1、技術部資料地源熱泵系統2012年12月目錄一、地源熱泵系統簡介5（一）地源熱泵系統原理51、什么是熱泵52、什么是地源熱泵63、地源熱泵的基礎原理64、地源熱泵的技術特點7（二）地源熱泵技術國內外發展近況7（三）地源熱泵技術的優勢81、地源熱泵技術屬可再生能源利用技術82、地源熱泵屬于經濟有效的節能技術83、地源熱泵環境效益顯著94、地源熱泵一機多用，應用范圍廣95、地源熱泵系統維護費用低96、綠色環保，高效節能9（四）地源熱泵的局限性9（五）地源熱泵的分類101、水環熱泵機組102、水源熱泵機組103、地源熱泵機組11（六）系統的構成11二、地源熱泵系統地埋管設計12（一）巖土層結構鑒定與地

2、層導熱測試121、巖土層結構鑒定的意義122、地層導熱測試的目的123、測試設備與軟件12（二）確定地埋管埋管形式131、埋管方式132、水平埋管143、垂直埋管154、室外集分水檢查井的設置18（三）地埋管管材與管內流體介質選擇181、管材選擇18（四）確定地埋管長度與打孔數量191、地下換熱量計算192、確定孔數193、豎井間距19（五）水力計算201、管徑確定202、水力計算20三、末端系統設計22（一）末端設備選型22（二）水系統設計271、水系統分類272、水系統的分區323、水管管路設計32（三）風系統設計341、風道的布置原則342、風管材料的選擇353、風管斷面形狀的選擇354

3、、風道設計的原則355、風道設計的基本任務35四、機房系統設計37（一）主機37（二）水泵371、水泵主要形式372、水泵的選擇383、水泵并聯運行情況39（三）定壓補水391、高位開式膨脹水箱392、氣壓罐方式41（四）全自動軟化裝置43（五）水系統的管路及其附件441、空調水管路442、空調水系統附件44一、 地源熱泵系統簡介（一） 地源熱泵系統原理1、什么是熱泵熱泵技術是全世界近年來倍受關注的一項新型能源技術。所謂熱泵，就是一種利用人工技術將低溫熱能轉換為高溫熱能而達到供熱效果的機械裝置。像在自然界中，水總由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫，但人們可以用水泵把水從低處提升到高處，從

4、而實現水的由低處向高處流動，熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫；其基本原理基于逆卡諾循環，采用電能驅動，從低溫熱源（如周圍環境的自然空氣、地下水、河水、海水、污水等）吸取熱量，然后轉換為較高溫熱源釋放至所需的空間（或其它區域）內，傳輸到高溫熱源中的熱量不僅大于所消耗的能量，而且大于從低溫熱源中吸收的能量，在標準工況下，系統消耗一個單位的能量，從低溫熱源中提取二個單位的能量，合在一起輸出三個單位的能量。熱泵系統主要由四部份構成，分別是壓縮機、散熱盤管（俗稱冷凝器）、膨脹閥、吸熱盤管（俗稱蒸發器）。和空調一樣，熱泵也是利用壓縮機驅動管道內的制冷劑循環流動，不斷的蒸發冷凝，通過制冷劑溫差吸熱和壓縮機

5、壓縮制熱后，把外界的熱量源源不斷的聚集到熱泵主機上的加熱盤管上，再經過高科技的導熱材料使儲水器中的水溫迅速上升。熱水經循環管路送入終端用戶室內以供洗浴和采暖。原理演示:2、什么是地源熱泵地源熱泵是利用地下常溫土壤和地下水相對穩定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統或地下水，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移與建筑物完成熱交換的一種技術。3、地源熱泵的基礎原理地源熱泵原理是：冬季，熱泵機組從地源（淺層水體或巖土體）中吸收熱量，向建筑物供暖；夏季，熱泵機組從室內吸收熱量并轉移釋放到地源中，實現建筑物空調制冷。根據地熱交換系統形式的不同，地源熱泵系統分為地下水地源熱泵

6、系統和地表水地源熱泵系統和地埋管地源熱泵系統。（1）地源熱泵制熱原理地源熱泵系統在制冷狀態下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽-液轉化的循環。通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的蒸發將室內空氣循環所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環的同時再通過冷媒/水熱交換器內冷媒的冷凝，由循環水路將冷媒中所攜帶的熱量吸收，最終通過室外地能換熱系統轉移至地下水或土壤里。在室內熱量通過室內采暖空調末端系統、水源熱泵機組系統和室外地能換熱系統不斷轉移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器（風機盤管），以13以下的冷風的形式為房供冷。（2）地源熱泵制冷原理地源熱泵系統在制熱狀態下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒

7、做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由室外地能換熱系統吸收地下水或土壤里的熱量，通過水源熱泵機組系統內冷媒的蒸發，將水路循環中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的冷凝，由空氣循環將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內的過程中，以室內采暖空調末端系統向室內供暖。4、地源熱泵的技術特點a.環保：使用電力，沒有燃燒過程，對周圍環境無污染排放；不需使用冷卻塔，沒有外掛機，不向周圍環境排熱，沒有熱島效應，沒有噪音；不抽取地下水，不破壞地下水資源。b.使用壽命長：使用壽命20年以上，是分體式或窗式空調器的2-4倍。c.地源熱泵系統可供暖、空調，還可供生活熱水，

