高端别墅供暖 热水系统节能设计方案分析

　　本工程的天龙庄园位于浙江省新昌县，为自建式别墅，地下一层，地上三层，总建筑面积1100m2。建筑结构为混凝土框架结构，外墙岩棉保温，双层中空玻璃窗。地下室层高3.6m，主要功能为视听室、健身室、娱乐室及台球室；一层层高3.6m，主要区域为门厅、大堂、餐厅、棋牌室、客房和厨房；二层层高3.6m，包括书房、卧室和艺术展示区；三层层高3.6m，为卧室、书房和起居室。

　　根据用户要求，设计采用地源热泵中央空调和地板采暖，系统设计兼顾生活用热水。本工程为源侧采用螺旋管水平铺设的地源热泵工程，在设计时即考虑到了运行的节能性和系统维护的简便，以及系统的可靠性。

　　中央空调设计

　　工程空调使用面积790m2，夏季冷负荷160KW，冬季热负荷115KW，地源热泵空调主机采用麦克维尔小型模块式机组6台，每台机组15KW，共90KW，空调同时使用率为56%。模块式地源热泵模块机组由一个主机和若干个从机组成，设备运行自由，顺序启停，负荷调节范围宽，可以更好的满足用户低负荷使用时的运行工况，尤其是别墅等大型住宅的节能运转。

　　机房设计时预留了两个模块的安装空间和接管位置，可根据后期空调的使用率进行扩展增加。

　　源侧设计水流量27.5T/h，负载侧水流量设计22T/h，均采用变频器控制水泵输出，负载侧主干管采用电动流量调节阀调控系统水流量，确保机组的运行水流量充足，且不频繁启动，以延长机组运行寿命，并保证了室内末端输出的舒适性。

　　空调末端为暗装卧式风机盘管机组，对噪音要求较高的房间如：卧室、书房、视听室等，采用了直流无刷变速电机输出的风机盘管机组，在保证风量的同时，噪音低且功耗小。

　　采暖系统设计

　　本项目充分利用地源热泵系统的供热性能稳定的优势，对一～三层设计了低温热水地板辐射采暖。根据水地暖特性和地板采暖的要求，系统设计采用散热管道采用交联聚乙烯管（PE-Xa），管径Φ16/20,设计铺设管间距15cm，每路地暖管为整根无续接管道铺设。所有地暖区域均采用湿式施工工艺，确保了地暖系统的可靠性和寿命。

　　所有地暖区域均采用室内温控器与地暖分集水器热电阀结合，进行水流与温度的控制，考虑了空调风机盘管机组与地暖系统能同时使用，满足不同的采暖需求，本案在所有的风机盘管机组回水上均设置了电动二通阀来调控使用的水流量要求，结合主机系统同的变频控制水泵和电动流量调节阀，使系统达到水流量按需供应的目的，使系统高效节能运行。

　　热水系统设计

　　热水系统为空气源热泵热水机组结合地源热泵热水机组的全天候24小时热水系统。热水系统主要由空气源热泵热水机组、蓄热水箱、地源热泵热水机组和热水加热循环泵等组成，在春夏秋三季均以空气源热泵机组为主，加热生活用水，冬季以地源热泵为主，空气源为辅的方式提供生活热水。

　　室外换热器设计

　　本工程室外地埋管换热系统设计换热面积2400m2，换热管总设计长度7200m，换热管道采用PE材质管，耐压等级1.6MPa。每路PE管长宜控制在100～120m，每个埋管区域单独设检修井，每口检修井接管路数宜控制在10～12路，检修井接管采用PE集分水器进行连接。地埋管主管路为同程铺设，确保水流量的均匀性。所有地埋管路均采用热熔连接，外露的主管应增加外部保温。

　　室外换热器的施工主要在室外水平埋管的埋设作业，在设计时就必须充分考虑了整个埋管施工场地的施工条件和作业顺序。并在管路的布置上精心策划结合园林建设，做到各环节的步调一致。

　　以下为本案总结的几点水平埋管施工要点：

　　1.在选择水平埋管设计方案时，应对建筑物所处位置与埋管区域的关系进行了解；

　　2.做好对埋管区域的面积大小、坡度和地质情况做好前期考察；

　　3.选择水平埋管的施工人员密度会高于垂直埋管，所以应制定良好的施工工序分配管理制度；

　　4.如采用大型机械挖掘应制定好机械设备的进场线路，以及作业区域的先后顺序；

　　5.水平埋管的露天施工作业面大，应尽量避开雨天或黄梅季节开工；

　　6.在水平开挖前，应做好试挖试验，如有大量地下水渗出，应做好抽排水准备；

　　7.挖掘的底面深度应保持水平一致，在坡度较大的场地施工时，应对同一组换热管的挖掘底面保持水平一致；

　　8.铺设换热管前，应对挖掘底面进行人工平整或机械平整，先在底部均匀铺上一层厚度大于3cm的细石英沙，避免坚硬、锐利物对管道的损伤；

　　9.回填土层时，应人工先将螺旋换热管覆盖厚度大于5cm的松散细土（或细沙），然后才可采用机械回填，边回填边轻压实，作业的大型重机械不得在未填实的埋管的区域行进，避免对埋设管道的损伤；

　　10.回填土前应先做好试水试压，带压回填；

　　11.设置检修井，应考虑好主管道的路线，以及下井空间；

　　12.安装在检修井内的集、分水器应高于换热埋管水平30cm以上，以便于系统排气和检修；

　　13.每个检修井均应安装检修阀和压力表，以便于每组换热管的检查。

　　本工程经近一个采暖周期和半个制冷周期的运行，很好的满足了常住人员较少，低负荷状态的高效运转的要求，尤其是设计采用变水量调节控制的方案，水地暖和风机盘管机组同时使用效果非常理想，得到了用户的肯定，系统综合能效比达到了6.0以上，采暖季节按用户提供的数据显示平均每日耗电量为58.3KWH/天，夏季每天耗电量稍高于冬季采暖约为64.9KWH/天。室外埋管换热系统的设计施工质量直接影响着系统的后期使用和运行，所以在选择采用埋管方案时，应做好大量的前期调查工作，建议优先选择垂直埋管方案，钻井埋管受地质影响时，室外条件成熟的可考虑水平埋管施工。施工成本方面水平埋管的成本高于一般黏土层垂直埋管，但低于岩石层钻井埋管，对于埋管施工如能在建筑施工初期施工预留，可减少土方挖掘等施工成本。

　　（责编 朱禹韬）