地源热泵设计的步骤.docx

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1、vtAmlI(MRB h21A)写字n门看广场项目概况(1)用地概况本项目位于武汉市汉阳区四新片区，总占地面积33800m2,包含一栋写字楼和一栋配套体育馆，其中写字楼用地面积12500m2,体育馆用地面积5500m2,车道用地面积5800m2,室外雨水回收区用地面积5000m2,剩余室外绿化面积约5000m2,各功能区分布详图1所示。员躯篆消防车道体：馆(A下寓(AhA)年地红线图1项目概况(2)建筑物概况写字楼总建筑面积95120m2,其中地上21层，建筑面积70000m2,地下2层建筑面积2512Om2,建筑高度88. 2米，13为裙房，421层为塔楼。地下室主要为车库和设备用房，一层为

2、餐厅和展示厅，二层为中庭、展厅和多功能大会议厅，三层为会议室，四层为图书馆和监控室，五层为档案室，6-21层为办公室(包含少数会议室)。体育馆建筑面积8330m2,共三层，其中地下二层，主要为游泳馆、羽毛球室和健身房，地上一层为接待室。地源热泵系统设计(1)冷热负荷采用集中空调的区域为写字楼，冷热负荷计算结果如表1所示，修正后的空调冷负荷计算值为6375kW,空调热负荷计算值为3599kW0仇荷类现空词区冷负荷总冷负荷系数Wm2oC县夜温年/单位面积附加系数 (Wn)建筑面积d附加负荷kw水泵功耗kw末端及其他kW总负荷/KW单位面积指标(Wm冷负荷55482.842.46.827000047

3、7175175土苧g，甬家旗热负荷3599一一一359951.41表1负荷计算(2)冷热源经过前期勘察调研和方案比较，结合写字楼的定位，本项目采用集中空调系统，冷热源采用地源热泵+常规冷水机组，按照冬季热负荷配置地源热泵系统，夏季不足的冷负荷由常规离心机组+冷却塔进行补充。集中空调系统冷热源采用1台单机制冷量为3135kW的离心式冷水机组、3台单机制冷量1116kW制热量1316kW的螺杆式地源热泵机组，共同负担写字楼空调末端的冷热负荷。冷热源机房设置在写字楼地下二层东北角处。离心式冷水机组配置3台单台处理水量300m3h的方型横流超低噪声冷却塔，冷却塔设置在写字楼北面的绿化带中。空调水系统为

4、一次泵变流量系统，夏季空调供回水温度为712C,冬季空调供回水温度为45/40C。地埋管水系统按一次泵变流量系统设计，其地埋管水系统设一组泵，对应地源热泵机组，冷却水系统配置一组泵，对应离心机组+冷却塔系统。（3） 土壤换热器土壤换热器设计是按冬季从土壤中的吸热量进行，为保证土壤热平衡，地埋管换热器在夏季不足部分由冷却塔来补充散热，根据设计中埋设的土壤换热器温度传感器监测的温度变化情况确定冷却塔的运行策略。换热器设计冬季最大吸热量为3380kW,由于场地限制（如图1所示）,本工程土壤换热器采用工程桩内埋管及垂直钻孔埋管相结合的方式，采用水为循环介质。工程桩为泥浆护壁钻孔灌注 桩，桩径为800m

5、m,写字楼有效桩长约为40米（可埋管长度38.5米），西侧的体育馆有效桩长约为30米（可埋管长度28.5米），在可利用的桩内设双U型埋管，每两根桩内的“双U串联为一个独立的环路，共549根桩（281个环路），工程桩内埋管冬季单位桩长设计吸热量65Wm,最大吸热量1241kW（夏季设计最大排热量1718kW, 90Wm）,施工单位进场完成工程桩内埋管施工后，应取不少于两个环路作桩埋管的换热量测试，并提交测试数据。垂直埋管群布置在写字楼、体育馆地下室结构板下，其型式为双U型管，设计有效深度为90m,钻孔间距为5m5m,钻孔直径为150mm,依据热物性测试报告”，单位井深冬季吸热量按45Wm设计（夏

6、季排热量按60Wm设计）。管群分布于写字楼以及体育馆结构板下，共分写字楼地下室北区、写字楼地下室南区、体育馆地下室3个埋管区，设计总钻孔数初定为530孔，其中写字楼地下室北区120孔、写字楼地下室南区150孔、体育馆地下室260孔，项目各分区钻孔及换热量如下表2所示。DA除0n沦瞪通冢族图2设计阶段地埋管换热器施工分区（4）地源侧水系统形式各类埋管按单孔、桩的形式与各类二级分集水器相连，桩埋管二级分集水器侧按异程式系统设计，二级分集水器位置按区域就近布置。图2是写字楼地下室埋管区施工分区示意图，A、B施工分区为写字楼地下室埋管北区，C、D施工分区为写字楼地下室埋管南区，为了保证各区地埋管换热器

