地源热泵空调设计毕业论文

随着经济的迅速发展，能源和环境问题日益尖锐。在特别炎热的夏天，我们都切身地体会到了电力的紧张。可以预见，这种状况在今后还会出现，并且会日趋严重。一、暖通空调领域节能的重要性和可行性随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40%，据统计在湖南省也达到27.8%。在城市远高于这个比例。而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%-50%，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。另一方面，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势，对生态环境和可持续发展带来了很大影响。以湖南长沙地区为例，2003年夏季电力系统最大负荷大约为160万千瓦，据有关部门推算，其中空调系统的负荷就占了约60万千瓦。在最热的夏天，如果对暖通空调系统采取节能措施，不仅可以大大缓解电力紧张状况，同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展、振兴湖南经济等都有着重要的意义。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20%-50%完全可能。显然，如果对长沙地区的空调系统和建筑系统采用节能措施，那么即使遇到今夏那样的炎热天气，长沙也不会超过现有电力系统峰值而停电了。二、暖通空调领域节能的途径与方法科学技术的不断进步，使暖通空调领域新的技术不断出现，我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。1、精心设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的，而实际运行基本上是在部分负荷下运行，如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求，那系统的能耗是很大的。又如新风系统的设计，系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量，以最大限度地缩短主机的开启时间。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。2、改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失我们知道对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。3、提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题，如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数，如采用PMV或SET*指标对空调系统进行调控，不仅可以解决传统控制方法存在的弊病，而且可以实现大幅度的节能，据我们的初步研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。4、采用新型节能舒适健康的空调方式如上所述，影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同 的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热（如低温地板辐射采暖），此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到12~14度，而传统方式一般在18~20度，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。5、推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热（或制冷）量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。6、开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。三、存在的问题与对策要实现空调系统的节能降耗，已经具备了许多成熟的条件，但同时也存在许多问题有待于解决：1、暖通空调系统的设计管理问题如前所述，空调系统的设计对空调系统的节能性有着重要的影响。然而在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，使得设计建造的系统不仅初投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。据实测，有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60%。为此， 我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。2、暖通空调系统的运行管理问题除设计外，我们发现运行管理也起着重要的作用。有些单位的空调系统，一年四季只有开机关机和冬夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。为此 要求运行管理人员不仅要有强烈的责任心，上岗前还必须要进行系统的培训和考核，对没有达到要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗。在调查中我们发现，同样一套系统，管理人员不同，系统的能耗大不相同，有的甚至相差50%以上。3、新型空调方式、控制方法及新的节能技术的开发应用问题如前所述，采用新型空调方式、新的控制方法，不仅能显著提高热舒适性而且可以使系统大幅度节能。在我省对新型空调方式和控制方法的研究可以说在全国都是比较早的，并且已经取得了一些可喜的成果，只要政府部门略加扶持这些成果将很快能得到适用，并形成产业化，对这些项目的实施，将对我省的能源、环境和经济都将起到巨大的推动作用。4、公众对空调系统作用的理解观念问题对于舒适性空调系统，从本专业的角度来讲就是使人体有好的热舒适性。而在社会上我们常常发现一种这样的观念：认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。事实上，这样不仅大大增大了空调系统的能耗，同时由于室内外温差的增大，也使人体对不同环境的适应性下降，身体免疫力降低。这些可以通过宣传改变人们的观念。5、使用可再生能源空调系统的开发推广应用问题利用可再生能源的暖通空调系统，如地源热泵空调系统、太阳能制冷、供热系统，不仅有着显著的环境和社会效益，有的还有着显著的经济效益（如地源热泵空调系统），应大力开发推广。当然，和其他任何新技术一样，这些技术也存在着一些问题（如地源热泵系统的地源热提取问题等），也需要进一步研究完善，也需要政府部门的重视和支持。综上所述，暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着重要的作用，节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，政府职能部门的重视和支持，则是实现大幅度节能、产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。

