高端別墅供暖 熱水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計方案分析

　　本工程的天龍莊園位于浙江省新昌縣，為自建式別墅，地下一層，地上三層，總建筑面積1100m2。建筑結(jié)構(gòu)為混凝土框架結(jié)構(gòu)，外墻巖棉保溫，雙層中空玻璃窗。地下室層高3.6m，主要功能為視聽室、健身室、娛樂室及臺球室；一層層高3.6m，主要區(qū)域為門廳、大堂、餐廳、棋牌室、客房和廚房；二層層高3.6m，包括書房、臥室和藝術(shù)展示區(qū)；三層層高3.6m，為臥室、書房和起居室。

　　根據(jù)用戶要求，設(shè)計采用地源熱泵中央空調(diào)和地板采暖，系統(tǒng)設(shè)計兼顧生活用熱水。本工程為源側(cè)采用螺旋管水平鋪設(shè)的地源熱泵工程，在設(shè)計時即考慮到了運行的節(jié)能性和系統(tǒng)維護的簡便，以及系統(tǒng)的可靠性。

　　中央空調(diào)設(shè)計

　　工程空調(diào)使用面積790m2，夏季冷負荷160KW，冬季熱負荷115KW，地源熱泵空調(diào)主機采用麥克維爾小型模塊式機組6臺，每臺機組15KW，共90KW，空調(diào)同時使用率為56%。模塊式地源熱泵模塊機組由一個主機和若干個從機組成，設(shè)備運行自由，順序啟停，負荷調(diào)節(jié)范圍寬，可以更好的滿足用戶低負荷使用時的運行工況，尤其是別墅等大型住宅的節(jié)能運轉(zhuǎn)。

　　機房設(shè)計時預留了兩個模塊的安裝空間和接管位置，可根據(jù)后期空調(diào)的使用率進行擴展增加。

　　源側(cè)設(shè)計水流量27.5T/h，負載側(cè)水流量設(shè)計22T/h，均采用變頻器控制水泵輸出，負載側(cè)主干管采用電動流量調(diào)節(jié)閥調(diào)控系統(tǒng)水流量，確保機組的運行水流量充足，且不頻繁啟動，以延長機組運行壽命，并保證了室內(nèi)末端輸出的舒適性。

　　空調(diào)末端為暗裝臥式風機盤管機組，對噪音要求較高的房間如：臥室、書房、視聽室等，采用了直流無刷變速電機輸出的風機盤管機組，在保證風量的同時，噪音低且功耗小。

　　采暖系統(tǒng)設(shè)計

　　本項目充分利用地源熱泵系統(tǒng)的供熱性能穩(wěn)定的優(yōu)勢，對一～三層設(shè)計了低溫熱水地板輻射采暖。根據(jù)水地暖特性和地板采暖的要求，系統(tǒng)設(shè)計采用散熱管道采用交聯(lián)聚乙烯管（PE-Xa），管徑Φ16/20,設(shè)計鋪設(shè)管間距15cm，每路地暖管為整根無續(xù)接管道鋪設(shè)。所有地暖區(qū)域均采用濕式施工工藝，確保了地暖系統(tǒng)的可靠性和壽命。

　　所有地暖區(qū)域均采用室內(nèi)溫控器與地暖分集水器熱電閥結(jié)合，進行水流與溫度的控制，考慮了空調(diào)風機盤管機組與地暖系統(tǒng)能同時使用，滿足不同的采暖需求，本案在所有的風機盤管機組回水上均設(shè)置了電動二通閥來調(diào)控使用的水流量要求，結(jié)合主機系統(tǒng)同的變頻控制水泵和電動流量調(diào)節(jié)閥，使系統(tǒng)達到水流量按需供應的目的，使系統(tǒng)高效節(jié)能運行。

　　熱水系統(tǒng)設(shè)計

　　熱水系統(tǒng)為空氣源熱泵熱水機組結(jié)合地源熱泵熱水機組的全天候24小時熱水系統(tǒng)。熱水系統(tǒng)主要由空氣源熱泵熱水機組、蓄熱水箱、地源熱泵熱水機組和熱水加熱循環(huán)泵等組成，在春夏秋三季均以空氣源熱泵機組為主，加熱生活用水，冬季以地源熱泵為主，空氣源為輔的方式提供生活熱水。

