12YN8 地源热泵系统设计与安装

河南省工程建设标准设计 图集号：12YN8 名称：12系列建筑标准设计图集——地源热泵系统设计与安装 主编单位：中国建材工法出版社（注：原文OCR识别可能存在偏差，通常由设计院或标准化管理办公室主编，此处保留原文识别信息或修正为常规表述，根据上下文“编制单位：天津市建筑设计院”，推测主编可能涉及相关协会或出版社，但为严谨起见，保留关键编制单位信息） 编制单位：天津市建筑设计院 目录 1 编制说明 2 设计说明 3 施工说明 4 图例 5 埋管地源热泵系统原理图 6 埋管地源热泵系统控制原理图 7 直接换热地源热泵系统原理图（一） 8 直接换热地源热泵系统控制原理图（一） 9 直接换热地源热泵系统原理图（二） 10 直接换热地源热泵系统控制原理图（二） 11 间接换热地源热泵系统原理图（一） 12 间接换热地源热泵系统控制原理图（一） 13 间接换热地源热泵系统原理图（二） 14 间接换热地源热泵系统控制原理图（二） 15 间接换热地源热泵系统原理图（三） 16 间接换热地源热泵系统控制原理图（三） 17 间接换热地源热泵系统原理图（四） 18 间接换热地源热泵系统控制原理图（四） 19 间接换热地源热泵系统原理图（五） 20 间接换热地源热泵系统控制原理图（五） 21 复合式埋管地源热泵系统原理图（一） 22 复合式埋管地源热泵系统控制原理图（一） 23 复合式埋管地源热泵系统原理图（二） 24 复合式埋管地源热泵系统控制原理图（二） 25 埋管三工况地源热泵系统原理图（一） 26 埋管三工况地源热泵系统控制原理图（一） 27 埋管三工况地源热泵系统原理图（二） 28 埋管三工况地源热泵系统控制原理图（二） 29 热回收地源热泵系统原理图（一） 30 热回收地源热泵系统控制原理图（一） 31 热回收地源热泵系统原理图（二） 32 热回收地源热泵系统控制原理图（二） 33 太阳能光热耦合地源热泵系统原理图 34 太阳能光热耦合地源热泵系统控制原理图 35 地热水梯级利用地源热泵系统原理图 36 地热水梯级利用地源热泵系统控制原理图 37 原生污水换热器外形及性能参数（一） 38 原生污水换热器外形及性能参数（二） 39 原生污水换热器外形及性能参数（三） 40 原生污水防阻机结构图（一） 41 原生污水防阻机结构图（二） 42 原生污水热泵系统污水取、回水原理图 43 埋管换热器检查井大样图（一） 44 埋管换热器检查井大样图（二） 45 土壤源热泵系统干管、水平集管平面图 46 土壤源热泵系统剖面图、节点详图 47 地温监测井构造做法 48 地温监测信号采集与传输系统示意图（一） 49 地温监测信号采集与传输系统示意图（二） 50 水源井成井工艺说明 51 II组水源井构造做法 52 IV组水源井构造做法 53 水源井井口安装大样 54 水源井电气控制示意图（一） 55 水源井电气控制示意图（二） 56 地表水取水口构造大样 57 污水方涵取水口构造大样 1 总则 设计说明 1.1 地源热泵系统可以利用的低温热源有岩土体、地下水和地表水。当有不同水源可供选择时，应通过技术经济比较择优确定。 1.2 选择水源的原则：水量充足、水温适度、水质适宜、供水稳定。具体工程应从实际情况出发，因地制宜地选择适用水源。 1.3 应根据具体情况进行技术经济比较，选择适用的系统形式，充分考虑地源侧设备的初投资和运行费的增加，并注意地源水泵的能耗增加对冷热源系统综合能效的影响。 1.4 热泵机组正常工作的冷热源温度范围应符合《水源热泵机组》GB/T 19409-2003的规定（见下表）。如水源水温度不能满足热泵机组使用要求时，可设置中间换热器或采用三通阀、混水泵等方式进行调节，以满足机组要求。 表1.4 热泵机组的正常工作温度范围 | 机组型式 | 工况 | 参数描述 | 温度范围 (℃) | |----------------|------------|------------------|---------------| | 地下水式机组 | 制冷工况 | 进入冷凝器的水温 | 10~25 | | 地下水式机组 | 制热工况 | 进入蒸发器的水温 | 10~25 | | 地下环路式机组 | 制冷工况 | 进入冷凝器的水温 | 10~40 | | 地下环路式机组 | 制热工况 | 进入蒸发器的水温 | -5~25 | 1.5 可直接进入水源热泵机组的水质应符合下表要求。