地源热泵是一项新兴的节能环保、可再生能源利用技术,本文回顾了地源热泵空调系统在国内外的发展和应用情况,介绍了地源热泵空调系统在湖北武汉地区的工程应用实例,并就地源热泵空调系统设计和实际工程应用中应注意的问题进行了阐述和探讨。1 地源热泵应用概况地源热泵（GSHPS）是一个广义的术语，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和热汇的系统，即地下耦合热泵系统（ground-coupled heat pump systems, GCHPS），也叫地下热交换器地源热泵系统（ground heat exchanger）;地下水热泵系统groundwater heat pumps, GWHPS）;地表水热泵系统（surface water heat pumps, SWHPS）。1.1 国外发展情况地源热泵系统由于采用的是可再生的地热能，因此被称之为：一项以节能和环保为特征的21世纪的技术。这项起始于1912年的技术（瑞士提出的一个专利，该技术的应用始于英、美两国），美国从1946年开始对GSHP系统进行了十二个主要项目的研究，如地下盘管的结构形式、结构参数、管材对热泵性能的影响等。并在俄勒冈州的波特兰市中心区安装了美国第一台地源热泵系统。特别是近十年来地源热泵在欧美工业发达国家取得了迅速的发展，已成为一项成熟的应用技术。到2000年底，美国有超过40万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用，每年约提供8000~11000Gwh的终端能量。地源热源在工程上的应用主要为地下耦合热泵系统（GCHPS）和地下水热泵系统（GWHPS）、地表水热泵系统（SWHPS）。1.2 国内发展应用情况1.2.1能源消费现状到2040年，我国一次能源的总消费量将达38.6亿吨标准煤，是现在能源消费量的3倍。而到本世纪末，国内每年最多可供应的一次能源生产量为32亿吨标准煤。因此，我国今后较长期的能源消费年均增长率应控制在2.5%左右，直到2040年能源消费实现零增长目标。我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气仅占1.2%，我国人口约占世界人口的20%，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中其余六国的的储量比都在200年以上，只有我国的储量不足百年。石油的储量比为四十年，并且中国石油、天然气的平均丰度值也仅为世界平均水平的57%和45%。面对如此严峻的能源形势，国家总的能源政策还是节能和新能源开发、再生能源利用并重，因此，地源热泵技术的推广应用在我国具有极大的现实意义和广阔的发展前景。1.2.2地源热泵应用情况地源热泵空调系统的设计，主要包括两大部分：一是建筑物内的水环路空调系统的设计；二是地源热泵空调系统的地下部分的设计，即地下耦合热泵系统的地下热交换器、地表水热泵系统的地表水热交换器、地下水热泵系统的水井系统的设计。地下耦合热泵系统最早应用在89年10月投入运行的上海闵行开发区办公楼（4305m2，冷负荷4532KW，热负荷231KW），其技术和设备均由美国提供，使用情况良好。135个深35米的垂直竖管井,埋管为聚丁烯管。国内的大专院校均进行了相关的垂直或水平埋地管的试验研究和小型的工程应用,并建立了地埋管的传热模型。各地的地质条件不同，土壤的温度和热物性参数都不一样，因此，地下耦合热泵的应用还有待进一步的实验验证和实验数据的积累。地表水热泵系统：地表水温度受气候的影响较大,与空气源热泵类似,武汉东湖等浅水性湖泊夏季水温高于湿球温度，无利用价值，冬季水温略高于气温，可用作热源水。实测数据表明宁波奉化江水7M深31.2℃，珠江底层31.8℃，江水热污染很厉害，利用价值不大。可利用长江水作为地表水热泵系统的热源，但冬季江水水位很低，从取水的经济性及防洪角度考虑，实际利用还是极难的。地下水热泵系统：综合上述情况可以看到，目前在我国来说，技术上比较成熟、利用可行性较大、实施的工程项目较多的还是地下水热泵系统。目前国内生产水源热泵机组的厂家也已达到二、三十家。因为国内还没有颁布水源热泵机组的生产技术标准，国内厂家生产的产品质量差别较大，从有些厂家的产品样本来看，技术参数不完整、不准确。因为很多生产厂家没有实测手段，采用水源热泵机组所需要的很多数据不能提供，甚至不排除某些技术力量差的厂家根本就没有弄清楚水源热泵机组和常规冷水机组的技术差异，直接就拿常规冷水机组来作为水源热泵机组推销到市场。目前就笔者所接触到的厂家来看，只有一家国外公司能够提供专用电脑软件选型数据，可以根据设计工况选择合理和可信的机组配置和各种性能数据。