1、河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要摘要随着经济的发展和人们生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而燃油、燃气锅炉则运行费用很高。地源热泵就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的。地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄
2、热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用 40%左右。地源热泵技术以其节能、环保、可再生能源利用的特性在我国得到了迅猛发展，在武汉也得到了大量的工程应用，本文梳理和总结了武汉地区地源热泵技术应用和发展现状，并从多方面剖析了地源热泵发展和工程应用中存在的主要问题，提出了武汉地源热泵应用和发展的对策建议。关键词：传统供热、地源热
3、泵、节能、发展河南城建学院本科毕业设 AbstractIAbstractWith the development of economy and the people living standard rise, public buildings and residential heating and air conditioning has become a universal requirement. As Chinese traditional heating coal-fired boiler is not only low energy efficiency, but also will
4、 cause serious pollution to the atmosphere, thus coal-fired boiler in being phased out in some cities, while the fuel and gas boiler operation cost is very high. Ground source heat pump is a technically and economically has bigger advantage solution alternative heating and air conditioning.Ground so
5、urce heat pump is the use of shallow ground to heat and cooling of the new energy utilization technology, is a kind of heat pump, heat pump is the use of carnot cycle and reverse carnot cycle principle of heat transfer and cooling capacity of the equipment. Ground source heat pump can usually refers
6、 to the transfer of underground heat or cold quantity in the soil to where it is needed. Heat pump is frequently used as a air conditioning refrigeration or heating. Ground source heat pump has also used the underground soil enormous accumulation of heat storage capacity, the winter ground source he
7、at transferred to the building from the underground soil, summer to transfer the cold underground to buildings, a year to form a hot and cold cycle. Can or simple layer of geothermal resources of the earths surface temperature is relatively stable throughout the year, higher than the ambient air tem
8、perature in winter, the summer than the ambient air temperature is low, it is a good heat source of heat and air conditioning cold source, the temperature characteristic makes the ground source heat pump is 40% higher than traditional air conditioning system operation efficiency, therefore to energy
9、 efficiency and save operating cost by about 40%. Ground source heat pump technology, with its characteristics of energy saving, environmental protection, renewable energy has been rapid development in our country, also get a number of engineering application in wuhan, 河南城建学院本科毕业设 AbstractIIthis pap
10、er review and summarize the wuhan area ground source heat pump technology application and development situation, there are many ways for the analysis of the ground source heat pump and the main problems existing in the development and engineering application, proposed the wuhan ground source heat pu
11、mp application and the development countermeasures and Suggestions.Key words: traditional heating, ground source heat pump, the energy conservation and development河南城建学院本科毕业设 AbstractIII河南城建学院本科毕业设 目录IV目录摘要 IAbstractII前言 1第一章 地源热泵简介 41.1 地源热泵的定义 41.2 地源热泵的特点 41.3 地源热泵的优点 71.4 地源热泵的发展趋势 81.5 地源热泵在武汉
12、8第二章 空调系统设计依据 112.1 室外气象参数 112.2 室内设计参数确定 112.3 设计范围 112.4 设计原则 12第三章 负荷计算 133.1 冷负荷计算 133.1.1 外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷 133.1.2 内围护结构冷负荷 133.1.3 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷 143.1.4 透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷 143.1.5 设备散热形式的冷负荷 143.1.6 照明散热形式的冷负荷 143.1.7 人体散热形成的冷负荷 153.2 人体散湿负荷 153.3 生活热水热负荷 153.4 工程负荷详细表 163.5 最大负荷表 17河南城建学院本科毕业设
13、目录V第四章 末端设备选型 18第五章 空调水系统水力计算 195.1 空调水系统的设计 195.1.1 设计原则 195.1.2 空调供回水管的水力计算 195.2 空调水系统的水力计算 195.3 空调立管的水力计算 205.3.1 计算依据 205.3.2 计算公式 205.3.3 计算结果（回水管同程系统） 205.4 冷凝水管道设计 205.4.1 设计原则 205.4.2 管径确定 215.5 水系统安装要求 21第六章 空调风系统设计 236.1 风系统设计的一般原则 236.2 新风机组的确定 236.3 风口 236.4 风管设计及计算 246.4.1 风管设计规范 246.