　　室外換熱器設(shè)計

　　本工程室外地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計換熱面積2400m2，換熱管總設(shè)計長度7200m，換熱管道采用PE材質(zhì)管，耐壓等級1.6MPa。每路PE管長宜控制在100～120m，每個埋管區(qū)域單獨設(shè)檢修井，每口檢修井接管路數(shù)宜控制在10～12路，檢修井接管采用PE集分水器進行連接。地埋管主管路為同程鋪設(shè)，確保水流量的均勻性。所有地埋管路均采用熱熔連接，外露的主管應增加外部保溫。

　　室外換熱器的施工主要在室外水平埋管的埋設(shè)作業(yè)，在設(shè)計時就必須充分考慮了整個埋管施工場地的施工條件和作業(yè)順序。并在管路的布置上精心策劃結(jié)合園林建設(shè)，做到各環(huán)節(jié)的步調(diào)一致。

　　以下為本案總結(jié)的幾點水平埋管施工要點：

　　1.在選擇水平埋管設(shè)計方案時，應對建筑物所處位置與埋管區(qū)域的關(guān)系進行了解；

　　2.做好對埋管區(qū)域的面積大小、坡度和地質(zhì)情況做好前期考察；

　　3.選擇水平埋管的施工人員密度會高于垂直埋管，所以應制定良好的施工工序分配管理制度；

　　4.如采用大型機械挖掘應制定好機械設(shè)備的進場線路，以及作業(yè)區(qū)域的先后順序；

　　5.水平埋管的露天施工作業(yè)面大，應盡量避開雨天或黃梅季節(jié)開工；

　　6.在水平開挖前，應做好試挖試驗，如有大量地下水滲出，應做好抽排水準備；

　　7.挖掘的底面深度應保持水平一致，在坡度較大的場地施工時，應對同一組換熱管的挖掘底面保持水平一致；

　　8.鋪設(shè)換熱管前，應對挖掘底面進行人工平整或機械平整，先在底部均勻鋪上一層厚度大于3cm的細石英沙，避免堅硬、銳利物對管道的損傷；

　　9.回填土層時，應人工先將螺旋換熱管覆蓋厚度大于5cm的松散細土（或細沙），然后才可采用機械回填，邊回填邊輕壓實，作業(yè)的大型重機械不得在未填實的埋管的區(qū)域行進，避免對埋設(shè)管道的損傷；

　　10.回填土前應先做好試水試壓，帶壓回填；

　　11.設(shè)置檢修井，應考慮好主管道的路線，以及下井空間；

　　12.安裝在檢修井內(nèi)的集、分水器應高于換熱埋管水平30cm以上，以便于系統(tǒng)排氣和檢修；

　　13.每個檢修井均應安裝檢修閥和壓力表，以便于每組換熱管的檢查。

　　本工程經(jīng)近一個采暖周期和半個制冷周期的運行，很好的滿足了常住人員較少，低負荷狀態(tài)的高效運轉(zhuǎn)的要求，尤其是設(shè)計采用變水量調(diào)節(jié)控制的方案，水地暖和風機盤管機組同時使用效果非常理想，得到了用戶的肯定，系統(tǒng)綜合能效比達到了6.0以上，采暖季節(jié)按用戶提供的數(shù)據(jù)顯示平均每日耗電量為58.3KWH/天，夏季每天耗電量稍高于冬季采暖約為64.9KWH/天。室外埋管換熱系統(tǒng)的設(shè)計施工質(zhì)量直接影響著系統(tǒng)的后期使用和運行，所以在選擇采用埋管方案時，應做好大量的前期調(diào)查工作，建議優(yōu)先選擇垂直埋管方案，鉆井埋管受地質(zhì)影響時，室外條件成熟的可考慮水平埋管施工。施工成本方面水平埋管的成本高于一般黏土層垂直埋管，但低于巖石層鉆井埋管，對于埋管施工如能在建筑施工初期施工預留，可減少土方挖掘等施工成本。

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