换示意图
14 源热泵系统
系统列部分组成：模块式源热泵机组循环水泵水环路水系统控制箱室温控器等
源热泵机组采标准构件需时部件修配更换方便设计简单需高技术操作工程员服务唯需常保养空气滤网凝结水盘清洁
系统设计简单灵活安装快速机组工厂组装带温度控制装置现场工作少量低压风电气连接装置需保温水连接道采钢铜塑料维修方便快捷机组结构坚固寿命长久热泵机组功率系数(COP)达501千瓦电输入5千瓦冷量输出高效率
2 设计资料
21 设计题目
海区600m²墅源热泵中央空调系统设计
22 海区气象参数
东 12143 北纬 3116
夏季参数
夏季气压 100530 pa
空调室外干球温度 3400ºC
通风室外干球温度 3200ºC
空调室外湿球温度 2820 ºC
空调室外日均温度 3040 ºC
室外均风速 320ms
冬季参数
冬季气压 10251000pa
冬季室外供暖计算干球温度 200 ºC
冬季通风计算温度 300 ºC
冬季室外空调计算干球温度 400 ºC
空调相湿度 075
室外均风速 310ms
风均风速 380 ms
表面温度
表面均温度 1700 ºC
表面冷月均温度 410 ºC
表面热月均温度 3040 ºC
设计参数
夏季设计温度 25 ºC 相湿度60
冬季设计温度（采暖热负荷）20 ºC 相湿度60
23 室空气设计参数
表21设计参数表
房间功 夏季 冬季 新风量 噪声级 温度0C 相湿度 温度0C 相湿度 m3 H dBA
客房 24~28 60~70 18~23 ≥40 15 ≤40
餐厅 24~26 55~65 18~20 ≥40 15 ≤45
健身房 24~28 50~60 20~21 ≥40 12 ≤48
厅 2528 55~60 18 ≥40 20 ≤50
走道 26~29 60~70 20~23 ≥40 10 ≤45
24 土建资料
241 总建筑面积
该墅总建筑面积约600㎡空调面积451㎡
242 理位置 北纬 3116
东 12143
墅3层室层高30m层层高33 m二层层高30m
243 墅基特点
⑴外墙结构参数：
墙体序号2Ⅰ型墙壁厚240mm
κ169kcal(m²·h·℃)197 W(m²·k)
图21 外墙结构示意图
1水泥砂浆
2砖墙
3白灰粉刷
⑵屋面构造参数： 中央空调设计施工附表2(2)
屋面序号3加气混凝土泡沫混凝土Ⅲ型壁厚35mm保温层100mm
κ102kcal(m²·h·℃)119W(m²·k)
图22 屋顶构造示意图
①200水泥面砖(钢筋混凝土板)30mm
②水泥砂浆20mm
③卷材防水层嵌粗沙层
④水泥砂浆找层20mm
⑤保温层
⑥隔气层
⑦找层20MM
⑧现浇钢筋混凝土屋面板
⑨粉刷
⑶门窗结构参数
①表面换热系数75kcal(m²·h·℃)
87W(m²·k)
外表面换热系数18kcal(m²·h·℃)
210W(m²·k)
210W(m²·k)查中央空调设计施工附表2（6）
外表面放热系数修正值ka097
②建筑窗均单层5 mm厚吸热玻璃采金属窗框遮挡系数078
窗效面积系数075
活动百叶遮阳遮阳系数060该层面积玻璃窗均采5mm厚白色吸热玻璃幕墙
③外窗：3mm普通玻璃铝合金框单层窗般外遮阳配备浅色窗帘考虑单层塑钢玻璃窗传热系数365 W(m²·k)
3 空调房间冷湿负荷计算
31 冷负荷计算方法——冷负荷系数法
311 外墙屋面瞬变传热引起冷负荷
日射室外气温综合作外墙屋面瞬变传热引起瞬时冷负荷CLτ（CL代表冷负荷单位W角标τ代表计算时刻）列公式逐时计算：
（2—1）
式中—外墙屋面计算面积查土建资料计算
—墙屋面传热系数根土建资料出外墙屋面结构厚度传热学公式计算负荷专刊查取
—室设计温度
—外墙屋面冷负荷计算温度逐时值负荷专刊中查取设计点查修正值td加修正
312 外窗玻璃瞬变传热引起冷负荷
室外温差作外窗玻璃瞬变传热引起瞬时冷负荷式（21）形式相公式计算式中部分变量代表含义
式中 —窗口面积
—玻璃窗冷负荷计算温度逐时值
—窗玻璃传热系数
313 透玻璃窗进入日射热引起冷负荷
透外遮阳玻璃窗日射热引起房间瞬时冷负荷式计算：
（2—2）
式中 —外窗窗口面积
—窗效面积系数Wm²
—夏季1 m²窗玻璃日射热量 设计处纬度带窗负荷专刊中查取采日射热量值计算考虑利情况
—窗玻璃遮挡系数
—窗遮阳设施遮阳系数
—冷负荷系数反映日射热形成冷负荷转化关系设计位北区南区（北纬27º30´划线）遮阳窗负荷专刊中查取钟点相应冷负荷系数逐时值
314 明散热引起冷负荷
室明设备散热稳定热辐射流两种成分组成流成分构成瞬时冷负荷辐射成分形成滞般情况似认明设备散热量形成冷负荷相等CL≈W灯具明散热量计算式
白炽灯 W1000N
荧光灯 W1000Nn1n2
式中N—明灯具额定功率（kW）
n1—荧光灯镇流器消耗功率系数明装荧光灯镇流器装设空调房间时取n112暗装荧光灯镇流器装设顶棚时取n110设计取 n110
n2—灯罩隔热系数荧光灯罩部穿孔（部玻璃板）利然通风散热顶棚时取n20506荧光灯罩通风孔时视顶棚通风情况取n20608设计取n206
315 体散热引起冷负荷
体散热量中般情况辐射成分占40流成分占20余40汗液蒸发散出潜热
体散热量中潜热成分显热中流成分构成瞬时冷负荷显热中辐射成分形成滞负荷需分计算体显热散热引起冷负荷体潜热散热引起冷负荷应引入冷负荷系数计算体显热散热引起冷负荷
1 体显热散热引起冷负荷计算公式：
式中—成年男子显热散热量（W）
—房间额定数
—群集系数
—体显热散热冷负荷系数
2．体潜热散热引起冷负荷计算公式：
式中—成年男子潜热散热量（W）
—房间额定数
—群集系数
316 设备引起冷负荷
设备具散热形成冷负荷
式中：
—设备具实际显热散热量W
—设备具显热散热冷负荷系数分[8]表45[8]表46中查出罩罩情况逐时值果空调供冷系统连续运行10
电热电动设备散热量计算公式
1） 热设备散热量
2） 动机工艺设备均空调房间散热量
3） 电动机空调房间散热量
4） 工艺设备空调房间散热量
式中：
—设备总安装功率kW
—电动机功率
—时系数般取05～10
—利系数般取 07～09
—时均实耗功率设计功率般取05 左右
—通风保温系数
—输入功率系数
317 围护结构引起冷负荷
通空调房间窗隔墙楼板门等围护结构温差传热负荷
式中：
K—传热系数
F—传热面积
—邻室计算均温度℃
—夏季空气调节室外计算日均温度℃
—邻室计算均温度夏季空气调节室外计算日均温度差值宜[5]表624采℃
—夏季空气调节室计算温度℃
表3－1 冷负荷汇总
楼层
区域名称
空调面积∕m2
冷负荷∕w
室
家庭影院
3980
6025
书房
2059
3496
休息室
1522
2719
桌球区童娱乐室
4079
6710
客房
1495
2304
楼道
26
4444
洗衣房
1563
2175
层
门厅
2678
5496
客厅
4174
9075
餐厅
1532
3434
家庭室
2059
4481
西厨
2485
4698
书房
1264
2764
卧室
1443
2819
二
层
卧室
25
5465
卫化妆
2556
4636
男孩房
137
2902
女孩房
156
3472
走廊
1568
3396
更衣室
263
4774
总计
45117
85285
注：详细冷负荷明细表见附表1（红叶软件出负荷计算书1）
32 热负荷计算说明
321 通围护结构基耗热量计算
通围护结构基耗热量计算公式
式中：
—基耗热量
K—传热系数
F—传热面积
—室空气计算温度
—室外供暖计算温度
—温差修正系数
322 附加耗热量计算公式
式中：
—考虑项附加某围护耗热量
—某围护基耗热量
—修正[5]P19页中查取
—风力修正[5]中规定：般情况必考虑风力附加里取0
—高度附加[5]中规定：民建筑工业辅助建筑物（楼梯间外）高度附加率房间高度4M时高出1M应附加2里房间层高32M0
323 通门窗隙缝冷风渗透耗热量计算公式
式中：
—通门窗隙缝冷风渗透耗热量
—空气定压容1kj(kg ℃)
—室外温度空气密度
式中：
—渗透空气体积流量
—房间某门窗缝隙长度
L —m门窗缝隙基准缝隙长度进入室空气量根冬季室外均风速查[7]表17
—门窗缝隙渗透空气量修正系数
324 外门开启入冷风耗热量计算公式
式中： —通外门冷风侵入耗热量
—外门基耗热量
N—考虑冷风侵入外门附加
表3－2 热负荷汇总
楼层
区域名称
空调面积∕m2
热负荷∕w
室
家庭影院
3980
3723
书房
2059
2380
休息室
1522
1809
桌球区童娱乐室
4079
4001
客房
1495
1275
楼道
26
2453
洗衣房
1563
2396
层
门厅
2678
2825
客厅
4174
4196
餐厅
1532
663
家庭室
2059
1783
西厨
2485
4698
书房
1264
2148
卧室
1443
2237
二
层
卧室
25
3707
卫化妆
2556
2637
男孩房
137
3287
女孩房
156
2962
走廊
1568
1586
更衣室
263
4167
总计
45117
54933
注：详细热负荷明细表见附表2（红叶软件出负荷计算书2）
33 空调湿负荷
保持正压空调房间需计算室湿源时散入室湿量厦属普通舒适性空调需考虑体散湿量
式中——室额定数
——群集系数
——散湿量
4 空气处理程计算设备选型
41 空气处理方案
次设计采工程中常新风处理室空气焓值直接供入房间方案夏季供冷设计工况空气处理程简示：
图41风机盘加独立新风系统示意图空调程
411 确定新风处理状态：
空气图根设计室外夏季空调计算干球温度湿球温度确定新风状态点W查出新风焓根室空气设计温度相湿度φN确定回风状态点N（室空气设计状态点）查出回风焓 风机盘加新风空调系统新风通常采新风机先预作处理夏季新风机预冷新风时图示般做法新风处理状态点L(W)处理新风焓等室空气设计状态焓然新风送风送入空调房间样送入房间新风负担室全热冷负荷
412 送风量计算
图确定室空气设计状态点送风状态点查出两点焓值含湿量（）（）送风状态（）kg湿空气送入房间变状态时吸收余热余湿工程忽略吸收余热余湿需送风量 (kgh)
体积流量 (m³∕h)
算出送风量校核空调房间换气系数否符合设计规范规定时空调房间换气次数n房间送风量房间体积值
房间设计状态N余热Q余湿Wε线均已知N点做作ε线90湿度线相交风机盘送风温差送风状态O房间总送风量GGQ（）关系求
413 选择风机盘机组：
根考虑定安全裕量机组需风量冷量值结合建筑装修提供安装条件确定风机盘种类台数初定型号规格
414 风机盘处理程校核计算：
选设备设计状态相条件焓差应设计时焓差否应重新选型
42 设备选型
421 风机盘选型
根房间需冷量风量选择清华方风机盘（表41）房间选择风机盘表42示
表41风机盘（换热器三排）
型号
供冷量∕W
供热量∕W
水流量
∕Kgh
风 量
∕m³h
电机功率∕W
尺寸∕mm
长*宽*高
进出水径∕mm
FP51WA
2647
4400
523
564
57
860*493*230
DN20
FP68WA
3276
5310
619
751
71
930*493*230
DN20
FP85WA
4102
6551
775
801
85
1060*493*230
DN20
FP102WA
4985
8108
953
962
107
1150*493*230
DN20
FP136WA
6733
10728
1258
1282
154
1430*493*230
DN20
注：供冷工况参数进口空气干球温度27ºC湿球温度195ºC进水温度7ºC水温差5ºC供热工况参数进口空气干球温度21ºC进水温度60ºC热水流量供冷工况
