《某办公楼暖通空调毕业设计说明书(共86页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某办公楼暖通空调毕业设计说明书(共86页).doc（86页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要本设计为山东省潍坊市某办公楼的暖通空调工程设计，建筑共有四层，总建筑面积5838 m2，主要用于办公，其中包括了办公室，会议室，报告厅，大厅，客房，食堂，餐厅等，层高为3.6m，顶层部分层高为4.8m，总高度为15.9m。建筑夏季总冷负荷为169.6kW，冬季总热负荷为168.4kW，空调面积为5730m2，冷指标为29.5W，热指标为29.3W。本设计从建筑的节能设计和冷热源选择两方面来减少能源的消耗。首先在建筑的设计过程中，围护结构热工性能参照德国被动式建筑的设计标准，有效降低了建筑冷热负荷。另外在热源选择上充分分析了空气源热泵系统与太阳能和地源热泵耦合的系
2、统进行对比，选择了适合于本建筑的空气源热泵系统。设计采用变制冷剂流量多联分体式空调系统，对多联机系统室内机与室外机、新风系统、热回收装置、风机、气流组织、散热器、等进行了选择。绘制了空调系统平面布置图及系统图等，撰写了设计施工说明书。最后，本次设计的个人重点是应用了dest软件进行建筑设计方案全年能量需求的计算以及冷热源的确定。关键词：空调系统设计；太阳能土壤源热泵系统；空气源热泵专心-专注-专业HVAC Design of an office building in Weifang cityAbstract The design for an office building in Weifa
3、ng City，Shandong Province of HVAC engineering design，the building is a four storey，a total construction area of 5838 m2，mainly for the office，including the office，conference room，hall，canteens，restaurants，storey is 3.6m and top part layer height 4.8m，with a total height of 15.9m. The total cooling l
4、oad of building summer is 169.6kW，the total heat load of winter is 168.4kW，the air conditioning area is 5730m2，the cooling index is 29.5W，and the thermal index is 19.3W.This design reduces energy consumption from two aspects of building energy saving design and cold heat source. In the course of bui
5、lding design，the thermal performance of the building envelope is designed according to the design standard of German passive buildings，which effectively reduces the cooling load of buildings. In addition，the air source heat pump system is selected to compare with the solar and ground source heat pum
6、p system，and the air source heat pump system is suitable for this building.Design uses a variable refrigerant volume air-conditioning system，online system indoor unit and outdoor unit，fresh air system，heat recovery device，fan，air flow organization，radiator，etc. were selected. The layout plan and the
7、 system chart of the air conditioning system are plotted，and the design construction manual is written.Finally，the design of the individual focus is the application of DeST software for different architectural design of the annual energy needs of the calculation，for the cold heat source to determine
8、 the basis for.Key Words: HVAC design; Solar energy source heat pump system; Air source heat pump目 录引 言目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为中国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。建筑的能耗约占全社会总能耗的27%，其中最主要的是供暖和空调，占到20%。随着我国经济的发展，城镇新建建筑量的不断增加，建筑能耗不可避免的会大幅度增加，建筑节能已经日益得到国家的重视。住建部在2012年制定的建筑节能“十二五”专项规划，将适时
9、开展可再生能源在建筑中的应用试点，大力推进绿色建筑应用。目前，节能建筑已经成为未来建筑行业发展的趋势，节能己经成为衡量未来建筑品质的重要指标之一。建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建、改建和使用过程中，执行建筑节能标准，采用新型建筑材料和建筑节能新技术、新工艺等提高建筑围护结构的保温隔热性能和建筑物用能系统效率，在保证建筑物室内热环境质量的前提下，减少供热供暖、照明、热水供应的能耗，并与可再生能源利用、保护生态平衡和改善人居环境紧密结合。本次设计题目来源于实际工程，设计过程受到当地气候条件和能源资源的局限，能够在可利用的条件下实现最优化的设计是重点工作。设计的目的在于学习和了解良好的建筑设计
10、与降低设备系统能耗的关联性，体验建筑师与设备工程师合作设计和协调的方法，学习如何充分地利用当地的气候资源条件营造舒适的低能耗生态建筑的方法；提高独自调研、思考与研究的设计创新能力，注重超低能耗建筑系统设计方案，以被动式（利用自然条件和资源）采暖降温方法为主。通过本次设计过程，提高对空调设计各个环节的知识理解和应用的水平，掌握国家节能规范及设计条文中相关要点与规定。在此基础上对潍坊市市某办公建筑的供暖空调系统进行节能设计。1 基本资料1.1 建筑概况该建筑为山东省潍坊市科灵新能源有限公司研发中心办公楼，主要用于办公，部分客房用于居住，总建筑面积为5838m2。建筑的东西总长为69.9m，南北总宽
11、为45.5m，建筑共4层，建筑高度15.9m。该建筑基本参数见表1.1。表1 .1 建筑物基本参数长m宽m层数高度m建筑面积m2建筑体积 m3体形系数69.945.5415.9583821165.9120.26 该建筑外墙外窗面积及窗墙比计算见表1.2。表1.2 建筑外墙外窗面积及窗墙比朝向外墙面积m2外窗面积m2窗墙比南1164.24221.20.19 北1144.8250.920.22 东824.4215.040.26 西817.2232.80.28 该建筑围护结构传热系数见表1.3。表1.3 建筑围护结构传热系数 W/（m2K）围护结构位外墙内墙屋面地面窗户门传热系数 W/（m2K）0.
