[发明专利]一种太阳能地源热泵供热与空调系统设计方法

说明书

一种太阳能地源热泵供热与空调系统设计方法，属于供热系统设计技术领域。它包括以下步骤：1)根据施工地区的气象参数及施工建筑特点选用合理的空调设计方案；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；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。本发明采用太阳能作为辅助热源，使热泵系统可以按照夏季工况进行设计，由太阳能集热器承担一部分热负荷，降低地源部分的初成本,且可充分利用丰富的太阳能资源,降低了使用成本。

技术领域

本发明属于供热系统设计技术领域，具体涉及一种太阳能地源热泵供热与空调系统设计方法。

背景技术

在我国北方地区，建筑物冬季热负荷较大，因此系统设计主要以热负荷为主。若完全采用地源热泵来供暖的话，则地热换热器和机组的初投资均比较高，连续运行的效率也较低。而在夏季运行时，机组的容量就过大，造成浪费。而且由于这些地区冬季从大地取热多于夏季大地的蓄热，长期运行将造成大地温度降低，热泵系统的COP值也比较低，系统将无法满足设计要求，热泵的节能效果就体现不出来。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种采用太阳能地源热泵联合，可互相弥补自身不足，提高资源利用效率的设计方法。

本发明提供如下技术方案：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。

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。

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。