14、4.2 风道管径的确定 24第七章 地源热泵机组选择计算 257.1 地源热泵机组选型计算 267.2 空调循环水泵设计计算 267.2.1 水泵流量的确定 267.2.2 水泵扬程的确定 26第八章 地下埋管的设计与计算 288.1 冬夏季地下换热量的确定 288.2 确定地下换热器的埋管形式 28河南城建学院本科毕业设 目录VI8.3 确定管路连接方式 288.4 地下换热器埋管管材及管径的确定 288.4.1 埋管管材的确定 288.4.2 确定管径 298.5 竖井埋管管长的确定 298.6 竖井数目及间距的确定 298.6.1 竖井数目的确定 298.6.2 竖井间距的确定 298.
15、7 地下换热器系统的水利计算 308.8 地下换热器循环水泵的选型 308.8.1 循环水泵的确定 308.8.2 水泵配管布置 318.9 阀门安装 31第九章 地板辐射设计 329.1 低温热水地板辐射简介 329.2 低温热水地板辐射采暖的特点 329.3 低温热水地板辐射采暖管材及布置形式 329.4 低温热水地板辐射设计 339.4.1 供暖热负荷计算 339.4.2 埋管面积计算 339.5 低温地板辐射采暖的调试与运行 34第十章 地源热泵技术性分析 3510.1 地源热泵系统介绍及其优点 3510.2 与风冷空调的比较 3610.3 与变频空调的比 37结论 40参 考 文 献
16、 42致谢 43河南城建学院本科毕业设计（论文） 前言 0前言我国地域辽阔，浅层地能可利用量巨大。据初步估算，全国287个地级以上城市每年浅层地能资源量相当于95亿吨标准煤，在现有技术条件下，可利用热量相当于每年3.5亿吨标准煤。如果能 有效开发利用，扣除开发利用的电能消耗，每年可节约标准煤2.5亿吨。地源热泵技术发展得益于以下的各级政策引导、技术应用研究和技术支撑体系的建设。（一）政策引导住房和城乡建设部自2006年启动可再生能源建筑应用示范项目以来，已实施了四批共371个示范项目。为落实国务院节能减排战略部署，加快发展新能源与节能环保新兴产业，推动可再生能源在城市建筑领域大规模应用和引导农
17、村住宅、农村中小学等公共建筑应用清洁、可再生能源，财政部、住建部2009年发布了可再生能源建筑应用城市示范实施方案和加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案。通过实施中央财政扶持政策积极引导社会资金投入，充分发挥市场机制和地方政府的积极性，以促使各地完善技术标准，推进科技进步，加强能力建设，逐步扩大应用规模，提高应用水平。到目前为此，共有47个城市获批可再生能源建筑应用示范城市，98个县获批农村地区可再生能源建筑应用示范县。除此之外，北京、沈阳等很多省、市也相继出台了有关文件和政策支持浅层地能的开发与利用，为配合再可生能源建筑应用示范城市和农村地区可再生能源建筑应用示范县建设，各地都制定了
18、相应的专项发展规划及配套实施政策，在各地编制的“十二五”建设领域和能源发展规划中再生能源建筑应用和地源热泵技术的发展应用都是不可或缺的重要内容。（二）浅层地温能资源的调查和评价国土资源部2008年下发关于大力推进浅层地热能开发利用的通知，要求各省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门组织完成本行政区域内的浅层地热能调查评价工作。调查评价的对象为各省（区、市）国土资源厅（局）上报的适宜开发利用浅层地热能的城市（镇），调查评价的范围为城市的城区和远景规划建设区，调查评价内容主要是查明浅层地热能分布特点、赋存条件和地层热物性参数等，估算可利用资源量。在调查评价的基础上，结合当地经济发展、城市建设、矿产