12、150.850.40.40.81该建筑围护结构的构造见表1.4。1.2 设计气象参数潍坊市室外计算参数如下：冬季：空调室外计算温度9.3，空调室外计算相对湿度63%，通风室外计算干球温度-2.9，室外平均风速3.5m/s，室外大气压102.21kPa。夏季：空调室外计算干球温度34.2，空调室外计算湿球温度26.9，通风室外计算干球温度30.2，空调室外计算日平均温度29.0，室外平均风速3.4m/s，室外大气压100.09kPa；表1.4 建筑围护结构说明名称传热系数W/（m2K）外墙聚合物砂浆加气混凝土180聚苯板900.15外窗断热铝合金低辐射三层中空low-E玻璃0.8楼板混凝土水泥砂
13、浆加强面层外保温1800.8外门双层金属门板，中间填充1518厚玻璃棉板1楼地预制01-1-35-1聚合物砂浆加强面层外保温2000.4屋面非上人屋面-挤塑型聚苯板800.41.3 室内设计参数 本设计室内设计参数见表1.5。表1.5室内设计参数主要房间类型夏季室内计算参数冬季室内计算参数干球温度相对湿度%干球温度相对湿度%办公室254065204060会议室254065204060食堂254065204060卫生间264065184060接待厅264065164060楼（电）梯264065164060客房2540652040601.4 其他设计参数房间其它设计参数见表1.6。1.5 设计内容
14、本设计按照被动式建筑的围护结构的设计标准对办公楼的冷热负荷进行计算，利用能耗模拟软件确定确定能耗。比较空气源热泵系统和太阳能-土壤源热泵耦合系统方案，确定了冷源方案。比较和选择空调末端设备，并对管道进行水力计算，选择送风方式，对房间气流组织进行计算。表1.6房间各参数参数名称办公室会议室大厅走廊客房楼梯间房间人数4m2/人2.5m2/人20m2/人50m2/人20m2/人50m2/人设备功率13W/m25W/m25W/m20W/m213W/m20W/m2灯光功率11W/m211W/m211W/m25W/m215W/m25W/m21.6 设计原则本工程供暖空调系统设计根据设计任务书，并参照现行国
15、家颁发的有关规范、标准进行设计，具体有：1 GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范2 GB50189-2005公共建筑节能设计标准3 GB-2002 建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范4 GBJ50234-2002通风与空调工程施工及验收规范5 GB/T50114-2010 暖通空调制图标准6 GB50016-2014 建筑设计防火规范7 陆耀庆主编. 实用供热空调设计手册（第二版）8 李娥飞编著. 暖通空调设计通病分析手册9 全国通风建筑标准设计图集（采暖通风设计选用手册）T9（上、下）T310 中央空调设备选型手册 中国建筑工业出版社11JGJ174-2010 多联
16、机空调系统工程技术规程11 DBJ14-036-2006 山东省地方标准公共建筑节能设计标准12 DBJ14-037-2012 山东省地方标准居住建筑节能设计标准2 负荷计算根据民用建筑暖通空调设计规范（GB50736-2012）规定，冬季热负荷包括围护结构的基本耗热量、附加耗热量和通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量两部分。围护结构附加耗热量考虑朝向修正、风力附加、高度附加。本设计采用冷负荷系数法计算空调设计冷负荷。设计冷负荷主要包括围护结构冷负荷（外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷、外窗日射得热冷负荷、内围护结构冷负荷），室内热源散热冷负荷（人员、照明散热和设备散热）。2