7、之间水力平衡,地埋管二级分集水器侧采用同程式系统设计，二级分集水器位置分别位于写字楼和体育馆两侧，其中左侧为分水器，冷却水从分水器流经地埋管换热器后，汇集至右侧的集水器，然后流入地源热泵机组。系统实施与设计的偏差（1）地质状况引起的偏差钻孔深度与钻孔数项目在实施的过程中，由于部分区域地下出现溶洞，平均钻孔深度只有68.5米（有效埋管深度67米），达不到设计深度90米，为了保证地埋管换热量,需增加钻孔数量，经现场考察，写字楼南侧现为施工材料堆放区，规划设计为广场（绿化带），面积约为5000m2,在此区域新增钻孔198个，平均钻孔间距约5米。区域铺设位置钻孔膨式化数孔深m延米取热植W/m延米敢热址

8、w/m取热M/kW散热址kW1写字楼底部桩幕桩埋w形34538.5659086311952体育馆底部桩机桩埋w形20428.565903785233写字楼地F室北区庖理双u1509045606088104写字楼地F室南K地理双U1209045604S664S5体育饵地F室地理双U260904560宾国剜诙合计杭 549/地 530一一33884581表2设计阶段钻孔及换热量统计区域铺设位肘钻孔形式孔数孔深加延米取热lWm延米散热员W/m取热Id永w故热址kW1n字楼底部桩雁桩埋W形34538.5659086311952体育用底部桩堵桩理W形20428.565903785233写字幡地F室北X地

9、理双U1166745603504664写字楼地下室南区地理双U1446745604345795体育馆地下室地理双u25267456076010136室外域化带地理双U19S6745605七斗和鬲豕旗合计桩 549/地 710一B33824573表3实施阶段钻孔及换热量统计检查井结构图3是地源热泵二级分集水器检查井现场实施环境，可以看出检查井所处地层以黏土为主，因为施工时间赶上梅雨季节，土质较松软，而且现场操作空间狭小，使得后期采用大型机械夯实垫层土壤变得十分困难，为了防止检查井后期发生浮升或是沉降，通过与结构专业进行论证计算，在检查井底部增加500mm厚的钢渣混凝土配重，同原始设计相比，检查井

10、的深度增加了 500mmo图3地源热泵检查井现场实施场景（2）施工条件引起的偏差交叉施工引起的偏差a.由于地质情况较为复杂，前期施工对地埋管换热器钻孔难度估算不足，换热器施工工期拉长，为了确保整体工程按时完工，地下室结构底板和位于结构底板下的地埋管换热器需要同时施工，因此将施工分区调整为图4所示，同图2相比，地埋管二级分集水器侧由设计阶段的同程式系统变更为实施阶段的异程式系统，为了维持水力平衡，通过调整换热器连接二级分集水器之间的水平埋管管径，尽量使各环路之间的水力不平衡率控制在可调范围类（小于15%）,图5是D1区和D2区水平埋管管径分区，钻孔内垂直埋管管径为De25,连接垂直埋管的水平埋管

11、供、回水管径在De32和De40之间调整，最利环路和最不利环路阻力详表4和表5所示，分区环路阻力（kPa）不平衡率（%）D1-1D1-2D1-3D1T最短最K最短最K最短最K最短最长26.9933.3629.8234.1129.2130.9429.7332.51Dbi收短环路26.990.00”最长环路33.3623.59%0.00D1-2最短环路29.8210.50H70.59%0.00%最K环路34.1126.38%2.25%14.37%0.00%Dl3最短环路29.218.22%-12.44%-2.060-14.37%0.00%最长环路30.9414&%-7.24%3.75%-929%5

12、.93%0.000oDl4最短环路29.7310.16%-10.86%).300-12.83%1.80%-3.91r%暧耨族最长环路32.5120.44%-2.55%9.00-4.7(F11.29%5.06”9.33%0.00%表4D1区各环路不平衡率核算分区环跻Bi力1m小平曲率D2-ID2-2D2-3D2-4D2-5觥期R依城lAHittK2742U728.8131.9931.9935.M29.2731.4629.6933.02D2l最新环第37.12000*6最长环路31.877,480.00%D2-228.816 20MasU31.9917.93*e5 0 000D2.3鼠妞环路3117.93us ,4O.OO00.00最长耳络3S.身30.4S zr A10.6S1065%000%D2-4MtuM：粉29.117.S9b-8.161.56-S5!-8.51-I73!*0.00般长坏豁31.4615. Wo-L279.2 IH-1.64L64%-U.li*7500.D2-529.699473.O7H7.7H7.I7-!6.iKb1.46S4.1 c较通家族依长环踣33.0221.7g3.6314.63”