19、资源规划和土地利用规划，根据当地行政区域可再生能源开发利用中长期目标，编制完成各城市（镇）浅层地热能开发利用专项规划。并要求专项规划应根据地质环境条件，划定适宜开发区、较适宜开发区和不适河南城建学院本科毕业设计（论文） 前言 1宜开发区；依据水文地质条件，圈定适宜不同开发方式（地下水、地埋管）的地段，估算不同适宜区浅层地热能可利用量，估算可能的供暖服务面积，提出合理的开发利用规模，为浅层地热能资源的可持续利用提供科学依据。同时要求加强浅层地热能开发利用的地质环境监测工作，对开发利用浅层地热能的城市（镇）建立浅层地热能监测网。北京市在 2009 完成了北京平原区浅层地温能资源地质勘查报告，天津市
20、在 2010 完成了天津市浅层地温能资源调查报告，在此基础上编制了浅层地温能资源开发利用相关政策研究和关于推进天津市浅层地温能开发利用工作的建议。沈阳、长沙、杭州等地也已经完成相关工作，2011 年，国土资源部在“地质矿产调查评价“ 中央财政专项中，安排全国 29 个省会级城市开展浅层地温能资源调查和评价工作。武汉市浅层地温能资源调查评价工作也已于2011 年正式启动。（三）地源热泵应用技术研究针对地源热泵工程应用中存在的共性问题和关键技术问题，国家“十一五”科技支撑计划项目“建筑节能关键技术研究与示范” 、“长江上游地区地表水水源热泵系统高效应用关键技术研究与示范”开展了相关的研究并取得了系
21、列成果。各地也结合当地的工程应用实际和需求开展了众多的应用研究，诸如浅层岩土体热物性测试的研究，部分城市建立了不同地层的热物性数据库，进行了不同换热方式下地下传热模型的模拟实验，建立地温长期观测点（包括换热井及周围地层温度、水位、水质等），监测其变化规律，特别是换热井回灌能力和温度恢复情况，测试地下换热系统的实际换热效果，测量地层热流值及热传导系数，地下水源热泵取水与回灌技术等。重庆市国家“十一五”科技支撑计划项目“长江上游地区地表水水源热泵系统高效应用关键技术研究与示范”， 以长江上游地区地表水应用为对象，通过深入研究，开发了适应长江上游地区地表水水源条件的高效水源热泵机组及输配系统，研究和
22、突破了取水水处理和系统应用保障关键技术，建立健全了长江上游地区地表水水源热泵系统技术标准、规程和图集，并建设了集成化的示范工程，形成了经济、适用、高效的地表水水源热泵系统技术模式、工程模式和管理模式，初步建立了在长江流域开展地表水水源热泵推广应用的科技支撑体系。（四）地源热泵应用技术体系建设按照财政部、住房和城乡建设部可再生能源建筑应用城市示范实施方案河南城建学院本科毕业设计（论文） 前言 2的要求各地均加强了可再生能源建筑应用技术体系和技术支撑能力的建设，均制定了相应的可再生能源建筑应用发展规划、管理办法、配套措施以及规范工程项目实施的设计及施工质量验收标准。国家标准地源热泵系统工程技术规范
23、适时进行了修编，各地结合当地气候条件和水文地质状况都编制了适应当地需要的技术规范或技术实施细则，如重庆市编制完成了地表水水源热泵系统设计标准、地表水水源热泵系统施工质量验收标准、地表水水源热泵系统适应性评估标准、地表水源热泵系统运行管理技术规程。国家“十二五”节能减排综合性工作方案提出了深入贯彻落实科学发展观，坚持降低能源消耗强度、减少主要污染物排放总量、合理控制能源消费总量相结合，形成加快转变经济发展方式的倒逼机制的总体要求，加大调整能源结构的力度，“因地制宜大力发展风能、太阳能、生物质能、地热能等可再生能源。到2015年，非化石能源占一次能源消费总量比重达到11.4%”。据悉，地热能特别是浅层地温能开发已经纳入到国家“十二五”能源发展规划，未来五年，计划完成地源热泵供暖面积达3.5亿平方米。各地编制的“十二五”新能源发展或可再生能源建筑应用规划均将地源热泵作为重要的发展内容，可以肯定的是我国“十二五”期间浅层地能开发利用将会掀起新一轮高潮。
