某節(jié)能示范項目土壤源熱泵方案設(shè)計及其經(jīng)濟性分析
對某節(jié)能示范項目土壤源熱泵地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計方案進行了介紹,包括機組選型、地下鉆孔深度的確定、輔助冷卻塔容量的確定、地埋管系統(tǒng)流量的確定與校核、地埋管系統(tǒng)的排列與布置、地下熱平衡問題的設(shè)計與校核及系統(tǒng)阻力計算與管路承壓能力校核,同時對系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行了分析,設(shè)計方案及其分析方法可為同類建筑所借鑒。
1、前言
該項目位于江蘇省中部某市,為一高檔住宅小區(qū),是江蘇省科技廳專項支持的節(jié)能示范小區(qū),同時也是獲建設(shè)部專項補貼的節(jié)能示范工程。項目建筑總面積為175580m2 ,其中多層花園洋房面積47852m2 ,小高層住宅面積84848m2 ,高層住宅面積42880m2。項目將建設(shè)集復(fù)式多層花園洋房、小高層和高層住宅于一體的高檔綜合居住小區(qū),并整合新的“恒溫、恒氧、恒濕”國際領(lǐng)先的建筑科技,采用眾多的高科技建筑節(jié)能技術(shù)使建筑節(jié)能率達到65%。地塊用地性質(zhì)為二類居住用地,規(guī)劃控制建筑密度< 21%,容積率< 1. 6,綠地率> 42% ,建筑限高36米。經(jīng)計算,其總冷負荷為9555. 45kW,總熱負荷為7318. 33kW。針對小區(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)及其示范性,經(jīng)甲方要求,擬建成以地?zé)崮茏鳛槔錈嵩吹募泄├渑到y(tǒng),其配套建筑面積為161893m2。
2、總體設(shè)計方案
2.1、系統(tǒng)分區(qū)
由于工程量比較大,經(jīng)甲方要求,整個小區(qū)的土壤源熱泵系統(tǒng)根據(jù)工程分期按照兩個獨立的分區(qū)進行配套設(shè)計,即一、二期工程分別設(shè)計一套地埋管系統(tǒng)與冷熱源機房,且地埋管采用地下車庫面積進行埋設(shè),以節(jié)省地面占地空間。為此,考慮到小區(qū)平面布置、地下車庫及建設(shè)分期情況,以一、二期工程建設(shè)的建筑住宅進行分區(qū),具體為:一期工程建設(shè)中的14棟建筑作為1#區(qū)域集中配置一個冷熱源機房,二期工程建設(shè)中的22棟建筑作為2#區(qū)域集中配置一個冷熱源機房。經(jīng)負荷計算,并考慮到用戶的同步使用系數(shù)可得1#區(qū)域的設(shè)計冷熱負荷分別為2246. 96kW 與1772.41kW, 2#區(qū)域的設(shè)計冷熱負荷分別為3846. 31kW與2668. 58kW。機房設(shè)置位置考慮到連接管路的方便、就地利用地下車庫面積及減少地面冷卻塔運行對小區(qū)居民的干擾,分別置于小區(qū)兩側(cè)地下車庫。
2.2、機房冷熱源配置
在冷熱源配置上,考慮到冬夏季冷熱負荷的差異及地下冬夏季取放熱量的平衡問題,為了更高效地利用地能系統(tǒng),并減少系統(tǒng)鉆孔埋管的費用以節(jié)省初投資,地下埋管的設(shè)計以滿足冬季采暖為主,夏季則輔以冷卻塔作為補充散熱冷卻裝置,以滿足夏季的排熱要求及地下熱平衡,即采用混合式地源熱泵系統(tǒng)。參照上述冷熱源配置設(shè)計思路及冷熱負荷設(shè)計值,可得如表1機組設(shè)備選型。在系統(tǒng)運行方式上,考慮到夏季負荷大于冬季負荷,則對于1#與2#區(qū)域,冬季分別停開YSSR- 700B /2與YSSR - 1200A /2 機組,并以埋管作為熱源。夏季則所有機組全開,并以冷卻塔作為輔助冷源。
5、結(jié)語
對于大面積管群陣列式土壤源熱泵系統(tǒng),必須進行土壤熱平衡的設(shè)計與校核計算,明確輔助冷卻設(shè)備的容量及其運行時間。同時,應(yīng)在埋管區(qū)域的關(guān)鍵部位埋設(shè)溫度傳感器,以長期監(jiān)測運行時土壤溫度的變化情況。在埋管的布置與排列形式上,盡量采用并聯(lián)同程式,以確保系統(tǒng)水力平衡及各鉆孔流量與換熱量的一致性,在鉆孔數(shù)量較大時可采用分級分集水器進行連接與控制;對于每個并聯(lián)環(huán)路單元,所連接的鉆孔數(shù)目不宜太多,一般8 ～12 即可,且在環(huán)路兩端應(yīng)裝切斷閥門。系統(tǒng)的經(jīng)濟性與使用地區(qū)及運行控制條件有關(guān),可根據(jù)具體情況來分析。
參考文獻
[1] 胡建平. 土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計方法[J]. 暖通空調(diào),2005, 35 (2) : 82285.
[2] Kavanaugh S P. A design method for hybrid ground2source heat pump s[J]. ASHRAE transactions, 1998,104 (2) : 6912698.
[3] 陸耀慶. 實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊(第二版) [M ]. 北京:中國建筑工業(yè)出版設(shè), 2007.
[4] 地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范( GB50366 - 2005 )[ S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版設(shè), 2005.
[5] 馬最良,呂悅. 地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M ]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2007.
[6] 趙軍,戴傳山. 地源熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能應(yīng)用[M ].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2007.