表42 房间风机盘选型汇总表
楼层
区域名称
空调面积
∕m2
冷负∕荷w
空调型号
空调冷负
荷∕W
数量∕台
室
家庭影院
3980
6025
FP136WA
6733
1
书房
2059
3496
FP68WA
3276
1
休息室
1522
2719
FP51WA
2647
1
桌球区童娱乐室
4079
6710
FP136WA
6733
1
客房
1495
2304
FP51WA
2647
1
楼道
26
4444
FP85WA
4102
1
洗衣房
1563
2175
FP51WA
2647
1
层
门厅
2678
5496
FP136WA
6733
1
客厅
4174
9075
FP102WA
4985
2
餐厅
1532
3434
FP68WA
3276
1
家庭室
2059
4481
FP102WA
4985
1
西厨
2485
4698
FP102WA
4985
1
书房
1264
2764
FP51WA
2647
1
卧室
1443
2819
FP68WA
3276
1
二
层
卧室
25
5465
FP136WA
6733
1
卫化妆
2556
4636
FP102WA
4985
1
男孩房
137
2902
FP68WA
3276
1
女孩房
156
3472
FP85WA
4102
1
走廊
1568
3396
FP68WA
3276
1
更衣室
263
4774
FP102WA
4985
1
总计
45117
85285
87029
21
422机选型
设计冷负荷87029W热负荷54933W冷负荷显然热负荷根房间总冷负荷选择清华方水源热泵机组
表43机选型
机选型
数量
单台制冷量
∕kW
总制冷量
∕kW
单台制热量∕kW
源水水流量
∕m3h
负载水流量
∕m3h
HSSWR13(D)E
1
115
115
103
26
20
HSSWR30(S)E
2
287
574
264
65*2
49*2
计
3
689
631
156
118
注： 制冷时水源侧进出水温度250℃∕300℃户侧进出水温度120℃∕70℃制热时水源侧进出水温度00℃∕30℃户侧进出水温度400℃∕450℃
423 新风机选型
设计采风机盘加独立全热交换新风机根房间需新风量楼层选台吊顶式全热交换新风机选型表44示
表4－4全热交换新风机（吊顶式）
注：运转范围15 ºC
型号
风量∕m³h
机外静压∕Pa
尺寸高*宽*深∕mm
VAM150GMVE
150
95
278*551*810
VAM250GMVE
250
50
278*551*810
VAM350GMVE
350
110
306*800*879
VAM500GMVE
500
70
306*800*879
VAM800GMVE
800
100
387*832*1110
—50º
表4－5 全热交换新风机选型汇总表
楼层
区域名称
空调面积m2
新风量
m³h
楼层总新风量m³h
新风机选型
数量台
室
家庭影院
3980
120
475
VAM500GMVE
1
书房
2059
30
休息室
1522
60
桌球区童娱乐室
4079
120
客房
1495
45
楼道
26
60
洗衣房
1563
40
层
门厅
2678
60
450
VAM500GMVE
1
客厅
4174
120
餐厅
1532
75
家庭室
2059
60
西厨
2485
60
书房
1264
30
卧室
1443
45
二
层
卧室
25
75
270
VAM350GMVE
1
化妆室
1656
45
男孩房
137
45
女孩房
156
45
走廊
1568
60
总计
44217
1240
3
5 空调水系统设计
51 冷冻水系统采闭式循环采异程供水形式
511 空调水系统设计应坚持设计原：
1) 力求水力衡
2) 防止流量温差
3) 水输送系数符合规范求
4) 变流量系统宜采变频调节
5) 处理水系统膨胀排气
6) 解决水处理水滤
7) 注意网保冷保暖效果
512 采异程系统
空调供冷供暖水系统设计应符合环路间水力衡求压差相差悬殊高阻力环路应设置二次循环泵环路应设置衡阀分流三通等衡装置般情况道竖井面积允许时应量采道竖程式样设计易保持环路水力稳定性初投资会增加次设计中道系统较简单节约成采异程系统设计中层支路间压力衡衡阀进行动调节
52 风设计计算
521 风机盘系统水力计算
首先根冷负荷确定道流量Gkgs然根冷冻水流量查表53(P86) [流量径关系]根流量选择径选道v4q(πd)求出流速样知支配径DN20
图51 冷水供回线连接示意图
表5－1 冷冻水供回水路径选择
段编号
流量( kgh)
径（mm)
流速（ms）
长（m）
摩阻（Pam）
程阻力（Pa）
C5
619
25
035
55
8375
46064
C4
1394
32
0481
32
10880
34817
C3
2013
40
0445
41
7196
29503
C1
4224
50
0598
33
9235
30477
C2
619
25
035
68
8375
56951
1C
4843
63
0432
37
3905
14449
B14
523
25
0296
67
6211
41613
B13
619
25
035
17
8375
14238
B12
1142
32
0394
35
7639
26735
B11
953
25
0539
42
18007
7563
B9
2095
40
0463
35
7724
27034
B10
953
25
0539
15
18007
27011
B4
3048
50
0431
26
5177
1346
B8
953
25
0539
28
18007
5042
B7
953
25
0539
24
18007
43217
B6
619
25
035
24
8375
201
B5
1906
32
0658
36
18961
6826
B3
2525
40
0558
12
10762
12914
B1
5573
63
0493
30
4952
14857
B2
1258
25
0712
37
29469
109036
1B
6831
63
0609
54
7188
38817
A7
523
25
0296
23
6211
14285
A6
1298
32
0448
22
9587
21091
A5
1821
40
0403
58
6024
34937
A4
3079
50
0436
51
5271
2688
A3
1142
32
0394
10
7639
7639
A1
4221
63
0376
16
306
4896
A2
1258
25
0712
35
29469
103142
1A
5479
63
0488
28
4861
1361
522 道防腐保温
冷水系统供水回水应保温敷保温层前先刷红丹防锈漆两道隔辐射热保温材料表面应带网格线铝箔贴面制冷机房户外冷水道保温应外包保护层包裹油毡玻璃丝布涂抹石棉水泥保护壳注意采玻璃棉矿渣棉制壳保温时宜油毡玻璃丝布作保护层冷水保温层厚度参考表52选
表52保温层厚度选参考表
冷水公称直径DN（mm）
≤32 40～65 80～150 200～300 ＞300
保温层厚度
（mm）
聚苯乙烯
40～45 45～50 55～60 60～65 70
玻璃棉
35 40 45 50 50
发泡橡胶
6 9 9 9 9
53 冷凝水排放系统设计
531 冷凝水布置
空调器邻处水沟时冷凝水空调器接水盘接凝结水排放邻水中沟中
相邻台空调器距水沟较远需冷凝水台空调器冷凝水支水沟连接起
532 冷凝水径确定
直接空调器接水盘连接冷凝水支径应接水盘皆径致冷凝干径该段连接空调器总冷量表44建议值选定
表54 冷凝水干径选择
干承担冷量
∕KW
干公称直径
DN∕mm
干承担冷量
∕KW
干公称直径
DN∕mm
≤7
71～176
177～100
101～176
20
25
32
40
177～598
599～1055
1056～1512
50
80
100
533 冷凝水保温
冷凝水（水立）应保温防冷凝水温度低局部空气露点温度时表面结露滴水采带网格线铝箔贴面玻璃棉保温时保温层厚度取25mm
6 空调风系统设计计算
61 送风口回风口型式
611 送风口
风机盘加新风系统中采侧送风百叶型送风口
612 回风口
回风口附气流速度衰减迅速室气流影响回风口构造较简单类型采固定百叶型调节风量装置
回风口吸风速度：回风口位房间部时吸风速度取40～50ms回风口位房间部时常停留点取30～40ms常停留点取15～20ms走廊回风取10～15ms
62 风设计计算
621 风设计规范
表61 空调系统中空气流速
风速
部位
推荐风速
风速
居住
公
居住
公
风道
35～45
5～65
4～6
55～8
水支风道
30
3～45
35～4
4～65
垂直支风道
25
3～45
325～4
4～6
送风口
1～2
15～35
2～3
3～5
根定风量选定流速计算道断面尺寸a×b(径D)符合通风道统规格规格化断面尺寸风量算出风道实际流速
根风量L实际流速V断面量直径D查图单位长度摩擦阻力Rm
3计算段局部阻力
4计算段总阻力
5检查联路阻力衡情况
622 风道径确定
图61室新风道示意图
表62段参数
段
长度m
尺寸mm×mm
实际流速ms
摩擦阻力Pa
局部阻力Pa
a—1
13
500×100
264
0596
078
a—2
16
200×75
157
0409
065
a—3
05
85×55
267
1913
096
a—4
49
85×55
238
1557
763
a—5
29
375×100
274
0682
198
a—6
16
275×100
222
0516
083
a—7
56
200×75
278
1105
619
a—8
46
150×55
404
3125
1344
a—9
43
85×55
178
0945
406
阻力校核：利环路总阻力3652<70符合求
图62层新风道示意图
表63段参数
段
长度m
尺寸mm×mm
实际流速ms
摩擦阻力Pa
局部阻力Pa
b—1
16
500×100
242
0510
082
b—2
10
200×75
139
0329
033
b—3
11
85×55
267
1913
210
b—4
45
85×55
178
0945
425
b—5
22
375×100
267
0650
143
b—6
11
250×75
356
1594
175
b—7
75
200×75
222
0747
56
b—8
31
85×55
357
3166
981
b—9
18
85×55
357
3166
57
阻力校核：利环路总阻力3179<70符合求
图63二层新风道示意图
表64段参数
段
长度m
尺寸mm×mm
实际流速ms
摩擦阻力Pa
局部阻力Pa
c—1
19
275×100
273
0741
141
c—2
31
85×55
267
1913
593
c—3
06
85×55
267
1913
115
c—4
26
250×75
267
0959
249
c—5
12
85×55
357
3166
38
c—6
41
200×75
222
0747
306
c—7
11
85×55
446
4688
516
c—8
28
85×55
267
1913
536
阻力校核：利环路总阻力2836<110符合求
7 埋换热系统设计
土壤热泵良热源定程度蓄作夏储冬达量衡土壤维稳定传热特性土壤热物性参数着理位置质条件季节变化异计算设计埋换热系统应制宜
71 埋换热系统设计步骤
工程采竖直埋换热系统国标GB503662005源热泵系统工程技术规范求国际源热泵协会惯例设计步骤：
