上海地区别墅建筑地源热泵空调系统设计上海工程技术大学王鹏英☆摘要指出上海别墅建筑常用空调系统存在的问题,分析了在该类建筑中使用地源热泵空调系统的可行性,结合工程设计实例,着重介绍了U型竖埋管地下换热器的设计方法。关键词上海地区别墅地源热泵系统U型竖埋管换热器DesignofthegroundsourceheatpumpsystemforvillasinShanghaiareaByWangPengying★AbstractPointsouttheproblemsexistingincommonlyusedairconditioningsystemsforvillabuildingsinShanghaiarea.Analysesthefeasibilityofusinggroundsourceheatpumpsysteminthesebuildings.Withadesignexample,presentsmainlythedesignmethodofU2typeverticalgroundcoilheatexchangers.KeywordsShanghaiarea,villa,groundsourceheatpumpsystem,U2typeverticalgroundcoilheatexchanger★ShanghaiUniversityofEngineeringScience,Shanghai,China①1上海别墅建筑常用的集中空调系统及存在的问题1.1风冷冷热水机组加风机盘管空调系统该空调系统由1台室外机(风冷冷热水热泵机组)、若干台室内机(风机盘管)、水管、冷凝水管及膨胀水箱、循环水泵等组成。系统结构紧凑、安装方便、占室内建筑空间较少,易与建筑装修融为一体。各房间温度可独立控制,运行节能。缺点是无新风供给,集水盘内容易集尘滋生细菌,存在漏水可能。1.2VRV空调系统该空调系统由1台变频变制冷剂流量的室外机、若干台室内机、冷媒管、冷凝水管等组成。与1.1节系统不同的是室内外机之间用紫铜冷媒管连接,不需要膨胀水箱、循环水泵。这种系统能对各空调房间实现较精确的温控,使用方便,运行节能。但无新风供给,安装要求高,如发生冷媒泄漏,很难找出漏点,不易维修。1.3风冷管道式冷热风空调系统该系统由室外主机、室内管道机、冷媒管、送风管道和风阀、风口等组成。与1.2节系统相仿,也属冷媒直接蒸发式,只是将1.2节系统的室内机改为室内管道机,向室内提供冷热风。该系统设有新风供应,室内空气清新,无漏水之忧,相对价格低。但各房间不易独立控制,房间送风量调节困难,集中回风影响各房间的私密性,风管所占建筑空间较大。以上3种空调系统均为空气源热泵系统,室外机组中的换热器必须暴露于大气中,所以对建筑立面造型产生不良的影响,破坏建筑的外观;系统夏季运行时靠空气带走热量,大量的热量排放至大气,会造成周围环境空气温度的升高,加剧城市的温室热岛效应;冬季运行时当室外换热器表面温度低于零度时,还需要运行制冷循环来除霜,增加了能量损失,制热效果会大大降低。2别墅地源热泵系统的组成、工作过程与特点别墅地源热泵系统主要由室内水源热泵机组、地下埋管换热器、膨胀水箱、循环水泵等组成。水源热泵机组有水—水和水—空气两种型式,与此相应的空调系统有水—水系统和水—空气系统两种,其系统示意图见图1、图2。这两种系统的室内部分分别与1.1节和1.3节中的系统相仿。不同的是主机无需放在室外,可吊装于卫生间吊顶内或室内其他隐蔽处。地下埋管换热器是一个由高强度塑料·08·设计参考暖通空调HV&AC2003年第33卷第6期①☆王鹏英,女,1964年4月生,硕士研究生,硕士,讲师,副主任200336上海仙霞路350号上海工程技术大学机械学院热能与动力工程系(021)627597795010E2mail:wangpengying@21cn.comwang-teacher@sohu.com收稿日期:20030827修回日期:200309261地下埋管换热器2冷热源侧换热器3节流机构4负荷侧换热器5压缩机6换向阀7室内风机盘管8循环水泵9水—水热泵机组图1地源热泵水—水系统示意图1地下埋管换热器2冷热源侧换热器3节流机构4负荷侧换热器5压缩机6换向阀7水—空气热泵机组8循环水泵图2地源热泵水—空气系统示意图管组成的封闭环路,循环介质为水。系统夏季运行时,通过地下埋管换热器中水的循环流动,将水源热泵机组冷凝器放出的热量散发给土壤,冬季水从土壤中吸收热量并将它传递给水源热泵机组蒸发器。因此地源热泵空调系统可解决空气源热泵系统必需室外机及室外机对周围环境产生热污染等问题,并且冬季运行不存在结霜问题,节省了空气源热泵系统除霜所耗的电能,空调效果不受室外气温的影响,运行稳定可靠,是一种国家鼓励使用的适用于夏热冬冷地区居住建筑的节能环保空调系统...
