某高档住宅楼空调系统设计方案.doc

某高档住宅楼空调系统设计方案 一、工程概况 　　占地面积1公顷，总建筑面积约22万平米，地下室约55000m2。本工程的目标是建设一座高舒适度、低能耗、健康、绿色、环保型的里程碑式住宅建筑，它充分利用现有的建筑类高科技力量，对其屋面、外墙、外窗、采暖、制冷、新风等进行了全面的系统的优化设计，从而满足一部分人对高品质居住、办公、购物、休闲的要求，在节约能源的情况下，实现他们对高品质生活的追求。 二、空调系统概述 　　系统设计充分考虑初投资和运行费用，采用以地源热泵为主，燃气锅炉和冷却塔作调峰的复合式系统。由于地处北京市核心地带，没有场地，因此将土壤换热器设置在车库底板下，共计635组双U换热管，埋深100米。本项目的末端系统为顶棚辐射+新风系统;地源热泵机组夏季的排热由土壤换热器和冷却塔完成;冬季取热源由土壤换热器实现，不足部分采用燃气热水锅炉;生活热水部分通过热泵机组热回收实现，不足部分通过燃气锅炉提供。具体见下图。 　　 　　工程图 三、土壤换热器系统设计 　　3.1、土壤换热器系统介绍 　　土壤换热器系统是由埋设在地下的PE管(高密度聚乙烯管)和循环泵及相关附属部件组成。地源热泵系统的土壤换热器埋置方式多种多样。目前普遍采用的有水平埋管和垂直埋管两种基本的配置形式。 　　水平埋管是在浅层土壤中挖沟渠，将土壤换热器(PE管)水平的埋置于沟渠中，并填埋的施工工艺。 　　垂直埋管是在地层中垂直钻孔，然后将地下土壤换热器(PE管)以一定的方式置于孔中，并在孔中注入填充材料的施工工艺。 　　水平埋管 垂直埋管 　　水平埋目前在管国内还没有大面积推广，有效的实测数据也很少，参照国外的参考数据，水平埋管每米换热量取8w/m。本项目最初设计考虑了4000m的水平换热管，水平埋管总热交换量为32kw，如此小的换热量在整个系统中所起到的作用可以说是微不足道，所以，在最终的方案中取消了水平埋管方式。 　　最终方案中采取了在地下二层车库的底板下面埋置土壤换热器的垂直埋管方式，共埋置土壤换热器的数量为635个。 　　3.2、土壤换热器的现场测试 　　3.2.1、测试目的 　　为了使设计参数更加优化、合理，在现场采用我们自主开发的测试仪器对现场进行了换热孔的具体测试，具体的测试目的为： 　　1、获取土壤换热器每延米的换热量。 　　2、确定最佳的钻孔机具。 　　3、确定土壤换热器换热孔的最佳深度和合理间距。 　　4、确定最佳填料。 　　5、结合钻进难度，合理安排施工工期。 　　3.2.2、测试原理 　　该测试简单模拟地源热泵空调系统夏季制冷的运行模式，具体测试原理如下： 　　将仪器的水路循环部分与所要测试换热孔内的PE管路相连接，形成闭式环路，通过仪器内的微型循环水泵驱动环路内的液体不断循环，同时仪器内的加热器不断加热环路中的液体。该闭式环路内的液体不断循环，加热器所产生的热量就不断通过换热孔内的换热管释放到地下。在闭式环路内的液体循环的过程中，将进/出仪器的温度、流量和加热器的加热功率进行采集记录，来进行分析计算土壤的热物性参数。其原理如下图： 　　 　　测试原理图 3.2.3、测试内容 　　本次测试共钻了3个120m深的换热孔，且分别启用了三种不同的钻机进行 　　钻孔，成孔后进行视电阻率测井。在其中的2个换热孔内分别下入双U型换热管后进行模拟测试。 　　3.2.4、测试结果 　　1、视电阻率测井结果表明本项目现场第四系的地层粘土较少、砂砾石居多，而且赋水率很高。所以换热孔采用的最佳填料应该是级配砂石料，因为级配砂石填料的透水性好，不阻断地下水在换热孔处的流动，更有助于换热孔与周围土壤的换热，地下水流对换热管、填料及周围土壤的换热性能有很大的影响，也就是说级配砂石填料在这种赋水率比较高的地层中比其他填料的的效果要好。 　　2、测试中启用了三种不同的钻机，以下为三种不同钻机的性能及实际钻进 　　情况： 　　 　　三种钻机的性能及钻进情况 　　通过以上对岩芯1000m钻、黄河钻和汽车工程钻在本项目现场的钻探比较，可以看出钻井速度最快的是黄河钻，其次是岩芯1000m钻，最慢的是汽车工程钻;岩芯1000m钻和黄河钻所钻孔径适合方便的下入双U型换热管;岩芯1000m钻的工程成本最低，综合分析后，本项目应该采用岩芯1000m钻。 　　3、利用专业软件模拟对地下岩土温度变化情况进行模拟，以获取换热孔的最佳间距。 　　测试结果表明，0.5m深度以下，距孔中心越近，排热工况下岩土温度场受影响程度越大，温升幅度越大，0.5m以下不同深度温度变化幅度基本一致。同一时刻温升幅度随距孔中心距离增大而减小。模拟测试结束时，距换热孔中心0.1m处温度达到29，温升幅度达15，而距换热孔中心2.5m处温升幅度仅约为0.01，距换热孔中心3m处温升幅度仅约为0.002。距换热孔