8、一機多用。d.全電腦控制，性能穩定，可以電話遙控，可以進行溫濕度控制。（二） 地源熱泵技術國內外發展近況熱泵的理論起源于十九世紀早期卡諾的著作，他在1824年發表關于卡諾循環的論文，這個理論經過30年后，在1850年初開爾文（L.Kelvin）提出：冷凍裝置可以用于加熱，之后許多科學家和工程師對熱泵進行了大量研究，這種研究持續了80年之久。1912年瑞士的蘇黎世已成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱泵設備用于供暖，并以此申報專利，這就是早期的水源熱泵系統，也是世界上第一套熱泵系統。熱泵工業在20世紀40年代到50年代早期得到迅速發展，到1943年大型熱泵的數量已相當客觀。1948年小型熱泵的開發

9、工作有了很大的進展，家用熱泵和工業建筑用的熱泵大批投放市場。熱泵工業在20世紀50年代到60年代初（1952-1963）這10年中，又經歷著迅速成長的階段。由于熱泵可以把制冷與采暖合用一套裝置，而熱泵若在電力充足而電能價格又便宜的地區使用時，其運行費用甚低。因此，用戶對熱泵產生興趣，使熱泵進入了早期發展階段。 20世紀70年代初期，由于“能源危機”的出現，熱泵又以其回收低溫廢熱，節約能源的特點，在產品經改進后，重新登上歷史舞臺，受到了人們的青睞。比如美國，熱泵的產量從1971年的8.2萬套/年猛增至1976年的30萬套/年，1977年再次躍升為50萬套/年，而此時日本后來居上，年產量已超過50

10、萬套。 目前熱泵市場每年都在成倍增長，發展勢頭相當迅猛。在歐美大多數發達國家，如澳大利亞、英國、法國、德國、北歐南歐的一些國家，熱泵產品已經進入了大多數家庭，例如澳大利亞Quantum公司，從上世紀70年代生產出家用空氣源熱泵產品至今，有的產品已正常運行了十幾年。其性能得到用戶的高度評價。80年代以來，我國熱泵在各種場合的應用研究有了許多發展。針對我國地熱資源較豐富的情況，若把一次直接利用后或經過降溫的地下熱水作為熱泵的低位熱源使用，就可增大使用地下水的溫度差，并提高地熱的利用率，這在京津地區早已有過應用實踐。而這種設備同時對于我國能源使用效率不高、分配不均勻的現狀也提出了一個有效的解決方法。

11、（三） 地源熱泵技術的優勢1、地源熱泵技術屬可再生能源利用技術地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源（通常小于400米深）作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層地熱資源可以稱之為地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47的太陽能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。2、地源熱泵屬于經濟有效的節能技術地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環

12、境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%，因此要節能和節省運行費用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。3、地源熱泵環境效益顯著地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少40以上，與電供暖相比，相當于減少70以上，如果結合其它節能措施節能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規空調裝置減少25的充灌量；屬自含式系統，即該裝置能在工廠車間內事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區內，沒有燃燒，沒有排煙

13、，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。4、地源熱泵一機多用，應用范圍廣地源熱泵系統可供暖、空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統；可應用于賓館、購物商場、家電電腦辦公樓、學校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調。5、地源熱泵系統維護費用低在同等條件下，采用地源熱泵系統的建筑物能夠減少維護費用。地源熱泵非常耐用，它的機械運動部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護空調，節省了維護費用，使用戶的投資在3年左右即可收回。6、綠色環保

14、，高效節能地源熱泵利用的是少量電能作為驅動力，汲取蓄存在大地的太陽能取暖，或把來自室內的熱量排入大地制冷。是再生資源的轉換，不排放任何污染，是清潔能源。研究和實踐證明管道不會對自然環境有任何損害。垂直鋪設管道用地面積更小，對草坪沒有太大的影響。地源熱泵利用的地下水或土壤溫度在15左右，只需要少量電能來實現熱交換，因此機組的能效比可達到4.5-6以上，即用1kW的電可以達到4.5-6kW的能量，比傳統空調節能4060左右。2-4年即可收回多余投資。（四） 地源熱泵的局限性當然，象任何事物一樣，地源熱泵也不是十全十美的，如其應用會受到不同地區、不同用戶、不同地質及國家能源政策、燃料價格的影響；一次

15、性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同；并不是所有的建筑都適用于地源熱泵系統，這需要實地考察經過一定的實驗及計算才能給出實際設計方案，而且節能效果也是隨著不同的環境在變化，這都是需要實地考察才能得出具體數據。（五） 地源熱泵的分類1、水環熱泵機組水環熱泵系統是指用水環路將小型的水/空氣熱泵機組并聯在一起，構成一個以回收建筑物內部余熱為主要特點的熱泵供暖、供冷的空調系統。水環熱泵空調系統的基本工作原理是：在水/空氣熱泵機組制熱時，以水循環環路中的水為加熱源；機組制冷時，則以水為排熱源。當水環熱泵空調系統制熱運行的吸熱量小于制熱運行的放熱量時，循環環路中的水溫度升高，到一定程度時利用冷卻塔放出