1 收集项目相关质资料建筑物资料
2 根建筑物负荷质状况确定室外换热系统换热方式
3 根建筑物负荷情况设备选型情况计算全系统释热量吸热量
4 进行工程质勘察测定土壤热物性根测试结果进行埋长度计算
5 通模拟运行软件进行模拟运算观察全周期岩土热量否衡温度 否较变化出入较需重新计算埋长度
6 根循环液种类水井深度系统道布置长度进行水力计算
7 循环水泵辅助设备选型设计
8 根系统形式进行动控制系统设计
72 质材料分析
工程位海长宁区根公司案例验周边建筑物工程质解海区80米土壤垂直分布基划分4层：粘土层淤泥层粉质粘土层粉沙层该区土层较软厚度湿度湿饱含水层第四系孔隙承压水层粉砂砾砂中砂层水质淡水区域土壤传导率15 Wmk左右
1 工程空调冷负荷87029KW热负荷54933KW
2 工程换热器设计夏季制冷进出水3035℃冬季制热进出水1510℃采竖直埋形式
73 埋计算步骤
731 建筑物冷热负荷冬夏季换热量计算
建筑物冷热负荷计算常规空调系统冷热负荷计算方法相参考关空调系统设计手册赘述
冬夏季换热量分指夏季土壤排放热量冬季土壤吸收热量述公式计算：
式中Q1 —夏季土壤排放热量kW
Q1—夏季设计总冷负荷kW 制冷取689KW
Q2＇—冬季土壤吸收热量kW
Q2—冬季设计总热负荷kW制热取631KW
COP1—设计工况水源热泵机组制冷系数
COP2—设计工况水源热泵机组供热系数
般水源热泵机组产品样中出进出水温度制冷量制热量制冷系数供热系数计算时应样中选设计工况 COP1COP2 根空调负荷Q1689KWQ2631KWCOP1457COP2486出Q1＇8398 Q2＇5012KW
732 垂直埋换热器设计计算
垂直埋换热器设计计算垂直埋换热器设计计算宜方法进行计算
垂直埋换热器计算基础单钻孔传热分析钻孔情况单孔基础运叠加原理加扩展
1流体道壁流换热热阻
2U形埋壁热阻
3钻孔封井材料热阻
4层热阻孔壁穷远处热阻
N行钻孔（U型）组成集群热换热器层热阻
短期连续脉负荷引起附加热阻
时间长情况考虑深度方传热稳定状态层热阻
确定垂直埋换热器长度工程设计计算公式
制冷工况
供热工况
运行份额考虑热泵间歇运行影响
供热运行份额Fh＝供热季中热泵运行时数（供热季天数×24）
制冷运行份额Fc＝制冷季中热泵运行时数（制冷季天数×24）
运行时间τ取作月时
供热运行份额Fh＝冷月份运行时数（冷月份天数×24）
制冷运行份额Fc＝热月份运行时数（热月份天数×24）
式中： 标ch 分表示制冷工况供热工况
L热换热器需钻井总长度（m）
Qc Qh —分热泵额定冷热负荷（kW）
COP—热泵性系数热泵生产厂家提供
H—流体道壁流换热系数（Wm2 ℃）
rb—钻孔半径（m）
ks a—层均导热系数（Wmk）热扩散率m2s
τ—运行时间s
xI：—第i钻孔考虑钻孔间距离（m）
τp（s）— 短期脉负荷连续运行时间例8时
di—U形埋径（m）
do—U形埋外径（m）
db—钻孔直径（m）
de—U形埋量直径
kp—U型导热系数（Wmk）
kb—灌浆材料导热系数（Wmk）
H—钻孔深度（m）
I— 指数积分：
t∞—热换热器中循环液设计均温度通常选tmax37℃tmin 2～5 ℃两温度选取影响热换热器设计长度时影响源热泵系统运行时性系数
表71 种典型土壤岩石热物性
k
导热系数
W（m·K）
a
扩散率
10－6 m2s
ρ
密度
kgm3
c
热容量
kJ（kg·K）
花岗岩
35
13
3333
084
理石
24
103
2917
084
致密湿土
13
065
2183
088
致密干土
09
052
2083
084
轻质湿土
09
052
1667
105
轻质干土
035
028
1500
084
74 埋压力损失计算
埋压力损失宜方法进行计算
1 确定流量G（m3h）公称直径流体特性
2 根公称直径确定子径dj（m）
3 计算子断面面积A（m2）：
A＝
4 计算流速v（ms）：
5 计算流体雷诺数（Re）Re应该2300确保紊流：
6 计算单位长摩擦阻力Pd（Pam）
Pd0158×ρ075×μ025×dj－125×v175
PY Pd×L
式中：PY：计算段程阻力损失Pa
L：计算段长度m
7 计算段局部阻力Pj（Pa）
Pj Pd×Lj
式中Lj：计算段中局部阻力量长度m
8 计算段总阻力PZ（Pa）
PZ PY+ Pj
75 确定换热器埋形式
目前源热泵埋换热器埋形式两种竖直埋水埋两种埋型式身特点应环境选种方式取决场岩土类型挖掘成水埋深较浅埋换热器性垂直埋施工时占场浅埋水受面温度影响适单季情况（欧洲冬季供暖生活热水供应）冬夏冷暖联供系统者少垂直埋系统 中国采竖直埋更显示出优越性：节约面积换热性 里准备采垂直埋系统种竖直埋换热器中目前应广泛单U型
次设计采竖直单U型换热器时保持环路间水力衡采程式系统
76 确定路连接方式
换热器路连接方式串联联两种采种方式取决安装成运行费竖直埋系统联方式初投资运行费均较济设计换热器采U型联系统
77 选择材
般讲旦换热器埋入基进行维修更换求保证埋入材化学性质稳定耐腐蚀常规空调系统中金属材方面存严重足需埋入道数量较应该优先考虑价格较低材土壤源热泵系统中般采塑料材目前常聚乙烯（PE）聚丁烯（PB）材弯曲热熔形成更牢固形状保证50年PVC材易弯曲接头处耐压力差容易导致泄漏推荐埋系统实际工程中确定径必须满足两求：（1）道足够保持输送功率（2）道足够道保持紊流保证流体道壁间传热显然述两求相互矛盾需综合考虑般联环路径集径热交换器埋常径20mm25mm32mm40mm50mm流速控制122ms更径道流速控制244ms般段压力损失控制4mH20100m量长度设计选取聚乙烯（PE）径选取DN32 mm
78 确定竖井埋长
热交换器长度确定已确定系统布置材外需土壤技术资料温度传热系数等根理计算繁琐部分数易获实际工程中利材换热力计算长换热力单位垂直埋深度单位长换热量般垂直埋50～80Wm(井深)25～40Wm(长)水埋20～40Wm（长）左右
设计时取换热力限值25Wm（长）具体计算公式：
LQ1＇x 100025
中L—竖井埋总长m
Q1＇—夏季土壤排放热量kW
分母25夏季m长散热量Wm
L33592米
79 确定竖井数目
竖井深度数采50～100m工程竖井深度80米代入式计算竖井数目
NL(2xH)
中 N—竖井总数
L—竖井埋总长m
H—竖井深度m
分母2考虑竖井埋长约等竖井深度2倍
NL(2xH)33592(2x80)20995
时考虑安全系数工程设计21完全满足求
竖井间距：工程较埋单排布置源热泵间歇运行埋间距取30m工程较埋排布置源热泵间歇运行建议取间距45m连续运行（停机时间较少）建议取5～6m工程间距取4m
8 板辐射设计
81 低温热水板辐射简介
着居住条件断改善室采暖求提出新求板辐射供暖 疑热舒适度种供暖方式
低温热水板辐射采暖种利建筑物部面进行采暖系统塑料敷设楼面现浇砼层热水温度超70℃工作压力04兆帕板辐射供暖系统该系统整面作散热面板通流换热加热周围空气时体家具四周维护结构进行辐射换热表面温度提高辐射换热量约占总换热量50种理想采暖系统效解决散热器采暖存问题
82 低温热水板辐射采暖特点
低温热水板辐射采暖节省燃料电力消耗低济供暖设备优点：
⑴舒适卫生保健辐射散热舒适采暖方式室面温度均匀室温逐渐递减脚暖头凉良感觉符合温足凉顶中医健身理改善体血液循环促进新陈代谢时种方法易造成潮湿空气流室十分洁净卫生改善家居环境
⑵美观占面积室种线均铺设暖结构层中室取消散热器立支增加面积房间意分隔便装修家具布置
⑶保温隔音热稳定性暖特殊面构造层采暖时中间层采暖效果受影响减少层层噪音干扰面层混凝土层蓄热量间歇供暖情况室温度变化缓慢热稳定性
⑷高效节运行费低暖系统利余热水建立样舒适条件前提室设计温度耗形式采暖降低2～3提高热效率该系统热量集中体受益高度热媒低温传递（供水温度45℃回水温度40℃）传递程中热量损失房间温度独立调节条件选室温水温动控制装置
83 低温热水板辐射采暖材布置形式
图8－1种加热布置形式
加热布置形式应根房间形式合理确定概常形式回折形行型双行型（图81）回折形双行型面温度场均匀适应性行型温度梯度适合进深窄长形房间外边区独立设置
加热布置基原两条：保证面温度均匀二高温度段优先布置外墙外门外窗外边界区缩间距增加散热量
板辐射采暖常材钢铜塑料塑料具接头容易弯曲易施工等优点工程中常选塑料水系统板辐射供暖采种材：铝塑材（XPAP）聚乙烯材（PERT）聚丁烯材（PB）规聚聚丙烯材（PPR）具抗老化耐腐蚀结垢承压高环境污染易渗漏水阻力膨胀系数等特点50℃环境达50年
埋时径（欧标）通常10mm～25mm径优点换热效率高缺点流速增加时阻力增水泵扬程加
埋间间距板面积关般取150mm实验结果表明间距L75mm冷力增加12％～19％L＝300mm冷力降20％～30％
次设计中结合卧室实际情况里选双行型板辐射形式选择聚乙烯材（PERT）DN20埋间距180200mm
84 低温热水板辐射设计
841 供暖热负荷计算
应采暖通风空气调节设计规范关规定进行房间供暖热负荷计算常规流式供暖方式热负荷计算区：
（a）计算敷设加热道面供暖热负荷
（b）供暖热负荷计算宜室计算温度降低2℃取常规流式供暖方式计算供暖热负荷90～95
842 埋面积计算
公式：
式中：
Q ―室负荷单位W
―单位面积板房间效散热量单位低温热水板辐射采暖工程技术规程附表1查141
A―板辐射需埋面积单位
需埋面积3896
果板辐射夏季供冷板会出现结露现象夏季时风机盘供冷
85 低温板辐射采暖调试运行
供热支分配器竣工验收应整供水环路水温水力衡进行调试采暖板供水时应选预热方式供热水温骤然升高初始供水温度应20℃～25℃保持3天然高设计温度保持4天≤50℃水温正常运行
板辐射采暖系统许优点散热器采暖法拟足处维修性较等着施工队伍素质提高活面研制开发杜绝着建筑环境舒适性卫生性节性等求断提高板热水辐射采暖作种新型采暖形式越越推广建筑供暖中
9 辅助设备选型
91水泵选择
通常选转数ns30～150离心式清水泵水泵流量应冷水机组额定流量11～12倍（单台工作时取11两台联工作时取12）水泵扬程应承担供回水网利环路总水压降11～12倍利环路总水压降包括冷水机组蒸发器水压降该环路中联台空调末端装置水压损失台水压降该环路中种件水压降程压降冷水机组蒸发器空调末端装置水压降根设计工况产品样中查知环路件局部损失环路程损失应水力计算求出估算时致取100m长程损失5mH2O样利环路总长（供回水长冷水泵扬程（mH2O）式估算
式中利环路中局部阻力量长度总直总长值利环路较长时取02～03利环路较短时取04～06
根述计算利环路道压力损失加热泵机组衡阀设备元件压力损失确定水泵扬程需考虑定安全裕量根系统总流量水泵扬程选择满足求水泵型号台数
水泵流量应冷水机组额定流量11～12倍
表91水泵选型表
设备类型
数量台
参数
备注
源水侧水泵
3
水流量1716m3h扬程20m
负载侧水泵
3
水流量1298m3h扬程18m
93 膨胀水箱选择
冷水系统高处应配置膨胀水箱应连接水泵吸入侧箱底标高少高出水系统高点1m箱体系统连接量箱底垂直接入视空调系统规模膨胀水箱效容积取05～10m3注意膨胀水箱应加盖保温带网格线铝箔贴面玻璃棉保温保温层厚度取25mm设计选取08 m3膨胀水箱放二层屋面台
10 源热泵技术性分析
101 源热泵系统介绍优点
着空调工业发展先进中央空调系统断出现空调现代建筑中扮演着越越重角色空调求断提高节环保灵活成追求目标年着国际济技术合作断深入源热泵中央空调系统进入国通工程中成功运空调界士认推崇成国中央空调发展趋势体现节环保灵活舒适新概念美国环境保护局已宣布源热泵系统目前环境友效供热供冷系统