2 地源热泵在武汉地区的应用2.1 地下水源热泵工程实例2.1.1地下水源热泵在湖北工程应用最早的一家是位于荆州沙市的法雷奥汽车空调有限公司，采用的是西亚特LWP1800（545KW）螺杆水一水热泵机组2台，LGP350一台（110KW），总制冷量是1200Kw，供应一个车间（5000m2）和办公部分（900m2）, 因取水量的限制取水井为一口50m3/h的井，制冷时另加一台冷却塔进行补充。制热时因车间本身设备散热量较大，一口井取水完全能够满足供暖需要。夏季井水18.5℃，冬季17.8℃。2000年9月开始运行。2.1.2位于汉口循礼门的天与地音乐城，建筑面积5000m2,采用的是意大利克莱门特活塞式水源热泵机组WRHH1202两台，总制冷量是720Kw，总制热量是750Kw（其中供暖450Kw，利用热回收系统供生活热水300Kw）。打两口井，一抽一灌，回灌在90%左右，井深47m，冬季出水20.5℃，取水量60m3/h。冬季运行机组升温很快，2小时不到机组供水温度即可达到45℃以上。2002年6月开始运行。2.1.3武汉凌云科技集团综合厂房，总建筑面积11000m2, 其中4000m2办公，7000m2生产厂房。选用法国西亚特螺杆式水源热泵机组LWP2500二台，总制冷量1440Kw，制热量1900Kw，打井4口，每台机组2口，一抽一灌。2002年10月开始运行。2.1.4汉口香港路香榭里花园4万米2，总制冷量3200Kw，总制热量2500Kw。设计选用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH2702三台，制冷时冷冻水7/12℃，地下水18/32℃；制热时供暖水40/50℃，地下水18/8℃。打井由武汉地质工程勘察院承担，每口井取水量80m3/h, 先打试验井，一抽一灌，取得实验数据，进行详细周密的计算和水文地质分析。设计三口取水井，五口回灌井，每口井回灌60%，分析计算认为三口井同时抽水，五口井同时回灌时，场地南侧地水水位有不到1m的下降，其它部位下降均小于0 .5m；南侧的地面沉降有1cm，其它部位地面沉降小于0.5cm；大部分场地的不均匀沉降小于0.2‰，不致于对地质构成不良性的影响和影响建筑物的正常使用。2002年11月开始运行。2.1.5汉口东西湖武汉航达公司厂房综合楼，建筑面积18000米2，采用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH2702两台，设计六口取水井，六口回灌井，每口井取水量20m3/h。2003年9月开始运行。2.1.6汉口百步亭花园小区综合楼，建筑面积21000米2，采用西亚特螺杆式水冷冷水机组LWP2800一台, 螺杆式水源热泵机组LWP1400两台，涡旋式水源热泵机组LGP100一台,冰球配置105 m3。本工程是由冰蓄冷系统和水源热泵系统合而为一的独特的空调系统,具有削峰填谷和节能环保的双重意义。2004年11月开始运行。2.1.7湖北大学图书馆，建筑面积42000米2，采用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH3602三台，总制冷量3850KW,总供热量3100KW。设计三口取水井，六口回灌井，每口井取水量120m3/h。根据场地条件尽量拉大取水井的间距,在部分负荷状态下,尽可能用足地下水温差,减少用水量。2004年11月开始运行。2.1.8汉口福星惠誉办公综合楼，建筑面积10000米2 。采用西亚特公司螺杆式水源热泵机组LWP1800两台。总制冷量1090KW,总供热量850KW。设计两口取水井，四口回灌井，每口井取水量80m3/h。2003年11月开始运行。2.1.9湖北警官学院图书馆¡¢体育馆，建筑面积20000米2 。采用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH2702两台，总制冷量2300KW,总供热量1600KW。设计两口取水井，四口回灌井，每口井取水量80m3/h。湖北警官学院学生食堂，建筑面积12000米2 。采用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH2702两台，总制冷量2300KW,总供热量1600KW。设计两口取水井，四口回灌井，每口井取水量80m3/h。2004年7月开始运行。2.2 地下耦合热泵工程实例2.2.1省公安厅驾校办公大楼，建筑面积5000米2，采用克莱门特螺杆地源热泵机组WRHH0802两台，总制冷量520KW,总供热量370KW。利用室外场地进行垂直埋管,共打孔220个,间距4X4M,孔内共埋设U型PE换热管10000米,孔深30米。2002年11月开始运行。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：