16、熱量；反之循環環路中的水溫度降低，到一定程度時通過輔助加熱設備吸收熱量。只有當水/空氣熱泵機組制熱運行的吸熱量和制冷運行的放熱量基本相等時，循環環路中的水才能維持在一定溫度范圍內，此時系統高效運行。2、水源熱泵機組水源熱泵熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經過換熱的地下水可以排入地表水系統，但對于較大的應用項目通常要求通過回灌井把地下水回灌到原來的地下水層。水質良好的地下水可直接進入熱泵換熱，之后將井水回灌地下，這樣的系統稱為開式系統。由于可能導致管路阻塞，更重要的是可能導致腐蝕發生，通常不建議在地源熱泵系統中直接應用地下水。開式系統在適當的地下水條件和建筑物參數下是一個有吸引力的選擇方

17、式，但必須謹慎的使用。實際工程中更多采用閉式環路的熱泵循環水系統，即采用板式換熱器把地下水和通過熱泵的循環水分隔開，以防止地下水中的泥沙和腐蝕性雜質對熱泵的影響。通常系統包括帶潛水泵的取水井和回灌井。板式熱交換器采取小溫差換熱的方式運行，根據溫度和地下水深度的不同，可以在很大程度上抵消開式系統在性能上的優勢。由于地下水溫常年基本恒定，夏季比室外空氣溫度低，冬季比室外空氣溫度高，且具有較大的熱容量，因此地下水熱泵系統的效率比空氣源熱泵高，COP值一般在34.5，并且不存在結霜等問題。最近幾年地下水源熱泵系統在我國得到了迅速發展。無論是深井水，還是地下熱水都是熱泵的良好低位熱源。地下水位于較深的地

18、方，由于地層的隔熱作用，其溫度隨季節氣溫的波動很小，特別是深井水的水溫常年基本不變，對熱泵的運行十分有利。3、地源熱泵機組地源熱泵是利用地下巖土中熱量的閉路循環的地源熱泵系統。通常稱之為“閉路地源熱泵”，以區別于地下水熱泵系統，或直接稱為“地源熱泵”。它通過循環液（水或以水為主要成分的防凍液）在封閉地下埋管中的流動，實現系統與大地之間的傳熱。地源熱泵系統在結構上的特點是有一個由地下埋管組成的地熱換熱器。地熱換熱器的設置形式主要有水平埋管和垂直埋管兩種。水平埋管形式是在地面開12米深的溝，每個溝中埋設2、4或6根塑料管。垂直埋管的形式是在地層中鉆直徑為0.10.15 m的鉆孔，在鉆孔中設置1組（

19、2根）或2組（4根）U型管并用灌井材料填實。鉆孔的深度通常為40200m。現場可用的地表面積是選擇地熱換熱器形式的決定性因素。豎直埋管的地熱換熱器可以比水平埋管節省很多土地面積，因此更適合中國地少人多的國情。（六） 系統的構成地源熱泵空調系統主要分為三個部分：室外地能換熱系統、水源熱泵機組系統和室內采暖空調末端系統。其中水源熱泵機組主要有兩種形式：水-水型機組或水-空氣型機組。三個系統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質為水，與建筑物采暖空調末端換熱介質可以是水或空氣。- 42 -二、 地源熱泵系統地埋管設計（一） 巖土層結構鑒定與地層導熱測試1、巖土層結構鑒定的意

20、義a、了解地質情況，搜集巖土層的成分及相關熱物性參數，確定垂直式系統鉆孔的深度。b、通過實地測試單孔換熱量，根據測試結果輔以軟件分析換熱能力。c、參照相關結論，根據單孔換熱能力計算埋管長度。2、地層導熱測試的目的a、土壤是參與地下換熱的本體，地質結構影響到鉆孔深度和成本。b、獲取準確的土壤的取、放熱導熱特性參數。c、現場進行土壤熱特性測試才能夠獲得完整和準確的土壤數據。 地層導熱測試驗證內容：l 埋管管徑（De25、De32）l 孔距 （46m）l 回填材料 (原漿、膨潤土、細砂) l 埋管形式（雙U、單U）3、測試設備與軟件目前還有很多可以提供測試并出具結果的結構可以選擇。（二） 確定地埋管

21、埋管形式1、埋管方式根據項目特點可選擇：v 垂直埋管v 螺旋埋管v 橫埋管v 地表水下埋管橫埋管管直埋管螺旋式管盤管置于湖中管橫埋管管2、水平埋管l 將管水平放到地溝內；l 較少的安裝費用，l 需占用較大的場地 橫埋熱交換器的構造：管溝最小間距1.5m埋管深度1.22m1.83m3、垂直埋管垂直埋管深度50m-150m左右，打孔孔徑約150mm，管與孔壁用膨脹填料充注。 占用較少的場地。單U雙U串聯單U 面積：根據規模大小，現場可共埋管面積是首要考慮因素 成本：巖土類型導致挖掘成本價格相差好幾倍 復合系統：在制冷、采暖負荷無法由地埋管單獨承擔時，可考慮其它形式的冷、熱源作輔助。（1）串聯式：&