组成
源热泵空调机组种水冷式供冷供热机组机组封闭式压缩机轴套式水制冷剂热交换器热力膨胀阀（毛细膨胀）四通换阀空气侧盘风机空气滤器安全控制等组成机组身带套逆制冷制热装置种直接供冷供热热泵空调机组
原理
源热泵系统种双路水系统连接起建筑物中源热泵机组构成封闭环路中央空调系统
冬季源热泵系统通埋封闭道（称环路）收集然界热量环路中循环水热量带室装室源热泵系统驱动压缩机热交换器量集中较高温度释放室
夏季运行程序相反源热泵系统室抽出余
热量排入环路吸收房屋供冷尤电冰箱样冰箱部抽出热量排出箱外箱保持低温
系统
系统列部分组成：模块式源热泵机组循环水泵水环路水系统控制箱室温控器等
源热泵机组采标准构件需时部件修配更换方便设计简单需高技术操作工程员服务唯需常保养空气滤网凝结水盘清洁
系统设计简单灵活安装快速机组工厂组装带温度控制装置现场工作少量低压风电气连接装置需保温水连接道采钢铜塑料维修方便快捷机组结构坚固寿命长久热泵机组功率系数(COP)达501千瓦电输入5千瓦冷量输出高效率
优势
1 源热泵系统充分利蕴藏土壤湖泊中巨量循环 生实现建筑物供暖制冷运行费较低
2 源热泵风冷热泵节40电采暖节70燃气炉效率提高48需制冷剂般热泵空调减少50
3 源热泵系统运动部件常规系统少减少维护系统安装室暴露风雨中免遭损坏更加延长寿命
4 源热泵系统运行中需燃烧会产生毒气体会发生爆炸
5 源热泵系统供冷供热更稳降低停开机频率空气热冷峰值种系统更容易适合供冷供热负荷分区
6 源热泵埋选聚乙烯聚丙烯塑料寿命达50年
7 年四季时间时提供空调意设定室温度达五星级求
8 提供新风保证室空气新鲜
9 设计简单灵活安装快速
l 应
源热泵系统量源源外界排放废气废水废渣种理想绿色空调认目前环境友效供热供冷系统该系统严寒区热带区均应广阔应办公楼宾馆学校宿舍医院饭店商场墅住宅等领域
102 风冷空调较
表101源热泵风冷中央空调机组较表
描述
源热泵空调
风冷中央空调
系统安装
系统路中介质水安全路出现泄漏易时发现埋采进口高密度聚乙烯寿命高达50年
室外机室机间需氟利昂路相接易出现泄漏存隐患
空调效果
空调效果受环境温度影响系统运行稳定
空调效果受环境素影响寒冷季节般室外环境温度低5℃时机组难启动勉强启动效率折扣
运行费
源热泵系统COP值般50运行费风冷VRV空调系统低3040左右
COP值3左右运行费较高
机组安装形式
没室外机机组仅需吊装辅助性房间吊顶影响美观
室外机需悬挂室外长期风吹雨淋暴晒暴冻仅影响美观机组寿命缩短
机组寿命
油氟利昂均密闭机组保证压缩机安全运行机组压缩机寿命般20年
氟利昂润滑油起进入末端设备易造成润滑油滞留末端设备法回油导致压缩机缺油云运行旦控制障压缩机容易烧毁压缩机寿命般10年
103 变频空调
表102源热泵VRV变频空调机组较表
序号
源热泵中央空调系统
VRV空调系统
1
真正回收废热节中央空调系统功率系数达50
真正中央空调改型分体家空调功率系数低变频控制容易产生EMC电子干扰
2
机组室受外界环境影响完全密闭循环系统酷暑严冬满足制冷制热求
机组室外受外界影响VRV系统室外机风冷热泵空调效果受外界环境影响风冷热泵出力外界环境成反冬季制热力会着外界温度降低幅降夏季制冷力着外界温度升高降低实际时效样较低
3
没室外机组该系统建筑物会破相符合建筑物空调机安装法规制度
避免机放置室外悬挂落会影响建筑物美观程度受法规制度限制
4
该系统运行稳定安全
机组全部工厂生产检测完毕送现场
末端机间长达50米氟里昂道相连运行程中容易安装震动产生制冷剂泄露特分叉头容易出问题现场量焊接工作品质控制带难题
5
该系统维护保养方便机组问题会影响整系统运行保养费非常低
系统维修复杂末端机间制冷剂道相连机组出现障时必需中断整系统工作
机组维修费非常贵时整系统氟里昂泄露需断补充冷媒光冷媒补充费项非常昂贵
系统控制部分非常复杂易出障维修费高
6
该系统运行稳定寿
命长维护正常情况源热泵机组20年
机室外长期风吹雨暴晒暴冻系统寿命较短通常12年保证制冷剂泄露情况
7
已美洲澳洲欧洲运
行40年系统非常成熟 国已10年验
该系统推出年时间尚两技术难关等攻克
尤口密集公场系统安全运行重VRV系统中氟里昂容易泄露感觉适受伤害果群受种伤害学校负面影响估量
水源热泵系统室设备例计算机散发废热回收利转移需方节般达35
2008年北京奥运会环保奥运国家已决定奥运公园40万方米场馆水源热泵系统体现环保节题
11济性分析
111 分析
该空调工程位海墅豪宅区空调面积约451m2客房客厅等房间组成室外机组清华方机组HSSWE30(S)E两台HSSWR13(D)E台供空调板采暖系统制冷量689KW室设计总冷负荷约87092kW系统时系数7917设计采节环保源热泵系统
112
报价表
表111空调报价单
序号
项目名称
规格型号
单位
数量
单价
总价
备注
设备
1
室外机
HSSWR30(S)E
台
2
23652
47304
2
室外机
HSSWR13(S)E
台
1
21480
21480
3
室机(风机盘）
FP136WA
台
4
1216
4864
4
室机(风机盘）
FP102WA
台
5
920
4600
5
室机(风机盘）
FP85WA
台
2
860
1720
6
室机(风机盘）
FP68WA
台
6
772
4632
7
室机(风机盘）
FP51WA
台
4
705
2820
8
水泵(户侧）
扬程：18m流量：1298m3h
台
3
3420
10260
9
水泵(水源侧）
扬程：20m流量：1716m3h
台
3
3650
10950
A
计
30
108630
1
超级风附件
m2
120
65
7800
2
PPR冷热水
DN20~DN63
m
360
28
10080
3
电动阀
DN20
21
230
4830
4
温控开关
液晶面板
21
210
4410
5
PVC凝结水保温
DN25~40
米
210
10
2100
6
水橡塑保温
m
370
9
3330
7
铝合金送风口
双层百叶
21
150
3150
8
铝合金回风口
门绞型
21
160
3360
10
铜闸阀
DN20
42
30
1260
11
锈钢软接头
DN20
12
25
300
12
铜闸阀
DN50
8
220
1760
13
橡胶软接头
DN50
12
85
1020
14
Y型滤器
DN50
3
260
780
15
止回阀
DN50
6
150
900
16
排气阀
DN50
4
40
160
17
压力表
38
60
2280
18
温度计
12
75
900
19
定压膨胀罐
Q8L
1
820
820
20
空调信息线穿线
米
368
7
2576
21
弯头三通配件
笔
1
1200
1200
22
支架吊杆等辅材
笔
1
1500
1500
23
运输费
笔
1
300
300
24
钻孔
60
25
1500
B
计
56316
1
PE
D25~D63
米
3860
96
37056
2
90°弯头
D25~D63
36
15
540
3
三通
402540
25
5
125
4
三通
502550
16
9
144
5
变径
4032
20
4
80
6
变径
5040
16
5
80
7
变径
5063
10
7
70
8
直接
D32
24
4
96
9
直接
D40
15
6
90
10
直接
D50
12
8
96
11
PE活接头
D63
2
180
360
12
材热熔
项
1
1200
1200
13
钻井
米
1680
20
33600
14
土方开挖回填
米3
50
55
2750
15
砂子膨润土等
吨
30
125
3750
16
道试压
项
1
1000
17
道清洗
项
1
600
18
运输费
笔
1
400
C
计
82037
D
机工安装费
台
21
1300
2730
E
机房设备工安装费
台
3
5000
1500
F
总价
A+B+C+D+E
251213
113 费
1131 劳务费
劳务费251213×20502426元
1132 理费
理费502426×804019408元
1133 预见费
预见费（251213+502426+4019408）×51708484元
结
次设计采水源热泵空调板辐射供暖风机盘制冷系统
水源热泵空调利水低位热带走环境热量样传统空调制冷系统相较水源热泵保护环境效利然资源夏天供冷冬天供暖空调制冷行业研究发展方
板辐射供暖系统板敷设换热热量通板辐射室改变室温度环境产生较舒适居住环境室空气会空调受污染
风机盘制冷国已成熟步夏季采技术室环境样起控制作
通设计程中资料收集分析空调程设计埋设计等专业实际工程中运更深认识源热泵系统进步解认耦合热泵系统国应障碍埋初投资太高（材工费高）政府建筑设计员公众技术缺乏解中国关源热泵现成技术资料缺少方面设计安装维护技术员时中国生产源热泵相关设备厂家少较陌生抱着观态度样情形利项技术中国推广国幅员辽阔处温带冬季需供暖夏季需供冷南北区气象条件差异样建筑区负荷情况迥然搬外国技术成果必须投入量科研费研究员进行研究适合中国气候特点定程度延缓项技术中国推广
源热泵技术带巨契机够减少源消耗降低环境污染时保证业空调系统性济性项技术中国推广应刚刚开始独特优势必引起广户科技员政府部门高度关注相信通政府部门科研机构工程技术员努力鉴国外成功验国源热泵应较快推广发展
参考文献
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15 王子介板供暖发展动[J]暖通空调1999（6）
16 httpwww163com——土木线
17 中华民国行业标准面辐射供暖技术规程北京：中国建筑工业出版社2004
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墅源热泵供暖设计
目录
1 源热泵系统原理简述 1
11 源热泵定义 1
12 源热泵组成 1
13 源热泵原理 1
14 源热泵系统 3
2 设计资料 4
21 设计题目 4
22 海区气象参数 4
23 室空气设计参数 4
24 土建资料 5
241 总建筑面积 5
242 理位置 5
243 墅基特点 5
3 空调房间冷湿负荷计算 8
31 冷负荷计算方法——冷负荷系数法 8
311 外墙屋面瞬变传热引起冷负荷 8
312 外窗玻璃瞬变传热引起冷负荷 8
313 透玻璃窗进入日射热引起冷负荷 8
314 明散热引起冷负荷 9
315 体散热引起冷负荷 9
316 设备引起冷负荷 10
317 围护结构引起冷负荷 10
32 热负荷计算说明 12
321 通围护结构基耗热量计算 12
322 附加耗热量计算公式 12
323 通门窗隙缝冷风渗透耗热量计算公式 12
324 外门开启入冷风耗热量计算公式 13
33 空调湿负荷 14
4 空气处理程计算设备选型 14
41 空气处理方案 14
411 确定新风处理状态： 15
412 送风量计算 16
413 选择风机盘机组： 16
414 风机盘处理程校核计算： 16
42 设备选型 16
421 风机盘选型 16
422机选型 18
423 新风机选型 18
5 空调水系统设计 19
51 冷冻水系统采闭式循环采异程供水形式 19
511 空调水系统设计应坚持设计原： 19
512 采异程系统 20
52 风设计计算 20
521 风机盘系统水力计算 20
522 道防腐保温 22
53 冷凝水排放系统设计 22
531 冷凝水布置 22
532 冷凝水径确定 23
533 冷凝水保温 23
6 空调风系统设计计算 24
61 送风口回风口型式 24
611 送风口 24
612 回风口 24
62 风设计计算 24
621 风设计规范 24