17、.1 冬季热负荷计算2.1.1 围护结构温差传热形成的热负荷Qj=KF（tn-tw）a （2.1）式中，Qj通过供暖房间某一面围护结构的基本耗热量，W； K 围护结构的传热系数，W/（ m2）； F 围护结构的散热面积，m2； tn 室内空气计算温度，； tw室外空调计算温度，； a温差修正系数；2.1.2 附加耗热量Q1=Qj（1+ch+f）（1+g） （2.2）式中，Q1考虑各项附加后，围护结构的耗热量，W； Qj 通过供暖房间某一面围护结构的基本耗热量，W； ch 朝向修正率，见实用供热空调设计手册（第二版）表4.1-5； f 风力附加率，见实用供热空调设计手册（第二版）表4.1-5；
18、g 高度附加率，fg =0.02（h-4）15%；2.1.3门窗缝隙渗入冷空气的耗热量Qi=0.278cpVw（tn-tw） （2.3）式中，Qi加热门窗缝隙渗入的冷空气耗热量，W； cp空气定压比热，取1kJ/（kg）； w 供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3； V渗透冷空气量，m3/h； tn室内空气计算温度，； tw室外空调计算温度，；2.1.4 新风热负荷房间没有采取新风系统，按照不同类型房间所需的人均新风量确定房间送风量。 新风冷负荷按下式计算。QcMo（ho-hr） （2.4）式中，Qc新风热负荷，kW；Mo新风量，kg/s； ho室外空气的焓值；hr室内空气的焓值。2.2
19、夏季冷负荷计算2.2.1 外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷可按下式计算：Qc（）=FKK（Tc（）+Td）-Tr （2.5）式中，Qc（）外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷，W； F外墙和屋面的面积，m2； K传热系数；Tc（）冷负荷计算温度的逐时值，； Tr 室内计算温度，； Td 地点修正值，。2.2.2 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷在室内外温差作用下，通过外玻璃窗传热形成的冷负荷可按下式计算：Qc（）= cwK A（Tc（）+ Td- Tr） （2.6）式中，Qc（）外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷，W； A窗口面积，m2； cw外玻璃窗传
20、热系数修正值； K 外玻璃窗的传热系数； Tc（） 外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，； Tr室内计算温度； Td地点修正值，。2.2.3 内围护结构逐时传热形成的冷负荷在室内外温差作用下，通过内围护结构传热形成的冷负荷可按下式计算：Qc（）= Ki Ai（Tom+ Ta- Tr） （2.7）式中，Qc（）内围护结构逐时传热形成的冷负荷，W； Ai窗口面积，m2； Ki内围护结构的传热系数； Tom 夏季空调室外计算日平均温度； Ta附加升温， Tr室内计算温度；根据民用建筑供暖通风与空调设计规范规定，当内墙两侧温度差小于2时，可以不计内墙传热量，本设计中内部空间温差都在25到26之间，也可以不
21、计内墙传热。2.2.4 外玻璃窗日射得热形成的冷负荷透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：Qc（）= A CaCiCsDj.max Clq （2.8）式中，Qc（）外玻璃窗日射得引起的冷负荷，W； A 窗口面积，m2； Ca外玻璃窗的有效面积系数； Ci 窗内遮阳设施的遮阳系数； Cs窗玻璃的遮阳系数，； Dj.max日射得热因数，W/m2； Clq 窗玻璃的冷负荷系数。2.2.5 人员散热引起的冷负荷人员散热引起的冷负荷分为显热负荷和潜热负荷。Qc（）Ql+Qq=（Clqqsn+qln ） （2.9）式中，Ql 人体显热散热引起的冷负荷，W； Qq人体潜热散热引起的冷负荷，