22、#252; 具有單一流體通道和同一型號的管子ü 流道走向清晰明確，滯留的空氣很容易別沖洗除盡ü 較并聯系統管徑大，因此對單位長度的管道來說，串聯系統的傳熱性能比并聯系統稍高ü 串聯系統采用較大管徑，保證換熱所需的流速較大，水量大。x 對于添加加防凍液的場合，增加投資x 單位性能管道價格高x 增加安裝的勞動成本x 流體壓降大，限制了管道長度（2）并聯式：ü 具小管徑管道，成本低ü 防凍劑用量小ü 安裝成本相對較低x 排除空氣較串聯方式困難x 布置不當，各環路內水量不能保持平衡在設計和安裝并聯式時應注意：1、應保證利用高速水流的沖洗的沖洗

23、將管道內的空氣除盡。2、采用同程式：管道連接時使每個環路的長度相等（不超過10），這樣才能達到各個環路間的流量平衡。3、設置集分水器：為了保障各個環路間在進出口處的壓力平衡，使用大管徑的集分水器。（3）并聯式地埋管換熱器組成水平同程式管： 布置管道時，使并聯式系統的各個環路都有相同的進出水壓力； 消除干管管路沿程阻力損失的影響。分水器和集水器：v 這是熱泵與并聯式地埋管換熱器系統內各個環路間的供回水“通道”，是輸送熱泵系統所有流體的“中轉站”。v 它們由直徑較大的管子制成，以減少流體的沿程阻力損失。4、室外集分水檢查井的設置（三） 地埋管管材與管內流體介質選擇1、管材選擇六大原則1、化學穩定好

24、，耐腐蝕 2、有較好的耐壓能力 3、流動阻力小4、導熱系數大，導熱性能好5、連接簡易、牢固6、價格便宜管道的材料聚乙烯和聚丁烯是地埋管換熱器中可供選擇的管道材料。這兩種材質的柔韌性好，且可以通過加熱熔合形成比管子自身強度更好的連接接頭，符合埋管管材選擇要求。 單U管接頭 雙U接頭 （四） 確定地埋管長度與打孔數量1、地下換熱量計算夏季地下換熱量計算公式：Q1=Q1+Q2Q1：系統冷負荷，kWQ2：地源熱泵機組的制冷功率，KW冬季地下換熱量計算公式：Q3=Q3+Q4Q3：系統熱負荷，kWQ2：地源熱泵機組的制熱功率，KW2、確定孔數豎埋管管長的計算公式 其中 L豎井埋管總長，m Q夏季向土壤排放

25、的熱量，kW A夏季豎埋管每m管長散熱量,W/m確定豎井數計算公式 豎井深度多數采用50100m 其中：N豎井總個數 L豎井埋管總長，m H豎井深度，m 2豎井內單U埋管管長約等于豎井深度的2倍。3、豎井間距Ø 對于垂直孔間距必須考慮其短期和長期效應.Ø 短期或每年冷熱效應持續時間46個月。長期效應必須考慮地埋換熱器的年凈負荷(熱擾動平衡) 。Ø 工程上通常我們把U型管豎井的水平間距一般控制在46米。Ø 雙U設計埋管間距適當加大至5mØ 對于規則的布管區域，采用菱形布管可節約埋管面積17.5（以4m間距為例，方形占地4×4m2，菱形占

26、地13.2m2）（五） 水力計算1、管徑確定管道的直徑應以壓降和傳熱性能相協調作為選擇的基礎。因為管路確定的兩條原則是： 管徑足夠大，環路阻力小，使得循環泵的能耗小 管徑足夠小，流速足夠大，使得管內流體處于紊流區，加強流體與管內壁的換熱。并聯環路用小管徑，集干管用大管徑 為確保系統及時排氣和加強換熱。地埋管垂直埋管內管道推薦流速:雙U形埋管不宜小于。.4m/s，單U形埋管不宜小于0. 6m/s。對于管徑在DN50以下，管內流速控制在0.61.2m/s對于管徑在DN50以上，管內流速控制在2.2m/s以下各管段壓力損失控制在4mH2O/100m當量長度以下。2、水力計算選擇壓力損失最大的環路作為

27、最不利環路進行水力計算。1）確定流量G（m3/h），公稱直徑和流體特性。根據公稱直徑，確定管子的內徑dj（m），得出管子的斷面面積A（m2）。2）從而計算流速V（m/s）；可核算管管內流體的的雷諾數（Re），Re應該大于2300確保紊流；3）計算單位管長的摩擦阻力損失Pd（Pa/m） 簡化公式Pd=0.158×0.75×0.25×dj1.25×V1.75V-管內流體的流速(m/s)dj-地埋管的內徑(m),-管內流體 的密度(kg/m3),-管內流體 的動力黏度(N·s/m2)4）計算管段的沿程阻力損失PY ，Pa；公式 PY= Pd×