622 风道径确定 25
7 埋换热系统设计 27
71 埋换热系统设计步骤 27
72 质材料分析 27
73 埋计算步骤 28
731 建筑物冷热负荷冬夏季换热量计算 28
732 垂直埋换热器设计计算 28
74 埋压力损失计算 30
75 确定换热器埋形式 31
76 确定路连接方式 31
77 选择材 32
78 确定竖井埋长 32
79 确定竖井数目 32
8 板辐射设计 33
81 低温热水板辐射简介 33
82 低温热水板辐射采暖特点 34
83 低温热水板辐射采暖材布置形式 34
84 低温热水板辐射设计 35
841 供暖热负荷计算 35
842 埋面积计算 35
85 低温板辐射采暖调试运行 36
9 辅助设备选型 37
91水泵选择 37
93 膨胀水箱选择 37
10 源热泵技术性分析 38
101 源热泵系统介绍优点 38
102 风冷空调较 39
103 变频空调 40
11济性分析 42
111 分析 42
112 报价表 42
113 费 44
1131 劳务费 44
1132 理费 44
1133 预见费 44
结 45
参考文献 46
致 谢 47
1 源热泵系统原理简述
11 源热泵定义
源热泵系统着全球性源危机环境问题出现逐渐兴起门热泵技术种通输入少量高位（电）实现浅层（土壤热水中低位热表水中低位热）高位热转移热泵空调系统广义术语包括土壤水表水作低位热源（热汇）热泵空调系统土壤热源热汇热泵系统称土壤耦合热泵系统称埋换热器源热泵系统水热源热汇热泵系统称水热泵系统表水热源热汇热泵系统称表水热泵系统
12 源热泵组成
源热泵空调机组种水冷式供冷供热机组机组封闭式压缩机轴套式水制冷剂热交换器热力膨胀阀（毛细膨胀）四通换阀空气侧盘风机空气滤器安全控制等组成机组身带套逆制冷制热装置种直接供冷供热热泵空调机组
13 源热泵原理
源热泵系统种双路水系统连接起建筑物中源热泵机组构成封闭环路中央空调系统
图11源热泵空调系统原理图
冬季源热泵系统通埋收集然界热量环路中循环水热量带室室源热泵系统驱动压缩机热交换器量集中较高温度释放室
夏季运行程序相反源热泵系统室抽出余热量排入环路吸收房屋供冷尤电冰箱样冰箱部抽出热量排出箱外箱保持低温
图12热交换示意图
14 源热泵系统
系统列部分组成：模块式源热泵机组循环水泵水环路水系统控制箱室温控器等
源热泵机组采标准构件需时部件修配更换方便设计简单需高技术操作工程员服务唯需常保养空气滤网凝结水盘清洁
系统设计简单灵活安装快速机组工厂组装带温度控制装置现场工作少量低压风电气连接装置需保温水连接道采钢铜塑料维修方便快捷机组结构坚固寿命长久热泵机组功率系数(COP)达501千瓦电输入5千瓦冷量输出高效率
2 设计资料
21 设计题目
海区600m²墅源热泵中央空调系统设计
22 海区气象参数
东 12143 北纬 3116
夏季参数
夏季气压 100530 pa
空调室外干球温度 3400ºC
通风室外干球温度 3200ºC
空调室外湿球温度 2820 ºC
空调室外日均温度 3040 ºC
室外均风速 320ms
冬季参数
冬季气压 10251000pa
冬季室外供暖计算干球温度 200 ºC
冬季通风计算温度 300 ºC
冬季室外空调计算干球温度 400 ºC
空调相湿度 075
室外均风速 310ms
风均风速 380 ms
表面温度
表面均温度 1700 ºC
表面冷月均温度 410 ºC
表面热月均温度 3040 ºC
设计参数
夏季设计温度 25 ºC 相湿度60
冬季设计温度（采暖热负荷）20 ºC 相湿度60
23 室空气设计参数
表21设计参数表
房间功 夏季 冬季 新风量 噪声级 温度0C 相湿度 温度0C 相湿度 m3 H dBA
客房 24~28 60~70 18~23 ≥40 15 ≤40
餐厅 24~26 55~65 18~20 ≥40 15 ≤45
健身房 24~28 50~60 20~21 ≥40 12 ≤48
厅 2528 55~60 18 ≥40 20 ≤50
走道 26~29 60~70 20~23 ≥40 10 ≤45
24 土建资料
241 总建筑面积
该墅总建筑面积约600㎡空调面积451㎡
242 理位置 北纬 3116
东 12143
墅3层室层高30m层层高33 m二层层高30m
243 墅基特点
⑴外墙结构参数：
墙体序号2Ⅰ型墙壁厚240mm
κ169kcal(m²·h·℃)197 W(m²·k)
图21 外墙结构示意图
1水泥砂浆
2砖墙
3白灰粉刷
⑵屋面构造参数： 中央空调设计施工附表2(2)
屋面序号3加气混凝土泡沫混凝土Ⅲ型壁厚35mm保温层100mm
κ102kcal(m²·h·℃)119W(m²·k)
图22 屋顶构造示意图
①200水泥面砖(钢筋混凝土板)30mm
②水泥砂浆20mm
③卷材防水层嵌粗沙层
④水泥砂浆找层20mm
⑤保温层
⑥隔气层
⑦找层20MM
⑧现浇钢筋混凝土屋面板
⑨粉刷
⑶门窗结构参数
①表面换热系数75kcal(m²·h·℃)
87W(m²·k)
外表面换热系数18kcal(m²·h·℃)
210W(m²·k)
210W(m²·k)查中央空调设计施工附表2（6）
外表面放热系数修正值ka097
②建筑窗均单层5 mm厚吸热玻璃采金属窗框遮挡系数078
窗效面积系数075
活动百叶遮阳遮阳系数060该层面积玻璃窗均采5mm厚白色吸热玻璃幕墙
③外窗：3mm普通玻璃铝合金框单层窗般外遮阳配备浅色窗帘考虑单层塑钢玻璃窗传热系数365 W(m²·k)
3 空调房间冷湿负荷计算
31 冷负荷计算方法——冷负荷系数法
311 外墙屋面瞬变传热引起冷负荷
日射室外气温综合作外墙屋面瞬变传热引起瞬时冷负荷CLτ（CL代表冷负荷单位W角标τ代表计算时刻）列公式逐时计算：
（2—1）
式中—外墙屋面计算面积查土建资料计算
—墙屋面传热系数根土建资料出外墙屋面结构厚度传热学公式计算负荷专刊查取
—室设计温度
—外墙屋面冷负荷计算温度逐时值负荷专刊中查取设计点查修正值td加修正
312 外窗玻璃瞬变传热引起冷负荷
室外温差作外窗玻璃瞬变传热引起瞬时冷负荷式（21）形式相公式计算式中部分变量代表含义
式中 —窗口面积
—玻璃窗冷负荷计算温度逐时值
—窗玻璃传热系数
313 透玻璃窗进入日射热引起冷负荷
透外遮阳玻璃窗日射热引起房间瞬时冷负荷式计算：
（2—2）
式中 —外窗窗口面积
—窗效面积系数Wm²
—夏季1 m²窗玻璃日射热量 设计处纬度带窗负荷专刊中查取采日射热量值计算考虑利情况
—窗玻璃遮挡系数
—窗遮阳设施遮阳系数
—冷负荷系数反映日射热形成冷负荷转化关系设计位北区南区（北纬27º30´划线）遮阳窗负荷专刊中查取钟点相应冷负荷系数逐时值
314 明散热引起冷负荷
室明设备散热稳定热辐射流两种成分组成流成分构成瞬时冷负荷辐射成分形成滞般情况似认明设备散热量形成冷负荷相等CL≈W灯具明散热量计算式
白炽灯 W1000N
荧光灯 W1000Nn1n2
式中N—明灯具额定功率（kW）
n1—荧光灯镇流器消耗功率系数明装荧光灯镇流器装设空调房间时取n112暗装荧光灯镇流器装设顶棚时取n110设计取 n110
n2—灯罩隔热系数荧光灯罩部穿孔（部玻璃板）利然通风散热顶棚时取n20506荧光灯罩通风孔时视顶棚通风情况取n20608设计取n206
315 体散热引起冷负荷
体散热量中般情况辐射成分占40流成分占20余40汗液蒸发散出潜热
体散热量中潜热成分显热中流成分构成瞬时冷负荷显热中辐射成分形成滞负荷需分计算体显热散热引起冷负荷体潜热散热引起冷负荷应引入冷负荷系数计算体显热散热引起冷负荷
1 体显热散热引起冷负荷计算公式：
式中—成年男子显热散热量（W）
—房间额定数
—群集系数
—体显热散热冷负荷系数
2．体潜热散热引起冷负荷计算公式：
式中—成年男子潜热散热量（W）
—房间额定数
—群集系数
316 设备引起冷负荷
设备具散热形成冷负荷
式中：
—设备具实际显热散热量W
—设备具显热散热冷负荷系数分[8]表45[8]表46中查出罩罩情况逐时值果空调供冷系统连续运行10
电热电动设备散热量计算公式
1） 热设备散热量
2） 动机工艺设备均空调房间散热量
3） 电动机空调房间散热量
4） 工艺设备空调房间散热量
式中：
—设备总安装功率kW
—电动机功率
—时系数般取05～10
—利系数般取 07～09
—时均实耗功率设计功率般取05 左右
—通风保温系数
—输入功率系数
317 围护结构引起冷负荷
通空调房间窗隔墙楼板门等围护结构温差传热负荷
式中：
K—传热系数
F—传热面积
—邻室计算均温度℃
—夏季空气调节室外计算日均温度℃
—邻室计算均温度夏季空气调节室外计算日均温度差值宜[5]表624采℃
—夏季空气调节室计算温度℃
表3－1 冷负荷汇总
楼层
区域名称
空调面积∕m2
冷负荷∕w
室
家庭影院
3980
6025
书房
2059
3496
休息室
1522
2719
桌球区童娱乐室
4079
6710
客房
1495
2304
楼道
26
4444
洗衣房
1563
2175
层
门厅
2678
5496
客厅
4174
9075
餐厅
1532
3434
家庭室
2059
4481
西厨
2485
4698
书房
1264
2764
卧室
1443
2819
二
层
卧室
25
5465
卫化妆
2556
4636
男孩房
137
2902
女孩房
156
3472
走廊
1568
3396
更衣室
263
4774
总计
45117
85285
注：详细冷负荷明细表见附表1（红叶软件出负荷计算书1）
32 热负荷计算说明
321 通围护结构基耗热量计算
通围护结构基耗热量计算公式
式中：
—基耗热量
K—传热系数
F—传热面积
—室空气计算温度
—室外供暖计算温度
—温差修正系数
322 附加耗热量计算公式
式中：
—考虑项附加某围护耗热量
—某围护基耗热量
—修正[5]P19页中查取
—风力修正[5]中规定：般情况必考虑风力附加里取0
—高度附加[5]中规定：民建筑工业辅助建筑物（楼梯间外）高度附加率房间高度4M时高出1M应附加2里房间层高32M0
323 通门窗隙缝冷风渗透耗热量计算公式
式中：
—通门窗隙缝冷风渗透耗热量
—空气定压容1kj(kg ℃)
—室外温度空气密度
式中：
—渗透空气体积流量
—房间某门窗缝隙长度
L —m门窗缝隙基准缝隙长度进入室空气量根冬季室外均风速查[7]表17
—门窗缝隙渗透空气量修正系数
324 外门开启入冷风耗热量计算公式
式中： —通外门冷风侵入耗热量
—外门基耗热量
N—考虑冷风侵入外门附加
表3－2 热负荷汇总
楼层
区域名称
空调面积∕m2
热负荷∕w
室
家庭影院
3980
3723
书房
2059
2380
休息室
1522
1809
桌球区童娱乐室
4079
4001
客房
1495
1275
楼道
26
2453
洗衣房
1563
2396
层
门厅
2678
2825
客厅
4174
4196
餐厅
1532
663
家庭室
2059
1783
西厨
2485
4698
书房
1264
2148
卧室
1443
2237
二
层
卧室
25
3707
卫化妆
2556
2637
男孩房
137
3287
女孩房
156
2962
走廊
1568
1586
更衣室
263
4167
总计
45117
54933
注：详细热负荷明细表见附表2（红叶软件出负荷计算书2）
33 空调湿负荷
保持正压空调房间需计算室湿源时散入室湿量厦属普通舒适性空调需考虑体散湿量
式中——室额定数
——群集系数
——散湿量
4 空气处理程计算设备选型
41 空气处理方案