22、W； Clq 人体显热散热的冷负荷系数； qs不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W； ql 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W； n 室内全部人数； 群集系数，取0.96； 房间人员逐时在室率，见公共建筑节能设计标准。2.2.6 照明散热引起的冷负荷室内照明方式为荧光灯暗装。Qc（）n1NX-T （2.10）式中，Qc（）照明及设备散热引起的冷负荷，W； n1同时使用系数； N照明灯具及设备功率，W； X-T -T时刻灯具散热的冷负荷系数。2.2.7 设备散热引起的冷负荷空调区电器设备的散热量 qs=Fqf （2.11）式中，F空调区面积，m2； qf电气设备的功率密度。2.2.8
23、新风冷负荷房间没有采取新风系统，按照不同类型房间所需的人均新风量确定房间送风量，新风冷负荷按下式计算。QcMo（ho-hr） （2.12）式中，Qc夏季新风冷负荷，kW；Mo新风量，kg/s；ho室外空气的焓值；hr室内空气的焓值。2.3 湿负荷计算人体散湿量可按下式计算： mw=0.278ng10-6 （2.13） 式中，mw人体散湿量，kg/s； g 成年男子的小时散热量，g/h； n 室内全部人数； 群集系数，取0.96。建筑房间的冷热负荷见附表A1和附表A2。2.4 计算结果分析2.4.1 冷负荷结果分析（1）设计冷负荷逐时分布情况设计冷负荷逐时分布情况见表2.1及图2.1。表2.1
24、设计冷负荷逐时分布情况表时刻冷负荷/W时刻冷负荷/W7:004267014:008:0015:009:0016:0010:0017:0011:0018:0012:0019:0013:00由图2.1可知：最大设计冷负荷出现在13：00，因为日射得热在这个时刻比较明显，而日射得热占房间冷负荷的比重很大，故最大设计冷负荷出现在此时刻。 （2）设计冷负荷中各分项冷负荷分布情况及其所占比例 设计冷负荷中各项冷负荷分布情况见图2.2。图2.1 设计冷负荷逐时分布图 图2.2 设计冷负荷中各分项冷负荷分布情况图由图2.1图2.2可知：（1） 夏季新风冷负荷夏季总冷负荷的一半以上。因此，在设计空调系统时，应采
25、用热回收系统来减少新风冷负荷；（2） 同时，为了减少室内冷负荷，建筑设计过程中应注意采用遮阳措施和控制窗墙比的方法来减少门窗冷负荷，设计中还应注意自然采光问题，应该加强通风措施。2.4.2 热负荷结果分析设计热负荷中各分项热负荷分布情况见图2.3。由图2.3可知：（1） 新风负荷占到总负荷的60%左右，占据冬季热负荷的绝大部分，因此在设计过程中要加强热空气回收系统的应用，以降低新风热负荷。（2） 冷风渗透与门窗耗热量占了冬季热负荷约30%的比例，因此在设计中应尽量减小窗墙比，并尽可能减少开口设计。图2.3 设计热负荷中各项热负荷分布情况3 DeST能耗模拟3.1 DeST软件介绍DeST是建筑
26、环境及HVAC系统模拟的软件平台，该平台以清华大学建筑技术科学系环境与设备研究所十余年的科研成果为理论基础，将现代模拟技术和独特的模拟思想运用到建筑环境的模拟和HVAC系统的模拟中去，为建筑环境的相关研究和建筑环境的模拟预测、性能评估提供了方便实用可靠的软件工具，为建筑设计及HVAC系统的相关研究和系统的模拟预测、性能优化提供了一流的软件工具。DeST主要具有以下特点：（1）多区热质平衡算法建筑热过程模拟是一切建筑热环境及建筑环境控制系统模拟分析的基础。DeST求解建筑热过程的基本方法是基于状态空间法。这种方法的热点是空间上离散而时间上保持连续，通过求解房间内离散点的能量平衡方程组，可得到房间
