高端別墅供暖 熱水系統(tǒng)節(jié)能設計方案分析

　　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。建筑結構為混凝土框架結構，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，設計采用地源熱泵中央空調和地板采暖，系統(tǒng)設計兼顧生活用熱水。本工程為源側采用螺旋管水平鋪設的地源熱泵工程，在設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。

　　中央空調設計

　　工程空調使用面積790m2，夏季冷負荷160KW，冬季熱負荷115KW，地源熱泵空調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，設備運行自由，順序啟停，負荷調節(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。

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

　　源側設計水流量27.5T/h，負載側水流量設計22T/h，均采用變頻器控制水泵輸出，負載側主干管采用電動流量調節(jié)閥調控系統(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)設計采用散熱管道采用交聯(lián)聚乙烯管（PE-Xa），管徑Φ16/20,設計鋪設管間距15cm，每路地暖管為整根無續(xù)接管道鋪設。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合，進行水流與溫度的控制，考慮了空調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置了電動二通閥來調控使用的水流量要求，結合主機系統(tǒng)同的變頻控制水泵和電動流量調節(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)設計

　　熱水系統(tǒng)為空氣源熱泵熱水機組結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。

　　室外換熱器設計

　　本工程室外地埋管換熱系統(tǒng)設計換熱面積2400m2，換熱管總設計長度7200m，換熱管道采用PE材質管，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，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作業(yè)，在設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合園林建設，做到各環(huán)節(jié)的步調一致。

　　以下為本案總結的幾點水平埋管施工要點：

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

　　2.做好對埋管區(qū)域的面積大小、坡度和地質情況做好前期考察；

　　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，避免對埋設管道的損傷；

　　10.回填土前應先做好試水試壓，帶壓回填；

　　11.設置檢修井，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)的高效運轉的要求，尤其是設計采用變水量調節(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)的設計施工質量直接影響著系統(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查工作，建議優(yōu)先選擇垂直埋管方案，鉆井埋管受地質影響時，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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