28、;L （式中L為計算管段的長度，m。）5）計算管段的局部阻力損失Pj（Pa）公式 Pj= Pd×Lj（式中Lj為計算管段中局部阻力的當量長度，m，可查表1）表1 管件當量長度表6）計算管段的總阻力損失PZ（Pa）PZ= PY+ Pj三、 末端系統設計（一）末端設備選型1、計算實際空調面積；2、根據使用場所確定冷負荷指標，計算出設計總負荷，根據設備布置特點確定所需設備數量，確定設備型號；風機盤管選型風機盤管有兩個主要參數：制冷（熱）量和送風量，故有風機盤管的選擇有如下兩種方法：（1）房間循環風量=房間面積*層高（吊頂后）*房間換氣次數。 利用循環風量對應風機盤管中速風量，即可確定風機盤

29、管型號。（2）房間所需冷負荷=房間的計算瞬時最大冷負荷(估算時 房間單位負荷*房間面積) 利用房間冷負荷對應風機盤管中速風量時的制冷量即可確定風機盤管型號。確定型號以后，還需確定風機盤管的安裝方式（明裝或暗裝），送回風方式以及水管連接位置（左或右）等條件。當出風管較長時,選型時要注意校核機外余壓是否能滿足工程實際需要。對于一般的住宅和辦公建筑，房間面積在20m2以下，可選用FP-3.5,25m2左右的選用FP-5.0，30m2左右的選用FP-6.3,35m2左右的選用FP-7.1。房間面積較大時應考慮使用多個風機盤管，房間單位面積負荷較大，對噪音要求不高時可考慮使用風量和制冷量較大的風機盤管。

30、空氣處理機組選型空氣處理機組主要用于處理室內空氣和供新風，一般有空調工況和新風工況兩種工作狀態。一般有吊頂式和落地式兩種。落地式包括立式和臥式兩種。另外機組的送回風方式也有多種情況。根據建筑情況和建筑業主的要求進行最終的確定。空氣處理機組的選擇一般由下列幾個主要參數決定：風量、冷量、機外余壓和噪聲1.先根據系統需要的風量確定空氣處理機組的型號。2.然后根據需要提供的冷量來決定其排管數。3.根據系統需要的余壓要求確定余壓。4.根據環境的噪音值與室內之差,做好防噪措施。負荷指標估算建筑類型冷負荷 W/m2（Cal/m2）住宅、公寓、標準客房114138（98118）西餐廳200286（170246

31、）中餐廳257438（220376）火鍋城、燒烤465698（400600）小商店175267（150230）大商場、百貨大樓250400（215344）理發、美容150225（129193）會議室210300（180258）辦公室128170（110146）中庭、接待112150（97129）圖書館90125（77108）展廳、陳列室130200（112172）劇場180350（154310）計算機房、網吧230410（200350）有潔凈要求的廠房、手術室等300500（258430）按空調建筑面積估算冷指標（W/m2 空調面積）序號建筑類型及房間名稱空調建筑面積平方米/人建筑負荷人體負荷

32、照明負荷新風量W/m新風負荷總負荷1客房106072050271142宴會廳1.253013430251903603小會議室360434025922354大會議室1.5408840251903585健身房保齡球5358720601302726舞廳3209720331192567科研辦公樓54028402043151商場8底層1.03516040121303659二層1.235128401210430710三層及三層以上24080401265225圖書館11閱覽室105014302527121展覽廳12陳列室45831202568177會堂13報告廳23558402513626914公寓住宅10

33、7014205054158硬劇院15觀眾廳0.53022815817444716休息廳27064204021637017化妝室44035502055180體育館18比賽館2.5356540156520519休息廳57027.520408620320貴賓廳85817305068173醫院21高級病房11022一般手術室15023潔凈手術室30024X光CTB超15025餐館300注：本表為最大負荷，在求建筑總冷負荷時，應考慮空調房間同時使用系數0.7-0.9按建筑面積冷指標進行估算建筑名稱冷負荷指標W/m²建筑面積建筑名稱冷負荷指標W/m建筑面積旅館80-90體育館100-135200

34、-350（按人員座位數）辦公樓85-100圖書館35-40計算機房190-380醫院80-90數據處理320-400商店105-125 營業廳設空調時，200-250 按營業廳面積劇院126-160200-300（按觀眾廳面積）會堂180-225注：l、上述指標為總建筑面積的冷負荷指標：建筑面積的總建筑面積小于5000平米時，取上限；大于l0000平米，取下限值。 2、按上述指標確定的冷負荷，即是制冷機的容量，不必再加系數。 3、由于地區差異較大，上述指標以華北地區為準。南方地區可按上限采取。熱負荷估算（二）水系統設計1、水系統分類空調水系統的劃分方式：（1）按照冷媒水的循環方式分按照冷媒水的