27、对各热扰的响应系数，即房间本身的热特性，进而对房间的热过程进行动态模拟。该方法不能直接处理非线性问题。由于状态空间法可直接得到积分形式的解，不必计算温度场，解的稳定性及误差与时间不长无关，计算速度快，适宜作为系统分析中的建筑动态模型。（2）以自然室温为桥梁，联系建筑物和环境控制系统自然室温指当建筑物没有采暖空调系统时，在室外气象条件和室内各种发热量的联合作用下所导致的室内空气温度。它全面反映了建筑本身的性能和各种被动性（室外气象参数，室内发热量）对建筑物的影响。这样，当分析模拟建筑热性能时，可以立足于建筑，通过精确的建筑模型，模拟计算各室的自然室温，继承和扩充与ESP-r在建筑描述与模拟分析上
28、的各种优越性。而在研究空调系统时，又可以以各室的自然室温为对象，把与建筑特性参数合在一起构成建筑物模块，这样从系统的角度看来，建筑就可以成为若干个模块，与其它部件模块一起，灵活组成各种形式的系统，继承类软件的各种优越性。这是DeST对建筑与系统的基本方法。（3）三维动态传热算法三维区域的传热问题，诸如地下室、热桥等，经常按照一维传热问题来处理，从而导致计算精度不高，或者采用有限差分法计算。采用有限差分法精度很高，但是用来全年模拟计算，又太过费时。为解决这个问题，DeST采用了一种新的三维动态传热算法。这种算法将三维的传热分解为三个传热过程，并提出了等效平板的概念解决室内外的稳态传热以及室内温度
29、动态变化时地下区域蓄热的情况。（4）分阶段设计、分阶段模拟DeST在开发过程中融合了实际设计过程的阶段性特点，将模拟划分为建筑热特性分析、系统方案分析、方案分析、风网模拟和冷热源模拟共5个阶段，为设计的不同阶段提供准确实用的分析结果。（5）理想控制的概念分阶段模拟对计算模型提出了一定的要求，对于每一个设计阶段而言，上一阶段的设计属于既定的计算条件，而下一阶段的设计尚未进行，相关部件和控制方式未知，因此必须明确后续阶段的计算方法。DeST采用“理想化”方法来处理后续阶段的部件特性和控制效果，即假定后续阶段的部件特性和控制效果完全理想，相关部件和控制能满足任何要求（冷热量、水量等）。（6）基于神经
30、网络大空间热环境全年动态模拟方法作为一种大空间建筑，中庭热环境的设计和组织控制比常规建筑空间更为复杂，现有的空调设计方法很难再满足实际工程设计的需要。从中庭热物理环境入手，分析影响中庭热状况的各影响因素，在此基础上提出一种全新的基于神经网络模型的中庭热环境全年动态模拟方法。该方法借助神经网络，将建筑热过程模型和空气流动传热模型耦合到一起，能够在保证合理的计算量的前提下进行全年动态模拟计算。通过这种方法的研究，可以使中庭的全年能耗和热环境参数分布得到合理的预测，更好地满足工程设计需要。（7）采用不确定性内部负荷的系统模拟方法在大型商业建筑中，内部负荷通常以一种不确定性的方式在时间和空间上变化。在
31、模拟软件中，通常采用固定时间表的方法来模拟建筑内部负荷，也就是说一个时间点对应一个固定的值。而在DeST模拟空调系统时，室内负荷的确定可以不是确定的值，而是一个变化的范围，这样设定的优点是使模拟的冷热负荷更准确地贴近实际值。（8）图形化界面由于建筑物及其环境控制系统都十分复杂，模拟计算的描述和定义工作是非常繁杂的，如果采用文件和表格的方式对建筑及其系统进行描述和定义，不仅工作量巨大，而且很容易出错。为了简化描述定义工作，DeST开发了图形化的工作界面，所有模拟计算工作都在基于开发的用户界面上进行，其程序可在下运行。由于界面开发基于常用的设计绘图软件，而且与建筑物相关的各种数据（材料、几何尺寸、
32、内扰等）通过数据库接口与用户界面相连，因此用户通过界面进行建筑物的描述，以及调用相关模拟模块进行计算都十分方便，也很容易掌握。DeST还将模拟计算的结果以报表的形式输出，方便用户查询和整理。（9）通用性平台实际的设计过程包含不同的设计阶段，每个阶段的设计目标和侧重点不同，随着设计的不断深入，信息量扩大但同时可调节性降低。在不同的设计阶段，已知和未知条件不同，随着设计的展开，各阶段的已知和未知条件也在不断转化，前一阶段的未知因素通过设计成为本阶段的已知条件。例如，在初步设计阶段，内部发热量和外界气象参数是已知条件，在这些因素作用下建筑物的热特性是未知的;而到了方案设计阶段，建筑物的热特性成为已知