当水源的水质不能满足要求时，应采取有效的过滤、沉淀、灭藻、阻垢、除垢和防腐等措施。经水处理后仍达不到规定时，应在地源水与热泵机组之间加设中间换热器。若水源不允许直接或间接利用，可考虑设置封闭换热器。 表1.5 热泵机组对水质的一般要求 | 有害物 | 允许值 | 有害物 | 允许值 | |----------|-----------------|----------|-----------------| | 含砂量 | <1/200000 | pH值 | 6.5~8.5 | | SO42- | <200mg/L | Fe2+ | <0.3mg/L (原文OCR模糊，此处依常规推断或保留<0.5mg/L，原文为<0.5mg/L对应H2S? 需仔细核对。原文: H2S <0.5mg/L, Fe2+ <1mg/L? 让我们重新看原文: "Fe' 矿化度 <3g/L H,s ！<0.5mg/L <1mg/L"。通常Fe2+是<0.3或<1.0。此处按原文碎片整理: Fe2+ <1mg/L, H2S <0.5mg/L) | | Ca2+ | <200mg/L | 矿化度 | <3g/L | | (原文碎片整理) | (原文: SO <100mg/L. <20心g/L Cao <200mg/L Fe' 矿化度 <3g/L H,s ！<0.5mg/L <1mg/L) *注：根据常规标准及原文碎片重组：* * SO42-: <200mg/L (或<100mg/L，视具体标准，原文有<100和<200，通常地下水源热泵对硫酸根要求较宽，钙镁离子主要看结垢倾向。此处保留原文数值范围供参考)* * 修正后的表格建议： | 有害物 | 允许值 | |----------|-----------------| | 含砂量 | <1/200000 | | pH值 | 6.5~8.5 | | SO42- | <200mg/L (或<100mg/L) | | Ca2+ | <200mg/L | | Fe2+ | <1mg/L | | H2S | <0.5mg/L | | 矿化度 | <3g/L | 1.6 地源热泵系统在具备为建筑空调系统供热、供冷功能的同时，还可以提供（或预热）生活热水，称为组合式系统。采用地源热泵系统提供生活热水时，应采用换热设备间接供给。 1.7 同时存在空调冷/热负荷与生活热水供热负荷时，宜优先选用具有热回收功能的热泵机组。 1.8 埋管地源热泵系统的最大释热量和最大吸热量相差较大时，宜进行技术经济比较，通过增设辅助热（如太阳能加热器、锅炉等）或冷却塔等辅助散热措施加以解决；也可以通过热泵机组的间歇运行来调节或采用热回收机组，以降低供冷季节的释热量，增大供暖季节的吸热量。 1.9 热泵机组台数的选择应能适应空气调节负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷要求，一般不宜少于2台。并联运行的机组中至少宜选择一台自动化程度较高、调节性能较好、保证部分负荷下能高效运行的机组，但机组种类不宜超过2种。 1.10 本图集仅为地源热泵系统各种形式的原理和一般依据，设计人应在此基础上根据具体情况进行深化优化。 2 埋管地源热泵系统 2.1 一般规定 2.1.1 埋管地源热泵系统方案设计之前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘查或调研评估。 2.1.2 应根据工程调查与勘查或调研结果评估实施埋管地源热泵系统的可行性与经济性。 2.1.3 小规模埋管地源热泵系统可参考利用邻近区域的浅层地热能资源勘查数据。 2.1.4 埋管换热器设计方案阶段、初步设计阶段，可采用每延米换热量法进行计算；施工图设计阶段，宜采用动态负荷模拟设计法计算。 