次设计采工程中常新风处理室空气焓值直接供入房间方案夏季供冷设计工况空气处理程简示：
图41风机盘加独立新风系统示意图空调程
411 确定新风处理状态：
空气图根设计室外夏季空调计算干球温度湿球温度确定新风状态点W查出新风焓根室空气设计温度相湿度φN确定回风状态点N（室空气设计状态点）查出回风焓 风机盘加新风空调系统新风通常采新风机先预作处理夏季新风机预冷新风时图示般做法新风处理状态点L(W)处理新风焓等室空气设计状态焓然新风送风送入空调房间样送入房间新风负担室全热冷负荷
412 送风量计算
图确定室空气设计状态点送风状态点查出两点焓值含湿量（）（）送风状态（）kg湿空气送入房间变状态时吸收余热余湿工程忽略吸收余热余湿需送风量 (kgh)
体积流量 (m³∕h)
算出送风量校核空调房间换气系数否符合设计规范规定时空调房间换气次数n房间送风量房间体积值
房间设计状态N余热Q余湿Wε线均已知N点做作ε线90湿度线相交风机盘送风温差送风状态O房间总送风量GGQ（）关系求
413 选择风机盘机组：
根考虑定安全裕量机组需风量冷量值结合建筑装修提供安装条件确定风机盘种类台数初定型号规格
414 风机盘处理程校核计算：
选设备设计状态相条件焓差应设计时焓差否应重新选型
42 设备选型
421 风机盘选型
根房间需冷量风量选择清华方风机盘（表41）房间选择风机盘表42示
表41风机盘（换热器三排）
型号
供冷量∕W
供热量∕W
水流量
∕Kgh
风 量
∕m³h
电机功率∕W
尺寸∕mm
长*宽*高
进出水径∕mm
FP51WA
2647
4400
523
564
57
860*493*230
DN20
FP68WA
3276
5310
619
751
71
930*493*230
DN20
FP85WA
4102
6551
775
801
85
1060*493*230
DN20
FP102WA
4985
8108
953
962
107
1150*493*230
DN20
FP136WA
6733
10728
1258
1282
154
1430*493*230
DN20
注：供冷工况参数进口空气干球温度27ºC湿球温度195ºC进水温度7ºC水温差5ºC供热工况参数进口空气干球温度21ºC进水温度60ºC热水流量供冷工况
表42 房间风机盘选型汇总表
楼层
区域名称
空调面积
∕m2
冷负∕荷w
空调型号
空调冷负
荷∕W
数量∕台
室
家庭影院
3980
6025
FP136WA
6733
1
书房
2059
3496
FP68WA
3276
1
休息室
1522
2719
FP51WA
2647
1
桌球区童娱乐室
4079
6710
FP136WA
6733
1
客房
1495
2304
FP51WA
2647
1
楼道
26
4444
FP85WA
4102
1
洗衣房
1563
2175
FP51WA
2647
1
层
门厅
2678
5496
FP136WA
6733
1
客厅
4174
9075
FP102WA
4985
2
餐厅
1532
3434
FP68WA
3276
1
家庭室
2059
4481
FP102WA
4985
1
西厨
2485
4698
FP102WA
4985
1
书房
1264
2764
FP51WA
2647
1
卧室
1443
2819
FP68WA
3276
1
二
层
卧室
25
5465
FP136WA
6733
1
卫化妆
2556
4636
FP102WA
4985
1
男孩房
137
2902
FP68WA
3276
1
女孩房
156
3472
FP85WA
4102
1
走廊
1568
3396
FP68WA
3276
1
更衣室
263
4774
FP102WA
4985
1
总计
45117
85285
87029
21
422机选型
设计冷负荷87029W热负荷54933W冷负荷显然热负荷根房间总冷负荷选择清华方水源热泵机组
表43机选型
机选型
数量
单台制冷量
∕kW
总制冷量
∕kW
单台制热量∕kW
源水水流量
∕m3h
负载水流量
∕m3h
HSSWR13(D)E
1
115
115
103
26
20
HSSWR30(S)E
2
287
574
264
65*2
49*2
计
3
689
631
156
118
注： 制冷时水源侧进出水温度250℃∕300℃户侧进出水温度120℃∕70℃制热时水源侧进出水温度00℃∕30℃户侧进出水温度400℃∕450℃
423 新风机选型
设计采风机盘加独立全热交换新风机根房间需新风量楼层选台吊顶式全热交换新风机选型表44示
表4－4全热交换新风机（吊顶式）
注：运转范围15 ºC
型号
风量∕m³h
机外静压∕Pa
尺寸高*宽*深∕mm
VAM150GMVE
150
95
278*551*810
VAM250GMVE
250
50
278*551*810
VAM350GMVE
350
110
306*800*879
VAM500GMVE
500
70
306*800*879
VAM800GMVE
800
100
387*832*1110
—50º
表4－5 全热交换新风机选型汇总表
楼层
区域名称
空调面积m2
新风量
m³h
楼层总新风量m³h
新风机选型
数量台
室
家庭影院
3980
120
475
VAM500GMVE
1
书房
2059
30
休息室
1522
60
桌球区童娱乐室
4079
120
客房
1495
45
楼道
26
60
洗衣房
1563
40
层
门厅
2678
60
450
VAM500GMVE
1
客厅
4174
120
餐厅
1532
75
家庭室
2059
60
西厨
2485
60
书房
1264
30
卧室
1443
45
二
层
卧室
25
75
270
VAM350GMVE
1
化妆室
1656
45
男孩房
137
45
女孩房
156
45
走廊
1568
60
总计
44217
1240
3
5 空调水系统设计
51 冷冻水系统采闭式循环采异程供水形式
511 空调水系统设计应坚持设计原：
1) 力求水力衡
2) 防止流量温差
3) 水输送系数符合规范求
4) 变流量系统宜采变频调节
5) 处理水系统膨胀排气
6) 解决水处理水滤
7) 注意网保冷保暖效果
512 采异程系统
空调供冷供暖水系统设计应符合环路间水力衡求压差相差悬殊高阻力环路应设置二次循环泵环路应设置衡阀分流三通等衡装置般情况道竖井面积允许时应量采道竖程式样设计易保持环路水力稳定性初投资会增加次设计中道系统较简单节约成采异程系统设计中层支路间压力衡衡阀进行动调节
52 风设计计算
521 风机盘系统水力计算
首先根冷负荷确定道流量Gkgs然根冷冻水流量查表53(P86) [流量径关系]根流量选择径选道v4q(πd)求出流速样知支配径DN20
图51 冷水供回线连接示意图
表5－1 冷冻水供回水路径选择
段编号
流量( kgh)
径（mm)
流速（ms）
长（m）
摩阻（Pam）
程阻力（Pa）
C5
619
25
035
55
8375
46064
C4
1394
32
0481
32
10880
34817
C3
2013
40
0445
41
7196
29503
C1
4224
50
0598
33
9235
30477
C2
619
25
035
68
8375
56951
1C
4843
63
0432
37
3905
14449
B14
523
25
0296
67
6211
41613
B13
619
25
035
17
8375
14238
B12
1142
32
0394
35
7639
26735
B11
953
25
0539
42
18007
7563
B9
2095
40
0463
35
7724
27034
B10
953
25
0539
15
18007
27011
B4
3048
50
0431
26
5177
1346
B8
953
25
0539
28
18007
5042
B7
953
25
0539
24
18007
43217
B6
619
25
035
24
8375
201
B5
1906
32
0658
36
18961
6826
B3
2525
40
0558
12
10762
12914
B1
5573
63
0493
30
4952
14857
B2
1258
25
0712
37
29469
109036
1B
6831
63
0609
54
7188
38817
A7
523
25
0296
23
6211
14285
A6
1298
32
0448
22
9587
21091
A5
1821
40
0403
58
6024
34937
A4
3079
50
0436
51
5271
2688
A3
1142
32
0394
10
7639
7639
A1
4221
63
0376
16
306
4896
A2
1258
25
0712
35
29469
103142
1A
5479
63
0488
28
4861
1361
522 道防腐保温
冷水系统供水回水应保温敷保温层前先刷红丹防锈漆两道隔辐射热保温材料表面应带网格线铝箔贴面制冷机房户外冷水道保温应外包保护层包裹油毡玻璃丝布涂抹石棉水泥保护壳注意采玻璃棉矿渣棉制壳保温时宜油毡玻璃丝布作保护层冷水保温层厚度参考表52选
表52保温层厚度选参考表
冷水公称直径DN（mm）
≤32 40～65 80～150 200～300 ＞300
保温层厚度
（mm）
聚苯乙烯
40～45 45～50 55～60 60～65 70
玻璃棉
35 40 45 50 50
发泡橡胶
6 9 9 9 9
53 冷凝水排放系统设计
531 冷凝水布置
空调器邻处水沟时冷凝水空调器接水盘接凝结水排放邻水中沟中
相邻台空调器距水沟较远需冷凝水台空调器冷凝水支水沟连接起
532 冷凝水径确定
直接空调器接水盘连接冷凝水支径应接水盘皆径致冷凝干径该段连接空调器总冷量表44建议值选定
表54 冷凝水干径选择
干承担冷量
∕KW
干公称直径
DN∕mm
干承担冷量
∕KW
干公称直径
DN∕mm
≤7
71～176
177～100
101～176
20
25
32
40
177～598
599～1055
1056～1512
50
80
100
533 冷凝水保温
冷凝水（水立）应保温防冷凝水温度低局部空气露点温度时表面结露滴水采带网格线铝箔贴面玻璃棉保温时保温层厚度取25mm
6 空调风系统设计计算
61 送风口回风口型式
611 送风口
风机盘加新风系统中采侧送风百叶型送风口
612 回风口
回风口附气流速度衰减迅速室气流影响回风口构造较简单类型采固定百叶型调节风量装置
回风口吸风速度：回风口位房间部时吸风速度取40～50ms回风口位房间部时常停留点取30～40ms常停留点取15～20ms走廊回风取10～15ms
62 风设计计算
621 风设计规范
表61 空调系统中空气流速
风速
部位
推荐风速
风速
居住
公
居住
公
风道
35～45
5～65
4～6
55～8
水支风道
30
3～45
35～4
4～65
垂直支风道
25
3～45
325～4
4～6
送风口
1～2
15～35
2～3
3～5
根定风量选定流速计算道断面尺寸a×b(径D)符合通风道统规格规格化断面尺寸风量算出风道实际流速
根风量L实际流速V断面量直径D查图单位长度摩擦阻力Rm
3计算段局部阻力
4计算段总阻力
5检查联路阻力衡情况
622 风道径确定
图61室新风道示意图
表62段参数
段
长度m
尺寸mm×mm
实际流速ms
摩擦阻力Pa
局部阻力Pa
a—1
13
500×100
264
0596
078
a—2