35、循環方式分，可分為開式系統（不常用）、閉式系統a、開式循環系統：它的末端管路是與大氣相通的，冷媒回水集中進入建筑物的回水箱或蓄冷水池內，再由循環泵將回水打入冷水機組的蒸發器內，經重新冷卻后的冷媒供水被輸送至整個系統。 典型的開式循環系統有：組合式空調機組采用噴水室處理空氣的冷媒水系統、具有蓄冷水池的冷媒水系統等。b、閉式循環系統：冷媒水在系統內進行密閉循環，不與大氣相接觸為了容納系統中水體積的膨脹，在系統的最高點設膨脹水箱。 典型的閉式循環系統有：組合式空調機組采用表冷器處理空氣以及風機盤管機組、新風機組的冷媒水系統等。 開式系統 閉式系統c、開式系統與閉式系統的比較： 開式系統所用的循環泵的

36、揚程高，除了克服環路阻力外，還要提供幾何提升高度和末端的資用壓頭，循環水易受污染，管路和設備易受腐蝕且容易產生水擊等，除非高層建筑的地下室設有蓄冷水池，一般用得不多。閉式系統所用的循環泵的揚程比較低，循環水不易受污染而管路的腐蝕程度輕，不用設回水池，而需要設膨脹水箱。（2）按照供、回水制式分按照供、回水制式分，可分為雙管制、三管制、四管制系統a、 雙管制供水方式：一根供水管，一根回水管，供冷、供熱合用同一管路系統。b、三管制供水方式：一根供冷水管，一根供熱水管，一根公用回水管。c、四管制供水方式：一根供冷水管，一根冷水回水管，一根供熱水管，一根熱水回水管。我國高層建筑特別是高層旅館建筑大量建設

37、的實踐表明，從我國的國情出發，雙管制系統能滿足絕大部分旅館的空調要求，只有那些全年性空調要求標準的較高的建筑方可采用四管制系統。為了解決管路布置問題，有的設計院提出一種稱為“分區雙管系統”。該系統的主要特點是，機房內總管路系統設計成四管制，而建筑物內的所有立管設計成雙管制，以便按朝向分別供冷或供熱。（3）按照供、回水管路的布置分按照供、回水管路的布置方式分：可分為同程式、異程式系統a、同程式系統：供、回水干管中的水流方向相同（順流），經過每一環路的管路總長度相等。b、異程式系統：供、回水干管中的水流方向相反（逆流），經過每一環路的管路總長度不相等。對于閉式循環系統，一般來說，采用同程式布置，便

38、于達到水力平衡；對于開式循環系統，一般來說，采用異程式布置，不需要采用同程式布置。 垂直同程 水平同程 垂直同程和水平同程 異程式的布置方式同程式與異程式的比較： 同程式布置水量分配和調節都比較方便，容易達到水力平衡，但需要設回程管、管路長，初投資稍高，要占用一定的建筑空間。異程式布置水量分配和調節都比較麻煩，不容易達到水力平衡，需要安裝平衡閥，無需回程管，管道長度較短。 同程式和異程式的適用條件： 支管環路的壓力降（阻力）較小，而主干管路的壓力降起主導作用者，宜采用同程式。支管環路上末端設備的壓力降（阻力）很大，而支環路的壓降（阻力）起主導作用者，或者說支路環路阻力占負荷側干管環路阻力的2/

39、34/5時，宜采用異程式。所以：對于由風機盤管機組（或新風機組）組成的供、回水系統，因支管環路的阻力不大且比較接近，而干管環路較長、阻力占的比例較大，故采用同程式布置；對于向若干臺組合式空調機組的表冷器供水的系統，因支管環路的阻力較之主干管路的阻力大得多，故采用異程式布置。 如果建筑條件允許，可采用垂直同程和水平同程的布置方式，不僅容易達到水力平衡，而且省去大量的調試工作量。為節管材和建筑空間，也可考慮將空調水系統的總立管設計成異程式（其前提條件是，將立管內流速取小，管徑放大），這樣，有利于節省豎井的空間。而對于各分支環路，根據管道的長度和支環路的阻力大小，設計成同程式或異程式，并根據管道的水

40、力計算結果進行壓力平衡。當系統的阻力先天就不平衡時，可通過安裝水力平衡閥予以解決。（4）按照運行調節方法分a、定流量系統：系統中循環水量保持不變，當空調負荷變化時，通過改變供、回水的溫差來適應。b、變流量系統：系統中供回水溫差保持不變，當空調負荷變化時，通過改變供水量來適應。所謂定流量和變流量均指負荷側環路而言。冷源側應保持定流量，其理由是：保證冷水機組蒸發器的傳熱效率；避免蒸發器因缺水而凍裂；保持冷水機組工作穩定。2、水系統的分區分區的原則：空調水系統是否要分區，主要由空調末端設備和制冷設備的允許承壓來考慮。一般來說，當建筑總高度H100m時，冷媒水系統不宜豎向分區，可以“一泵到頂”。目前，