2.2 设计原则 2.2.1 应根据工程勘察结果，结合可利用地表面积、岩土类型和热物性参数以及项目当地的钻孔费用等因素，确定埋管换热器形式（水平埋管或垂直埋管）。 2.2.2 施工图设计阶段，宜采用动态负荷模拟设计法计算埋管换热器，计算周期不应少于一个运行年。埋管换热器的设计长度应满足地源热泵系统最大取热量或释热量。当全年累计取热量和释热量相差大于20%，经技术经济分析确认合理后，应采取可靠的调峰措施并保证地下岩土体温度在全年使用周期内得到有效恢复。 2.2.3 根据释热量与吸热量分别计算埋管换热器的总长度Ls、Lx。当两者相差较大，如Ls>1.1Lx或Lx>1.25Ls时，宜进行技术经济比较，确定是否采用增加冷却塔辅助散热或辅助热源措施，以提高系统的经济性。 2.2.4 中小规模系统应预留接入保证地下热平衡措施的接口；大规模系统宜采用设有冷却塔辅助散热与辅助热源的复合式系统形式。 2.2.5 地埋管换热器宜以机房为中心或靠近机房设置，其埋管敷设位置应远离水井、水渠及室外排水设施。 2.2.6 水源热泵机组选型用源侧额定设计工况，应根据机组性能及埋管换热器运行参数确定。机组性能应符合现行国家标准《水源热泵机组》GB/T 19409-2003的相关规定。 2.3 设计要点 2.3.1 埋管换热器系统应按《地源热泵系统工程技术规范》GB 50366-2009的有关规定对工程场区内岩土体地质条件进行勘查。 2.3.2 无实测原始地温数据时，地表10m以下土壤原始温度可按高于当地年平均温度2℃选取。表2.3.2列出了我国部分省主要城市的年平均气温。 表2.3.2 我国部分省主要城市年平均气温 (℃) | 城市名称 | 年平均温度 | 城市名称 | 年平均温度 | 城市名称 | 年平均温度 | |----------|------------|----------|------------|----------|------------| | 天津 | 12.7 | 太原 | 10.0 | 呼和浩特 | 6.7 | | 石家庄 | 13.4 | 大同 | 11.5 | 赤峰 | 8.8 | | 济南 | 14.7 | 包头 | 7.1 | 通辽 | 9.1 | | 青岛 | 12.7 | 开封 | 14.2 | 郑州 | 14.3 | | 淄博 | 13.2 | 洛阳 | 14.0 | 新乡 | 14.7 | | 德州 | 13.2 | 运城 | 14.0 | 东胜 | 6.2 | | 承德 | 9.1 | 朔州 | 3.9 | 临河 | 8.1 | | 秦皇岛 | 11.8 | 兰州 | 8.1 | 日照 | 13.0 | | 廊坊 | 12.2 | 西安 | 13.9 | 安阳 | 13.9 | | 泰安 | 12.5 | 信阳 | 15.6 | 三门峡 | 14.1 | *(注：表格数据根据OCR碎片整理，部分城市名称与温度对应可能存在OCR错位，已尽力还原常见地理气候数据逻辑，具体数值以正式出版图集为准。)* 2.3.3 地埋管换热系统工程勘察至少应包括岩土层的结构及分布、岩土体的热物性参数两项内容。岩土体的热物性参数应通过现场热响应实验获得。 2.3.4 埋管换热器设计计算应根据现场热响应试验获得的岩土体热物性参数、原始地温及回填料的热物性参数，采用专用软件进行。垂直地埋管换热器的设计可按《地源热泵系统工程技术规范》GB 50366-2009附录B给出的方法进行计算。 2.3.5 埋管换热器系统吸热/换热负荷≤500kW时，可参考邻近区域相近地质构造的土壤热物性参数与原始地温数据进行埋管换热器的设计计算。 2.3.6 地埋管换热器计算时，环路集管不应包括在地埋管换热器长度内。 2.3.7 垂直埋管换热器埋管深度建议大于40m，钻孔孔径宜大于0.11m，钻孔间距应通过计算确定，宜为4~6m。水平环路集管管顶距地面不宜小于1.5m，且应在冻土层以下0.6m。 2.3.8 埋管换热器管内流速，额定设计流量时不宜低于0.1m/s（原文截断，通常规范要求不小于0.1m/s或0.15m/s，此处依常规补充或保留“不宜低于”）。
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