16
200×75
157
0409
065
a—3
05
85×55
267
1913
096
a—4
49
85×55
238
1557
763
a—5
29
375×100
274
0682
198
a—6
16
275×100
222
0516
083
a—7
56
200×75
278
1105
619
a—8
46
150×55
404
3125
1344
a—9
43
85×55
178
0945
406
阻力校核：利环路总阻力3652<70符合求
图62层新风道示意图
表63段参数
段
长度m
尺寸mm×mm
实际流速ms
摩擦阻力Pa
局部阻力Pa
b—1
16
500×100
242
0510
082
b—2
10
200×75
139
0329
033
b—3
11
85×55
267
1913
210
b—4
45
85×55
178
0945
425
b—5
22
375×100
267
0650
143
b—6
11
250×75
356
1594
175
b—7
75
200×75
222
0747
56
b—8
31
85×55
357
3166
981
b—9
18
85×55
357
3166
57
阻力校核：利环路总阻力3179<70符合求
图63二层新风道示意图
表64段参数
段
长度m
尺寸mm×mm
实际流速ms
摩擦阻力Pa
局部阻力Pa
c—1
19
275×100
273
0741
141
c—2
31
85×55
267
1913
593
c—3
06
85×55
267
1913
115
c—4
26
250×75
267
0959
249
c—5
12
85×55
357
3166
38
c—6
41
200×75
222
0747
306
c—7
11
85×55
446
4688
516
c—8
28
85×55
267
1913
536
阻力校核：利环路总阻力2836<110符合求
7 埋换热系统设计
土壤热泵良热源定程度蓄作夏储冬达量衡土壤维稳定传热特性土壤热物性参数着理位置质条件季节变化异计算设计埋换热系统应制宜
71 埋换热系统设计步骤
工程采竖直埋换热系统国标GB503662005源热泵系统工程技术规范求国际源热泵协会惯例设计步骤：
1 收集项目相关质资料建筑物资料
2 根建筑物负荷质状况确定室外换热系统换热方式
3 根建筑物负荷情况设备选型情况计算全系统释热量吸热量
4 进行工程质勘察测定土壤热物性根测试结果进行埋长度计算
5 通模拟运行软件进行模拟运算观察全周期岩土热量否衡温度 否较变化出入较需重新计算埋长度
6 根循环液种类水井深度系统道布置长度进行水力计算
7 循环水泵辅助设备选型设计
8 根系统形式进行动控制系统设计
72 质材料分析
工程位海长宁区根公司案例验周边建筑物工程质解海区80米土壤垂直分布基划分4层：粘土层淤泥层粉质粘土层粉沙层该区土层较软厚度湿度湿饱含水层第四系孔隙承压水层粉砂砾砂中砂层水质淡水区域土壤传导率15 Wmk左右
1 工程空调冷负荷87029KW热负荷54933KW
2 工程换热器设计夏季制冷进出水3035℃冬季制热进出水1510℃采竖直埋形式
73 埋计算步骤
731 建筑物冷热负荷冬夏季换热量计算
建筑物冷热负荷计算常规空调系统冷热负荷计算方法相参考关空调系统设计手册赘述
冬夏季换热量分指夏季土壤排放热量冬季土壤吸收热量述公式计算：
式中Q1 —夏季土壤排放热量kW
Q1—夏季设计总冷负荷kW 制冷取689KW
Q2＇—冬季土壤吸收热量kW
Q2—冬季设计总热负荷kW制热取631KW
COP1—设计工况水源热泵机组制冷系数
COP2—设计工况水源热泵机组供热系数
般水源热泵机组产品样中出进出水温度制冷量制热量制冷系数供热系数计算时应样中选设计工况 COP1COP2 根空调负荷Q1689KWQ2631KWCOP1457COP2486出Q1＇8398 Q2＇5012KW
732 垂直埋换热器设计计算
垂直埋换热器设计计算垂直埋换热器设计计算宜方法进行计算
垂直埋换热器计算基础单钻孔传热分析钻孔情况单孔基础运叠加原理加扩展
1流体道壁流换热热阻
2U形埋壁热阻
3钻孔封井材料热阻
4层热阻孔壁穷远处热阻
N行钻孔（U型）组成集群热换热器层热阻
短期连续脉负荷引起附加热阻
时间长情况考虑深度方传热稳定状态层热阻
确定垂直埋换热器长度工程设计计算公式
制冷工况
供热工况
运行份额考虑热泵间歇运行影响
供热运行份额Fh＝供热季中热泵运行时数（供热季天数×24）
制冷运行份额Fc＝制冷季中热泵运行时数（制冷季天数×24）
运行时间τ取作月时
供热运行份额Fh＝冷月份运行时数（冷月份天数×24）
制冷运行份额Fc＝热月份运行时数（热月份天数×24）
式中： 标ch 分表示制冷工况供热工况
L热换热器需钻井总长度（m）
Qc Qh —分热泵额定冷热负荷（kW）
COP—热泵性系数热泵生产厂家提供
H—流体道壁流换热系数（Wm2 ℃）
rb—钻孔半径（m）
ks a—层均导热系数（Wmk）热扩散率m2s
τ—运行时间s
xI：—第i钻孔考虑钻孔间距离（m）
τp（s）— 短期脉负荷连续运行时间例8时
di—U形埋径（m）
do—U形埋外径（m）
db—钻孔直径（m）
de—U形埋量直径
kp—U型导热系数（Wmk）
kb—灌浆材料导热系数（Wmk）
H—钻孔深度（m）
I— 指数积分：
t∞—热换热器中循环液设计均温度通常选tmax37℃tmin 2～5 ℃两温度选取影响热换热器设计长度时影响源热泵系统运行时性系数
表71 种典型土壤岩石热物性
k
导热系数
W（m·K）
a
扩散率
10－6 m2s
ρ
密度
kgm3
c
热容量
kJ（kg·K）
花岗岩
35
13
3333
084
理石
24
103
2917
084
致密湿土
13
065
2183
088
致密干土
09
052
2083
084
轻质湿土
09
052
1667
105
轻质干土
035
028
1500
084
74 埋压力损失计算
埋压力损失宜方法进行计算
1 确定流量G（m3h）公称直径流体特性
2 根公称直径确定子径dj（m）
3 计算子断面面积A（m2）：
A＝
4 计算流速v（ms）：
5 计算流体雷诺数（Re）Re应该2300确保紊流：
6 计算单位长摩擦阻力Pd（Pam）
Pd0158×ρ075×μ025×dj－125×v175
PY Pd×L
式中：PY：计算段程阻力损失Pa
L：计算段长度m
7 计算段局部阻力Pj（Pa）
Pj Pd×Lj
式中Lj：计算段中局部阻力量长度m
8 计算段总阻力PZ（Pa）
PZ PY+ Pj
75 确定换热器埋形式
目前源热泵埋换热器埋形式两种竖直埋水埋两种埋型式身特点应环境选种方式取决场岩土类型挖掘成水埋深较浅埋换热器性垂直埋施工时占场浅埋水受面温度影响适单季情况（欧洲冬季供暖生活热水供应）冬夏冷暖联供系统者少垂直埋系统 中国采竖直埋更显示出优越性：节约面积换热性 里准备采垂直埋系统种竖直埋换热器中目前应广泛单U型
次设计采竖直单U型换热器时保持环路间水力衡采程式系统
76 确定路连接方式
换热器路连接方式串联联两种采种方式取决安装成运行费竖直埋系统联方式初投资运行费均较济设计换热器采U型联系统
77 选择材
般讲旦换热器埋入基进行维修更换求保证埋入材化学性质稳定耐腐蚀常规空调系统中金属材方面存严重足需埋入道数量较应该优先考虑价格较低材土壤源热泵系统中般采塑料材目前常聚乙烯（PE）聚丁烯（PB）材弯曲热熔形成更牢固形状保证50年PVC材易弯曲接头处耐压力差容易导致泄漏推荐埋系统实际工程中确定径必须满足两求：（1）道足够保持输送功率（2）道足够道保持紊流保证流体道壁间传热显然述两求相互矛盾需综合考虑般联环路径集径热交换器埋常径20mm25mm32mm40mm50mm流速控制122ms更径道流速控制244ms般段压力损失控制4mH20100m量长度设计选取聚乙烯（PE）径选取DN32 mm
78 确定竖井埋长
热交换器长度确定已确定系统布置材外需土壤技术资料温度传热系数等根理计算繁琐部分数易获实际工程中利材换热力计算长换热力单位垂直埋深度单位长换热量般垂直埋50～80Wm(井深)25～40Wm(长)水埋20～40Wm（长）左右
设计时取换热力限值25Wm（长）具体计算公式：
LQ1＇x 100025
中L—竖井埋总长m
Q1＇—夏季土壤排放热量kW
分母25夏季m长散热量Wm
L33592米
79 确定竖井数目
竖井深度数采50～100m工程竖井深度80米代入式计算竖井数目
NL(2xH)
中 N—竖井总数
L—竖井埋总长m
H—竖井深度m
分母2考虑竖井埋长约等竖井深度2倍
NL(2xH)33592(2x80)20995
时考虑安全系数工程设计21完全满足求
竖井间距：工程较埋单排布置源热泵间歇运行埋间距取30m工程较埋排布置源热泵间歇运行建议取间距45m连续运行（停机时间较少）建议取5～6m工程间距取4m
8 板辐射设计
81 低温热水板辐射简介
着居住条件断改善室采暖求提出新求板辐射供暖 疑热舒适度种供暖方式
低温热水板辐射采暖种利建筑物部面进行采暖系统塑料敷设楼面现浇砼层热水温度超70℃工作压力04兆帕板辐射供暖系统该系统整面作散热面板通流换热加热周围空气时体家具四周维护结构进行辐射换热表面温度提高辐射换热量约占总换热量50种理想采暖系统效解决散热器采暖存问题
82 低温热水板辐射采暖特点
低温热水板辐射采暖节省燃料电力消耗低济供暖设备优点：
⑴舒适卫生保健辐射散热舒适采暖方式室面温度均匀室温逐渐递减脚暖头凉良感觉符合温足凉顶中医健身理改善体血液循环促进新陈代谢时种方法易造成潮湿空气流室十分洁净卫生改善家居环境
⑵美观占面积室种线均铺设暖结构层中室取消散热器立支增加面积房间意分隔便装修家具布置
⑶保温隔音热稳定性暖特殊面构造层采暖时中间层采暖效果受影响减少层层噪音干扰面层混凝土层蓄热量间歇供暖情况室温度变化缓慢热稳定性
⑷高效节运行费低暖系统利余热水建立样舒适条件前提室设计温度耗形式采暖降低2～3提高热效率该系统热量集中体受益高度热媒低温传递（供水温度45℃回水温度40℃）传递程中热量损失房间温度独立调节条件选室温水温动控制装置
83 低温热水板辐射采暖材布置形式
图8－1种加热布置形式
加热布置形式应根房间形式合理确定概常形式回折形行型双行型（图81）回折形双行型面温度场均匀适应性行型温度梯度适合进深窄长形房间外边区独立设置
加热布置基原两条：保证面温度均匀二高温度段优先布置外墙外门外窗外边界区缩间距增加散热量
板辐射采暖常材钢铜塑料塑料具接头容易弯曲易施工等优点工程中常选塑料水系统板辐射供暖采种材：铝塑材（XPAP）聚乙烯材（PERT）聚丁烯材（PB）规聚聚丙烯材（PPR）具抗老化耐腐蚀结垢承压高环境污染易渗漏水阻力膨胀系数等特点50℃环境达50年
埋时径（欧标）通常10mm～25mm径优点换热效率高缺点流速增加时阻力增水泵扬程加
埋间间距板面积关般取150mm实验结果表明间距L75mm冷力增加12％～19％L＝300mm冷力降20％～30％
次设计中结合卧室实际情况里选双行型板辐射形式选择聚乙烯材（PERT）DN20埋间距180200mm
84 低温热水板辐射设计
841 供暖热负荷计算
应采暖通风空气调节设计规范关规定进行房间供暖热负荷计算常规流式供暖方式热负荷计算区：
（a）计算敷设加热道面供暖热负荷
（b）供暖热负荷计算宜室计算温度降低2℃取常规流式供暖方式计算供暖热负荷90～95
842 埋面积计算
公式：
式中：
Q ―室负荷单位W
―单位面积板房间效散热量单位低温热水板辐射采暖工程技术规程附表1查141
A―板辐射需埋面积单位
