[发明专利]一种太阳能地源热泵供热与空调系统设计方法

权利要求书

1.一种太阳能地源热泵供热与空调系统设计方法，其特征在于：包括以下设计步骤:

步骤1)根据施工地区的气象参数及施工建筑特点设计空调方案；

步骤2)对地下埋管换热器的传热过程进行分析，根据热负荷选定合适的热泵机组，确定地埋管的设计方案；

步骤3)计算全年地埋管换热器达到热平衡需要补偿的热量，设计太阳能集热系统。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能地源热泵供热与空调系统设计方法，其特征在于所述步骤1)中，空调设计方案为：根据施工地区的气象参数及施工建筑物内的冷负荷、室内干球温度、室内湿球温度和夏季空调室外计算干球温度，查找室内机制冷容量表，选择大于房间冷负荷的室内机，并根据室内机的组合总容量选择室外机。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能地源热泵供热与空调系统设计方法，其特征在于所述步骤2)包括以下设计步骤：

步骤2.1)计算热负荷；

步骤2.2)地埋管的设计与计算：

根据如下公式(1)及公式(2)进行夏季与冬季地下换热器的换热量的计算：

Q_夏＝Q_o×(1+1/COP₁) (1)

Q_冬＝Q_k×(1-1/COP₂) (2)

式中：Qo为热泵机组制冷量，单位为KW；

Qk为热泵机组制热量，单位为KW；

步骤2.3)确定钻孔总长度：取单位管长的换热量为a，根据如下公式(3)计算钻孔总长度：

L＝Q₁/a (3)；

步骤2.4)确定管径：集管采用管路的管径大于并联环路采用管路的管径；

步骤2.5)根据如下公式(4)计算竖井数目：

N＝L/(2×H) (4)

式中：N:竖井总数，单位为个；

L:竖井埋管总长，单位为m；

步骤2.6)布置竖井间距。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能地源热泵供热与空调系统设计方法，其特征在于所述步骤3)，包括以下设计步骤：

步骤3.1)计算需要的补偿热量：根据如下公式(5)计算：

Q_补＝Q_总吸-Q_总排 (5)

步骤3.2)根据补偿的热量来计算太阳能集热器所需的面积，计算公式如下：

式中:Ac:有效集热面积，单位为m2；

Q_d:Q_d＝3600×1000,Q补:为每日所需热负荷，单位为J；

f:太阳能保证率；

J:系统使用期内太阳辐照的集热器受热面日平均辐射热量，单位为kJ/m²，这里取J＝1.696×107J/m2*d；

η_cd:集热器全日集热效率，无因次，根据经验值取0.45-0.6；

η_L:为管路及储水箱损失率，根据经验值取0.2；

然后，根据计算的集热器所需面积选用合适的集热器；

步骤3.3)按照如下公式，计算集热器前后排的日照间距S：

S＝H×coth×cosγ_o (6)

式中：S:日照间距(m)、

H:前排集热器的高度(m)、

h:计算时刻的太阳高度角。