41、我國空調設備生產廠家生產的空調機組和風機盤管機組的承壓能力為1.0MPa，特殊要求可以達到1.6MPa；對于壓縮式冷水機組，一般承壓能力為1.0MPa，加強型可達1.7MPa，特別加強型可達2.0MPa對于溴化鋰吸收式冷溫水機組，一般承壓能力為0.8MPa，特殊要求也可以提高其承壓能力。至于輸水用的普通焊接鋼管一般承壓能力為2.0MPa，閥門等配件一般也在1.6 MPa以下。根據以上分析，當建筑中高度H小于70m時，設備工作壓力1.0MPa就可滿足要求；當建筑總高度為70110m時，設備工作壓力1.6 MPa可滿足要求。所以凡高度在110m以下的建筑，完全可以“一泵到頂”，不必分區。當建筑總高

42、度在110m以上時，空調冷媒水系統豎向必須分區。3、水管管路設計（1）冷凍水管管徑計算由選取的各管段合適的水流速，并根據各管段水流量算出管徑，并根據計算管徑選取靠近的標準管徑作為該段水管的管徑。式中L - 水流量m3/hd - 水管內徑 mn - 水流速 m/s推薦的流速管道種類推薦流速管道種類推薦流速水泵吸水管1.22.1集管1.24.5水泵出水管2.43.6排水管1.22.0一般供水干管1.53.0接自城市供水管網的水管0.92.0室內供水立管0.93.0注: 此管徑計算方法只能粗略估算，管徑的計算需要水力計算。（2）水管壓力損失的計算a、管道的摩擦壓力損失(沿程阻力)式中-摩擦系數d-管

43、道直徑V-水流速度-水的密度L-管道長度b、局部壓力損失(局部阻力)式中-管道局部阻力系數c、水管壓力損失=沿程壓力損失+局部壓力損失（3）冷凝水水管徑確定冷凝水管路布置原則：a、空調冷凝水管應獨立布置，不能與污水管相連；b、水平向冷凝水管的坡度應不小于0.01，并盡量縮短其長度，當長度較長時，根據實際情況設置懸掛結構，防止冷凝水管下垂；c、對于冷凝水盤位于空調機組內負壓區時，在連冷凝水管時必須設置存水彎；d、采用集中排水方式時，應遵循“就近原則”，并盡量減少同一冷凝水水管所連接的空調機組的數量。e、由于冷凝水管路太長無法實現坡度時，可引入下層冷凝水管中排水，但要注意，引入管要斜插入下層冷凝管

44、中。連接空調末端的冷凝水水管徑為末端自身的冷凝水水管徑，匯流后的管徑根據匯流管所連接的末端設備的總制冷量選擇。匯流后冷凝水水管徑可參考下表選擇：（三）風系統設計1、風道的布置原則風道布置直接關系到空調系統的總體布置，它與工藝、土建、電氣、給排水等專業關系密切，應相互配合、協調一致。 （1）空調系統的風道在布置時應考慮使用的靈活性。當系統服務于 多個房間時，可根據房間的用途分組，設置各個支風道，以便與調節。（2）風道的布置應根據工藝和氣流組織的要求，可以采用架空明敷設，也可以暗敷設于地板下、內墻或頂棚中。（3）風道的布置應力求順直，避免復雜的局部管件。彎頭、三通等管件應安排得當，管件與風管的連接

45、、支管與干管的連接要合理，以減少阻力和噪聲。（4）風管上應設置必要的調節和測量裝置（如閥門、壓力表、溫度計、風量測定孔、采樣孔等）或預留安裝測量裝置的接口。調節和測量裝置應設在便于操作和觀察的地方。（5）風道布置應最大限度地滿足工藝需要，并且不妨礙生產操作。（6）風道布置應在滿足氣流組織要求的基礎上，達到美觀、實用的原則。 2、風管材料的選擇 用作風管的材料有薄鋼板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃鋼板、膠合板、鋁板、磚及混凝土等。需要經常移動的風管，則大多采用柔性材料制成各種軟管，如塑料軟管、金屬軟管、橡膠軟管等。薄鋼板有普通薄鋼板和鍍鋅薄鋼板兩種。鋼板厚度，一般采用0.51.5mm左右。對于有防腐要

46、求的空調工程，可采用硬聚氯乙烯塑料板或玻璃鋼板制作的風管。僅限于室內應用，且流體溫度不可超過-10+60。以磚、混凝土等材料制作風管，主要用于與建筑、結構相配合的場合。 3、風管斷面形狀的選擇風管斷面形狀有圓形和矩形兩種。圓形斷面的風管強度大、阻力小、消耗材料少，但加工工藝比較復雜，占用空間多，布置時難以與建筑、結構配合，常用于高速送風的空調系統；矩形斷面的風管易加工、好布置，能充分利用建筑空間，彎頭、三通等部件的尺寸較圓形風管的部件小。為了節省建筑空間，布置美觀，一般民用建筑空調系統送、回風管道的斷面形狀均以矩形為宜。常用矩形風管的規格如下表所示。為了減少系統阻力，并考慮空調房間吊頂高度的限