33、因素，设计者需要在此基础上对空调方案进行比较、取舍，并为进一步的设备选择提供依据。DeST分析过程如图所示。图3.1 DeST能耗分析过程3.2 DeST建筑模拟参数根据上述建筑参数，采用DeST软件对该建筑全年能耗进行模拟分析。参照山东省地方标准公共建筑节能设计标准DBJ14-036-2006中相关规定，进行建筑热工设计。室内温度、人员、灯光、设备参数参照民用建筑供暖通风空气调节设计规范（GB 50736-2012）设置。空调室内设计温度为25，采暖室内设计温度为18-22。空调系统早8点开启，晚5点关闭，周末关闭。建筑空调季为：6月1日-8月31日，建筑供暖季为：11月16日-次年3月13
34、日，共118天。3.3 DeST模型DeST一四层的模型如图3.1图3.4所示。图3.2 一层DeST建筑模型 图3.3 二层DeST建筑模型.图3.4 三层DeST建筑模型 图3.5 四层DeST建筑模型3.4 DeST模拟结果3.4.1 DeST模拟逐时负荷与统计全年逐时负荷如图3.5图3.7所示。.图3.5 全年逐时单位面积空调负荷图3.6 全年逐时空调负荷图3.7 全年逐时加湿量DeST模拟结果与部分计算值之间的比较计算如表3.1所示。表3.1 设计冷负荷逐时分布情况表统计项目单位DeST统计值全年最大热负荷kW385全年最大冷负荷kW278全年最大加湿量kg/h116全年累计热负荷k
35、Wh全年累计冷负荷kWh全年累计加湿量kg43335全年最大热负荷指标W/m267全年最大冷负荷指标W/m248全年最大加湿量指标g/h/m218全年累计热负荷指标kWh/m225.3全年累计冷负荷指标kWh/m241.2全年累计加湿量指标kg/m26.87采暖季热负荷指标W/m215.7空调季冷负荷指标W/m2213.4.2 DeST模拟结果分析 通过比较冷热负荷的计算结果以及DeST模拟结果可以看出：（1） DeST软件对各个房间的模拟计算结果与手算结果大致接近，但存在一定的差异。本质上DeST是计算全年的动态负荷，从中获取负荷数据，根据计算温度的原始定义得到每年不保证相应天数的温度作为室
36、外计算算温度，这与其规定存在差异。由于规定了的气象参数、几何描述（如右图）、材料性质、地表参 数、通风设定、内热扰、不透过壁体的辐射性质、外表面对流辐射综合系数、内表面对流辐射综合系数、窗户材料参数、太阳光分配比率、设备参数、系统控制策略的参数数值。这种全年的逐时负荷比传统手算和估算方法更为接近实际状况（2） 每个时刻的基础室温对这个时刻的计算负荷之间的密切联系，DeST逐时的动态模拟能力。不仅在冷热负荷的全年累计结果 上能够算出令人满意的结果，在逐时动态室温的模拟我们可以通过不同案例的全面比较体现DeST计算结果的可靠性。（3）设计软件考虑了建筑物的得热量。常规设计计算时主要计算了建筑物的各
37、项热损失，并没有考虑建筑物本身具有得热，而设计软件在得出建筑能量需求的时候已经考虑了建筑物本身具有蓄热能力，增加了得热量这一项，所以两者在这一方面存在着较大差别，导致最后结果有所不同。4 冷热源方案选择 由于本设计所在地区无城市热网连接，且对于此类小型办公楼单独建造锅炉房作为热源很不经济，比较土壤源热泵或空气源热泵优缺点来确定建筑的冷热源。4.1 土壤源热泵地热能是一种前景良好的可再生能源，现阶段，对与浅层地热能的利用较多。浅层地热能一般位子地下恒温带至200m埋深范围，温度通常低于25，且四季相对稳定，是很好的热泵热源和空调冷源，运用土壤源热泵技术为建筑供冷热可以有效降低一次能源消耗量。 应