需埋面积3896
果板辐射夏季供冷板会出现结露现象夏季时风机盘供冷
85 低温板辐射采暖调试运行
供热支分配器竣工验收应整供水环路水温水力衡进行调试采暖板供水时应选预热方式供热水温骤然升高初始供水温度应20℃～25℃保持3天然高设计温度保持4天≤50℃水温正常运行
板辐射采暖系统许优点散热器采暖法拟足处维修性较等着施工队伍素质提高活面研制开发杜绝着建筑环境舒适性卫生性节性等求断提高板热水辐射采暖作种新型采暖形式越越推广建筑供暖中
9 辅助设备选型
91水泵选择
通常选转数ns30～150离心式清水泵水泵流量应冷水机组额定流量11～12倍（单台工作时取11两台联工作时取12）水泵扬程应承担供回水网利环路总水压降11～12倍利环路总水压降包括冷水机组蒸发器水压降该环路中联台空调末端装置水压损失台水压降该环路中种件水压降程压降冷水机组蒸发器空调末端装置水压降根设计工况产品样中查知环路件局部损失环路程损失应水力计算求出估算时致取100m长程损失5mH2O样利环路总长（供回水长冷水泵扬程（mH2O）式估算
式中利环路中局部阻力量长度总直总长值利环路较长时取02～03利环路较短时取04～06
根述计算利环路道压力损失加热泵机组衡阀设备元件压力损失确定水泵扬程需考虑定安全裕量根系统总流量水泵扬程选择满足求水泵型号台数
水泵流量应冷水机组额定流量11～12倍
表91水泵选型表
设备类型
数量台
参数
备注
源水侧水泵
3
水流量1716m3h扬程20m
负载侧水泵
3
水流量1298m3h扬程18m
93 膨胀水箱选择
冷水系统高处应配置膨胀水箱应连接水泵吸入侧箱底标高少高出水系统高点1m箱体系统连接量箱底垂直接入视空调系统规模膨胀水箱效容积取05～10m3注意膨胀水箱应加盖保温带网格线铝箔贴面玻璃棉保温保温层厚度取25mm设计选取08 m3膨胀水箱放二层屋面台
10 源热泵技术性分析
101 源热泵系统介绍优点
着空调工业发展先进中央空调系统断出现空调现代建筑中扮演着越越重角色空调求断提高节环保灵活成追求目标年着国际济技术合作断深入源热泵中央空调系统进入国通工程中成功运空调界士认推崇成国中央空调发展趋势体现节环保灵活舒适新概念美国环境保护局已宣布源热泵系统目前环境友效供热供冷系统
组成
源热泵空调机组种水冷式供冷供热机组机组封闭式压缩机轴套式水制冷剂热交换器热力膨胀阀（毛细膨胀）四通换阀空气侧盘风机空气滤器安全控制等组成机组身带套逆制冷制热装置种直接供冷供热热泵空调机组
原理
源热泵系统种双路水系统连接起建筑物中源热泵机组构成封闭环路中央空调系统
冬季源热泵系统通埋封闭道（称环路）收集然界热量环路中循环水热量带室装室源热泵系统驱动压缩机热交换器量集中较高温度释放室
夏季运行程序相反源热泵系统室抽出余
热量排入环路吸收房屋供冷尤电冰箱样冰箱部抽出热量排出箱外箱保持低温
系统
系统列部分组成：模块式源热泵机组循环水泵水环路水系统控制箱室温控器等
源热泵机组采标准构件需时部件修配更换方便设计简单需高技术操作工程员服务唯需常保养空气滤网凝结水盘清洁
系统设计简单灵活安装快速机组工厂组装带温度控制装置现场工作少量低压风电气连接装置需保温水连接道采钢铜塑料维修方便快捷机组结构坚固寿命长久热泵机组功率系数(COP)达501千瓦电输入5千瓦冷量输出高效率
优势
1 源热泵系统充分利蕴藏土壤湖泊中巨量循环 生实现建筑物供暖制冷运行费较低
2 源热泵风冷热泵节40电采暖节70燃气炉效率提高48需制冷剂般热泵空调减少50
3 源热泵系统运动部件常规系统少减少维护系统安装室暴露风雨中免遭损坏更加延长寿命
4 源热泵系统运行中需燃烧会产生毒气体会发生爆炸
5 源热泵系统供冷供热更稳降低停开机频率空气热冷峰值种系统更容易适合供冷供热负荷分区
6 源热泵埋选聚乙烯聚丙烯塑料寿命达50年
7 年四季时间时提供空调意设定室温度达五星级求
8 提供新风保证室空气新鲜
9 设计简单灵活安装快速
l 应
源热泵系统量源源外界排放废气废水废渣种理想绿色空调认目前环境友效供热供冷系统该系统严寒区热带区均应广阔应办公楼宾馆学校宿舍医院饭店商场墅住宅等领域
102 风冷空调较
表101源热泵风冷中央空调机组较表
描述
源热泵空调
风冷中央空调
系统安装
系统路中介质水安全路出现泄漏易时发现埋采进口高密度聚乙烯寿命高达50年
室外机室机间需氟利昂路相接易出现泄漏存隐患
空调效果
空调效果受环境温度影响系统运行稳定
空调效果受环境素影响寒冷季节般室外环境温度低5℃时机组难启动勉强启动效率折扣
运行费
源热泵系统COP值般50运行费风冷VRV空调系统低3040左右
COP值3左右运行费较高
机组安装形式
没室外机机组仅需吊装辅助性房间吊顶影响美观
室外机需悬挂室外长期风吹雨淋暴晒暴冻仅影响美观机组寿命缩短
机组寿命
油氟利昂均密闭机组保证压缩机安全运行机组压缩机寿命般20年
氟利昂润滑油起进入末端设备易造成润滑油滞留末端设备法回油导致压缩机缺油云运行旦控制障压缩机容易烧毁压缩机寿命般10年
103 变频空调
表102源热泵VRV变频空调机组较表
序号
源热泵中央空调系统
VRV空调系统
1
真正回收废热节中央空调系统功率系数达50
真正中央空调改型分体家空调功率系数低变频控制容易产生EMC电子干扰
2
机组室受外界环境影响完全密闭循环系统酷暑严冬满足制冷制热求
机组室外受外界影响VRV系统室外机风冷热泵空调效果受外界环境影响风冷热泵出力外界环境成反冬季制热力会着外界温度降低幅降夏季制冷力着外界温度升高降低实际时效样较低
3
没室外机组该系统建筑物会破相符合建筑物空调机安装法规制度
避免机放置室外悬挂落会影响建筑物美观程度受法规制度限制
4
该系统运行稳定安全
机组全部工厂生产检测完毕送现场
末端机间长达50米氟里昂道相连运行程中容易安装震动产生制冷剂泄露特分叉头容易出问题现场量焊接工作品质控制带难题
5
该系统维护保养方便机组问题会影响整系统运行保养费非常低
系统维修复杂末端机间制冷剂道相连机组出现障时必需中断整系统工作
机组维修费非常贵时整系统氟里昂泄露需断补充冷媒光冷媒补充费项非常昂贵
系统控制部分非常复杂易出障维修费高
6
该系统运行稳定寿
命长维护正常情况源热泵机组20年
机室外长期风吹雨暴晒暴冻系统寿命较短通常12年保证制冷剂泄露情况
7
已美洲澳洲欧洲运
行40年系统非常成熟 国已10年验
该系统推出年时间尚两技术难关等攻克
尤口密集公场系统安全运行重VRV系统中氟里昂容易泄露感觉适受伤害果群受种伤害学校负面影响估量
水源热泵系统室设备例计算机散发废热回收利转移需方节般达35
2008年北京奥运会环保奥运国家已决定奥运公园40万方米场馆水源热泵系统体现环保节题
11济性分析
111 分析
该空调工程位海墅豪宅区空调面积约451m2客房客厅等房间组成室外机组清华方机组HSSWE30(S)E两台HSSWR13(D)E台供空调板采暖系统制冷量689KW室设计总冷负荷约87092kW系统时系数7917设计采节环保源热泵系统
112
报价表
表111空调报价单
序号
项目名称
规格型号
单位
数量
单价
总价
备注
设备
1
室外机
HSSWR30(S)E
台
2
23652
47304
2
室外机
HSSWR13(S)E
台
1
21480
21480
3
室机(风机盘）
FP136WA
台
4
1216
4864
4
室机(风机盘）
FP102WA
台
5
920
4600
5
室机(风机盘）
FP85WA
台
2
860
1720
6
室机(风机盘）
FP68WA
台
6
772
4632
7
室机(风机盘）
FP51WA
台
4
705
2820
8
水泵(户侧）
扬程：18m流量：1298m3h
台
3
3420
10260
9
水泵(水源侧）
扬程：20m流量：1716m3h
台
3
3650
10950
A
计
30
108630
1
超级风附件
m2
120
65
7800
2
PPR冷热水
DN20~DN63
m
360
28
10080
3
电动阀
DN20
21
230
4830
4
温控开关
液晶面板
21
210
4410
5
PVC凝结水保温
DN25~40
米
210
10
2100
6
水橡塑保温
m
370
9
3330
7
铝合金送风口
双层百叶
21
150
3150
8
铝合金回风口
门绞型
21
160
3360
10
铜闸阀
DN20
42
30
1260
11
锈钢软接头
DN20
12
25
300
12
铜闸阀
DN50
8
220
1760
13
橡胶软接头
DN50
12
85
1020
14
Y型滤器
DN50
3
260
780
15
止回阀
DN50
6
150
900
16
排气阀
DN50
4
40
160
17
压力表
38
60
2280
18
温度计
12
75
900
19
定压膨胀罐
Q8L
1
820
820
20
空调信息线穿线
米
368
7
2576
21
弯头三通配件
笔
1
1200
1200
22
支架吊杆等辅材
笔
1
1500
1500
23
运输费
笔
1
300
300
24
钻孔
60
25
1500
B
计
56316
1
PE
D25~D63
米
3860
96
37056
2
90°弯头
D25~D63
36
15
540
3
三通
402540
25
5
125
4
三通
502550
16
9
144
5
变径
4032
20
4
80
6
变径
5040
16
5
80
7
变径
5063
10
7
70
8
直接
D32
24
4
96
9
直接
D40
15
6
90
10
直接
D50
12
8
96
11
PE活接头
D63
2
180
360
12
材热熔
项
1
1200
1200
13
钻井
米
1680
20
33600
14
土方开挖回填
米3
50
55
2750
15
砂子膨润土等
吨
30
125
3750
16
道试压
项
1
1000
17
道清洗
项
1
600
18
运输费
笔
1
400
C
计
82037
D
机工安装费
台
21
1300
2730
E
机房设备工安装费
台
3
5000
1500
F
总价
A+B+C+D+E
251213
113 费
1131 劳务费
劳务费251213×20502426元
1132 理费
理费502426×804019408元
1133 预见费
预见费（251213+502426+4019408）×51708484元
结
次设计采水源热泵空调板辐射供暖风机盘制冷系统
水源热泵空调利水低位热带走环境热量样传统空调制冷系统相较水源热泵保护环境效利然资源夏天供冷冬天供暖空调制冷行业研究发展方
板辐射供暖系统板敷设换热热量通板辐射室改变室温度环境产生较舒适居住环境室空气会空调受污染
风机盘制冷国已成熟步夏季采技术室环境样起控制作
通设计程中资料收集分析空调程设计埋设计等专业实际工程中运更深认识源热泵系统进步解认耦合热泵系统国应障碍埋初投资太高（材工费高）政府建筑设计员公众技术缺乏解中国关源热泵现成技术资料缺少方面设计安装维护技术员时中国生产源热泵相关设备厂家少较陌生抱着观态度样情形利项技术中国推广国幅员辽阔处温带冬季需供暖夏季需供冷南北区气象条件差异样建筑区负荷情况迥然搬外国技术成果必须投入量科研费研究员进行研究适合中国气候特点定程度延缓项技术中国推广
源热泵技术带巨契机够减少源消耗降低环境污染时保证业空调系统性济性项技术中国推广应刚刚开始独特优势必引起广户科技员政府部门高度关注相信通政府部门科研机构工程技术员努力鉴国外成功验国源热泵应较快推广发展
参考文献
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