47、制，進行風道設計時，矩形風管的高寬比宜小于6，最大不應超過10。4、風道設計的原則風道設計時應統籌考慮經濟、實用兩條基本原則。5、風道設計的基本任務（1）確定風管的斷面形狀，選擇風管的斷面尺寸。（2）計算風管內的壓力損失，最終確定風管的斷面尺寸，并選擇合適的通風機。風管的壓力損失P由沿程壓力損失Py和局部壓力損失Pj兩部分組成，即： P=Py+Pj （Pa） a、沿程壓力損失的基本計算公式長度為l(m)的風管沿程壓力損失可按下式計算： Py=pyl (Pa) 式中 py單位管長沿程壓力損失，也稱為單位管長摩擦阻力損 失，單位為Pa/m。 b、局部壓力損失的基本計算公式 Pj=×2/2

48、 （Pa） 式中 局部阻力系數； 與之對應的斷面流速。 空氣密度，標準狀況下（大氣壓力為101325 Pa，溫度為20），=1.2kg/m3；四、 機房系統設計（一）主機1.根據建筑的空調面積和房間功能進行空調冷負荷計算2.統計建筑空調總冷負荷3.大部分建筑需要考慮房間的同時使用率，一般建筑的同時使用率為7080%，特殊情況需根據建筑功能和使用情況確定。4.制冷機冷負荷為建筑空調總冷負荷與同時使用率的乘積。根據計算的制冷機冷負荷既可選擇制冷主機。制冷主機臺數可根據建筑業主和建筑所備機房情況進行確定（二）水泵1、水泵主要形式2、水泵的選擇（1）水泵流量的確定a、冷卻水流量：一般按照產品樣本提供數

49、值選取，或按照如下公式進行計算，公式中的Q為制冷主機制冷量b、冷凍水流量：在沒有考慮同時使用率的情況下選定的機組，可根據產品樣本提供的數值選用或根據如下公式進行計算。如果考慮了同時使用率，建議用如下公式進行計算。公式中的Q為建筑沒有考慮同時使用率情況下的總冷負荷。（2）水泵揚程的確定冷凍水泵揚程的組成a.制冷機組蒸發器水阻力：一般為57mH2O；（具體值可參看產品樣本）b.末端設備（空氣處理機組、風機盤管等）表冷器或蒸發器水阻力：一般為57mH2O；具體值可參看產品樣本）c.回水過濾器阻力，一般為35mH2O；d.分水器、集水器水阻力：一般一個為3mH2O；e.制冷系統水管路沿程阻力和局部阻力

50、損失：一般為710mH2O； 綜上所述，冷凍水泵揚程為2635mH2O，一般選3236mH2O。注意：揚程的計算要根據制冷系統的具體情況而定，不可照搬經驗值！冷卻水泵揚程的組成a、制冷機組蒸發器水阻力：一般為57mH2O；（具體值可參看產品樣本）b、回水過濾器阻力，一般為35mH2O；c、分水器、集水器水阻力：一般一個為3mH2O；d、地埋管系統水管路沿程阻力和局部阻力損失：一般為710mH2O； 綜上所述，冷卻水泵揚程為2028mH2O，一般選2832mH2O。補水水泵揚程的計算：a、補水水泵揚程為系統最高點距補水泵接管處的垂直距離和補水管路的沿程阻力損失和局部阻力損失。b、沿程阻力損失和局

51、部阻力損失一般為35mH2O。3、水泵并聯運行情況水泵臺數流量流量的增加值與單臺泵運行比較流量的減少1100/2190905%32516116%42843329%53001640%由上表可見：水泵并聯運行時，流量有所衰減；當并聯臺數超過3臺時，衰減尤為厲害。故建議：（1）選用多臺水泵時，要考慮流量的衰減，一般附加5%10%的裕量。（2）水泵并聯不宜超過3臺，即進行制冷主機選擇時也不宜超過三臺。（3）大中型工程應分別設置冷,熱水循環泵。一般，冷凍水泵和冷卻水水泵的臺數應和制冷主機一一對應，并考慮一臺備用。補水泵一般按照一用一備的原則選取。（三）定壓補水在閉式循環的水系統中，需要給系統定壓，其目的

52、是保證系統管道及設備內充滿水，以避免空氣被吸入系統中。為此，必須保證管道中任何一點的壓力都要高于大氣壓力。 目前，空調水系統的定壓方式有兩種，一是高位開式膨脹水箱方式(多用在地源側)；二是氣壓罐方式（俗稱落地式膨脹水箱，多用在末端側）。在工程中，應優先采用高位開式膨脹水箱，因為它運行時無需消耗電能，工作穩定可靠。只有當建筑物無法設置高位開式膨脹水箱時，采用氣壓罐方式。1、高位開式膨脹水箱在閉式循環的空調水系統中，膨脹水箱的作用 容納水受熱膨脹后多余的體積； 解決系統的定壓問題； 向系統補水。（1）膨脹水箱的容積和選型膨脹水箱的有效容積為膨脹水量Vp與調節水量Vt之和.即V=Vp+Vt膨脹水量:Vp=a·Vc·t a-水的膨脹系數,取0.0005. Vc-系統的水容量(L)t-水的平均溫差,冷水取15,熱水取45.估算膨脹水量Vp:冷水約0.1L/KW,熱水約0.3L/KW.調節水量Vt為補水泵3min的流量,且保持