地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例
時(shí)間:2022-01-20
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前言：本文以實(shí)際工程為例，介紹某辦公樓地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員根據(jù)清華大學(xué)的DeST模擬運(yùn)算軟件，對建筑進(jìn)行空調(diào)全年逐時(shí)動態(tài)負(fù)荷模擬計(jì)算，并綜合考慮各種影響因素，從而確定了空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以及解決土壤熱平衡的方法與措施。
一? 工程概況及室內(nèi)外參數(shù)
本工程由辦公樓(主樓)、民政樓和員工食堂組成，空調(diào)面積共32 000m ，采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。室內(nèi)、外設(shè)計(jì)參數(shù)見表1、表2。
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二? 空調(diào)系統(tǒng)
2．1 冷熱源選擇計(jì)算
利用可再生地?zé)崮茏鳛闊岜孟到y(tǒng)的土壤耦合熱泵系統(tǒng)，被稱為是21世紀(jì)的一項(xiàng)以節(jié)能和環(huán)保為特征的最具有發(fā)展前途的綠色空調(diào)技術(shù)。本工程采用地源熱泵作為空調(diào)主要冷熱源。主樓冷負(fù)荷2974kW，熱負(fù)荷2080kW；民政樓冷負(fù)荷570kW，熱負(fù)荷399kW；員工食堂冷負(fù)荷872kw，熱負(fù)荷610kw。
因食堂使用時(shí)間與主樓、民政樓辦公時(shí)間基本錯開，故空調(diào)冷熱源按主樓及民政樓總冷熱負(fù)荷選型?？偫湄?fù)荷：3544kW；總熱負(fù)荷：2479kW。
因食堂使用時(shí)間與主樓、民政樓辦公時(shí)間基本錯開，故空調(diào)冷熱源按主樓及民政樓總冷熱負(fù)荷選型?？偫湄?fù)荷：3544kW；總熱負(fù)荷：2479kW。
??? 選用3臺意大利克萊門特螺桿式水源熱泵機(jī)組，單臺制冷量l170kW，輸人功率228．5kW；單臺制熱量1256kW，輸人功率276kW。
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2．3 ?空調(diào)系統(tǒng)
本工程冬季熱源全部由土壤換熱器提供，為保證土壤熱平衡，土壤換熱器按照冬季負(fù)荷設(shè)計(jì)，夏季不足部分由輔助冷卻塔提供。
選用3臺意大利克萊門特螺桿式水源熱泵機(jī)組。土壤換熱器夏季向主機(jī)提供3O℃，35℃的冷卻水，冬季提供1O℃／6。【=的熱源水；夏季提供空調(diào)系統(tǒng)冷量為2450kW，冬季提供熱量為255lkW；夏季不足部分設(shè)置一臺300t冷卻塔通過板式換熱器間接輔助冷卻，系統(tǒng)原理見圖1。
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冷卻塔運(yùn)行策略：
(1)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，冬季及夏季負(fù)荷較小時(shí)采用地埋管就可滿足空調(diào)需要，夏季負(fù)荷很大時(shí)，主機(jī)冷凝器出水溫度達(dá)到37~C時(shí)開啟冷卻塔，地埋管與冷卻塔并聯(lián)聯(lián)合運(yùn)行。達(dá)到確保使用效果和節(jié)能的目的，同時(shí)啟動冷卻塔有利于解決地下土壤換熱平衡問題。
(2)在系統(tǒng)運(yùn)行的間歇，可以利用冷卻塔降低埋管周圍的土壤溫度。即7、8、9三個月在夜間(該季節(jié)夜間電價(jià)為低谷電價(jià))機(jī)組停止運(yùn)行的時(shí)候，可以使冷卻塔和地下埋管換熱器在無負(fù)荷狀況下串聯(lián)運(yùn)行，利用冷卻塔將埋管周圍溫度較高的土壤蓄積的熱量排走，對埋管周圍的土壤進(jìn)行降溫。
三? 空調(diào)全年動態(tài)逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算分析
??? 采用DeST模擬運(yùn)算軟件，對建筑進(jìn)行空調(diào)全年逐時(shí)動態(tài)負(fù)荷模擬計(jì)算。夏季空調(diào)負(fù)荷計(jì)算按照系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為150d計(jì)算。本工程建筑的功能主要是辦公及食堂，空調(diào)系統(tǒng)采用間歇運(yùn)行的方式，辦公室空調(diào)從8：OO～18：00，每天運(yùn)行l(wèi)Oh，食堂從11：O0～14：O0，17：OO～21：00，運(yùn)行7h。冬季空調(diào)負(fù)荷計(jì)算按照系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行1臺冷卻塔時(shí)低，設(shè)計(jì)中確定采用一臺冷卻塔。
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四? 結(jié)語
(1)在華東地區(qū)，建筑物夏季空調(diào)累計(jì)冷負(fù)荷遠(yuǎn)大于冬季熱負(fù)荷，地源熱泵埋管區(qū)域存在熱積累，出現(xiàn)嚴(yán)重的冷熱負(fù)荷失衡，導(dǎo)致土壤溫度逐年升高，影響系統(tǒng)長期運(yùn)行效果。因此，解決土壤熱平衡成為地源熱泵系統(tǒng)能否長期高效運(yùn)行的技術(shù)關(guān)鍵。
(2)采用輔助冷卻復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)，能很好的解決土壤熱平衡問題，同時(shí)也可有效降低系統(tǒng)投資，提高系統(tǒng)的運(yùn)行節(jié)能效果。
(3)冷卻塔的數(shù)量及運(yùn)行策略影響熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。
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