空调系统方案设计论文

1、运行控制设计

1.1夏季除湿工况新风阀开度确定

夏季除湿工况，从节能角度，在保持最低换风次数要求的前提下，使新风阀处于最小开度。根据我国暖通空调规范规定：对于室温允许±1.0℃波动范围的空调区域，换气次数应大于或等于5次/时（最小送风量）。保证最低换气次数，回风阀最小开度计算：为获取新风量数值，在新风直管段设置风速检测口，日常运行时封堵，检测时插入风速仪测量新风风速。参数定义：空调控制区域容积-VN空调新风量-Qx新风管截面积-Sx新风管测得风速-则新风量Qx=SxVx,欲使室内换风次数每小时达到5次，须满足：Vx=。通过调整新风阀开度，使风速vx满足上式要求，确认并记录该风速下的新风阀开度。为满足空调节能运行要求，夏季除湿阶段，新风阀可保持这一开度值，定期测试风速，实施新风阀开度值修正。

1.2温、湿度分控模式

在夏季降温除湿工况时，将原有温、湿度联合控制程序调整为温、湿度独立分控程序，即根据室内回风含湿量(通过回风温湿度计算转化得出)与室内设定工况含湿量之间的差值，或根据新风湿度的变化跟踪室内设定工况湿度通过PI调节，来控制主表冷器（除湿通道）的.阀门开度；根据室内回风温度与室内设定温度之间的差值，来控制副表冷器（降温通道）的阀门开度。过渡季，仍按原变新风比或全新风运行，只是需要增加旁通新风阀的开关控制，具体逻辑是当室外工况进入过渡季、新风除湿电动冷水阀关闭，旁通新风阀应同时打开。当室外处于夏季除湿工况时、新风除湿电动冷水阀开度不为零，旁通新风阀应处于关闭状态。过渡季对新风量的调节仍由原新风、回风调节阀负责。

2、常规控制与双通道温湿度独立控制热力工况对比分析

2.1参数定义

G1－新风量N－室内设定点G2－回风量W－夏季室外状态点G－总风量（G1+G2）C－混风状态点i－焓值L－机器露点Q－冷量消耗O－夏季送风状态点

2.2常规空调系统在夏季除湿工况下的再热分析

2.2.1常规夏季除湿空气热湿处理过程卷烟厂空调系统为卷烟生产工艺提供高精度的室内温湿度环境，系统一般都配有表冷、加热、加湿等多种热湿处理手段。常规空调系统夏季热湿处理过程为：新回风混合后，经表冷器降温除湿，再经加热器再热，达到送风状态点后向室内送风。其对应的空气处理过程焓湿图表述常规空调系统在夏季除湿工况下的空气处理过程焓湿图。

2.2.2常规表冷处理冷量消耗计算1）混风状态点（C）焓值计算：根据：，得出：iC=iN+（iW-iN）2）冷量（Q）消耗计算：Q=（G1+G2）（iC-iL）=（G1+G2）（iN-iO）室内负荷+（G1+G2）（iO-iL）再热负荷+G1（iW-iN）新风负荷。

2.3双通道温湿度独立处理方案的节能分析

2.3.1双通道除湿工况空气热湿处理过程根据上文所述，空调系统双通道温湿度独立处理过程概括为：新风（或与部分回风混合）经主表冷器降温除湿，回风经副表冷器干冷却后，新回风进一步混合，达到送风状态点后向室内送风。

2.3.2温湿度分控冷量消耗：1）混风状态点（C）焓值计算根据：=得出：iC=iN-(iN-iL)2）冷量（Q）消耗计算：Q=G1（iW-iL）+（G1+G2）（iC-iO）=（G1+G2）（iN-iO）室内负荷+G1（iW-iN）新风负荷温湿度分控冷量消耗与常规处理冷量消耗比较，常规夏季除湿空气热湿处理过程中（G1+G2）（iO-iL）再热负荷部分已消除。

3、结论

两种空气处理方式的节能点在于：温湿度分控方案节省了再热部分能耗；对于单一冷冻水管网系统，不会额外增加制冷机组的运行能耗，相反会减少因常规降温除湿过程的过冷负荷调节，降低制冷机组能耗。此方案可彻底解决夏季冷热相抵的不合理现象，大量节省夏季再热量和制冷量，可迅速收回初投资，节能效率十分明显。同时不影响过渡季变新风或全新风运行，空调机组硬件设备改动幅度小、改造难度不大。