38、用热技术是实现建筑节能技术的有效途找。通过热泵系统，系统只需消耗少量的高位能源，就可以将浅层地热能、工业余热等不能被直接利用的低位能源转化为可以直接利用的高品位能源，该技术高效节能。以太阳能和地热能为代表，这种将可再生能源与热泵系统相结合的技术，已受到普遍认可。 受换热能力限制，土壤源热泵系统需要地埋管面积大，初投资大，且对于冬夏季负荷不匹配的寒冷和严寒地区，夏季往土壤排热量小，冬季取热量却大，造成土壤温度逐渐降低，热泵机组性能和系统效率也呈下滑趋势。 太阳能土壤源热泵技术有效解决了单独利用这两种可再生能源时的热泵系统的缺陷。该技术将两种清洁的可再生能源结合，优势互补由于太阳能的贡献，地埋管可
39、间歇运行，有利于恢复土壤温度场，有与地埋管的贡献，弥补太阳能的间歇性和不稳定性，且由于运行状态良好，这种形式的系统能效比高，加深对太阳能和土壤源热泵系统的研究，有利于提高可再生能源利用程度，为缓解能源紧张和环境问题突出等问题提供可能，也为解决现阶段经济发展和能源供应间的矛盾提供了一个可行的方向。4.1.1 土壤源热泵的分类土壤源热泵的构成主要包括三套管路系统： 室外管路系统、热泵工质循环系统及室内空调管路系统。与一般的热泵系统相比，其不同之处主要在于室外管路系统是由埋设于土壤中的聚乙烯塑料管构成，该盘管作为换热器在冬季作为热源向土壤中取热，相当于常规空调的冷却塔。 根据埋地换热器的不同可将土壤
40、源热泵分为如下几类： （1） 水平埋管系统该形式适合于有足够空闲场地的地方，其埋管深度通常在 1.23m。常采用单层或多层串、并联水平平铺埋管。优点是施工方便、造价低；缺点是换热器传热效果差，受地面温度波动影响较大，热泵运行不稳定，同时占地面积也较大（一般为采暖面积的 2 倍左右）。 （2） 垂直埋管系统 该形式适合于 10100m 埋深的 U 型垂直埋管或套管。该形式的优点是：占地面积小，深层土壤全年温度比较稳定，热泵运行稳定；缺点是初投资（钻孔、土建及埋管费）用等较高，一般占到初投资的50%左右。 （3） 螺旋型埋管系统该形式结合了水平埋管和垂直埋管的优点，占地面积少、安装费用低，但其管路
41、系统复杂，管道加工困难，且系统运行阻力大，能耗偏高。在实际工程中，垂直埋管方式中的 U 型垂直埋管或套管运用得最多。4.1.2 土壤源热泵发展土壤源热泵的研究在国外起步比较早。1912年，瑞士人左伊利首先提出了利用土壤作热泵热源的设想，并申请了专利。二战结束后，欧洲和北美开始了大规模的研究和开发，在此期间提出了地下埋管传热的线热源理论，为应用打下了良好的基础理论。然而，由于当时煤、石油、天然气等高品位的能源资源廉价，该系统并不经济，因此这一阶段的研究高潮持续到50年代中期便基本停止了。1973 年，石油危机的出现促进了土壤源热泵的研究，美国的 ORNL、BNL 等国家重点实验室和一些大学以及研
42、究机构在美国能源部的资助下开始了大规模的研究和应用，为土壤源热泵的推广起了重要的作用。欧洲各国也在同时也开展了土壤源热泵的研究和应用。 这一时期的主要工作是对埋地换热器的地下换热过程进行研究，自此以后，国外对其进行了广泛的数值分析和实验研究，尤其是对埋地换热器的地下换热过程进行了大量的研究，建立了相应的数学模型21，并在计算机上进行模拟以及实验验证。20 世纪 90 年代以来，土壤源热泵的研究热点依然集中在埋地换热器的换热机理、强化换热及热泵系统与埋地换热器的匹配等方面。与单纯采用“线热源”传热模型不同，最新研究更多地关注相互耦合的传热、传质模型，以便更好的模拟埋地换热器的真实换热状况；同时开始研究采用热物性更好的回填材料，以强化埋管在土壤中的导热过程，以降低系统用于安装埋管的初投资；为进一步优化系统，有关埋地换热器与热泵装置的最佳匹配参数的研究也在开展。最新研究动态表明，有关埋地换热器的传热强化、土壤源热泵系统模拟与最佳参数匹配的研究都是土壤源热泵发展的“核心”研究内容，也是涉及多学科且具有挑战性的研究工作。我国土壤源热泵研究起步较晚，上世纪八十年代以来，