淺談天津國際貿易與航運服務(wù)區寫(xiě)字樓地源熱泵空調系統設計

時(shí)間：2024-04-30 12:16:40 國際經(jīng)濟與貿易畢業(yè)論文我要投稿

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　　論文關(guān)鍵詞：地源熱泵地埋管地下埋管換熱器

　　論文摘要：土壤源熱泵是一項新興的節能環(huán)保的空調技術(shù)。本文介紹了天津與航運服務(wù)區寫(xiě)字樓地源熱泵空調系統的設計，提出了設計中應注意的問(wèn)題，并對該的運行情況進(jìn)行了分析和

　　一．工程概況及系統簡(jiǎn)介

　　1．工程概況

　　天津國際貿易與航運服務(wù)區寫(xiě)字樓總建筑面積為23378．76平方米，其中地上建筑面積為21714．12平方米，地下建筑面積為1664．64平方米。地上l3層，有大堂、咖啡茶座、保安監控和辦公室等，地下l層，有變配電間、發(fā)電機房、泵房、庫房等。本項目擬采用熱泵系統為地上建筑提供冬季采暖和夏季制冷，地下建筑不考慮空調系統。

　　2．地源熱泵系統介紹

　　地源熱泵是一種利用地下淺層地能，將低位能向高位能轉移，以實(shí)現供熱制冷的高效節能空調系統。其利用地層在一定深度下一年四季溫度比較恒定，保持在l5℃以上，且具有熱容量巨大、可以再生等特點(diǎn)，通過(guò)埋設在地下的換熱管與土壤進(jìn)行熱交換，冬季把土壤中的熱量“取”出來(lái)，供給室內采暖，此時(shí)地能為“熱源”；夏季把室內熱量取出來(lái)，釋放到地下土壤中，此時(shí)地能為“冷源”，如下圖：

　　此外，冬季通過(guò)熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱，同時(shí)使大地中的溫度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通過(guò)熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地，對建筑物降溫，同時(shí)在大地中蓄存熱量以供冬季使用。在地源熱泵系統中，大地起到了蓄能器的作用，進(jìn)一步提高了空調系統全年的能源利用效率�？梢源蟠鬁p少對化石燃料的消耗，減少對的污染，符合人類(lèi)可持續發(fā)展的要求。地源熱泵系統是一種高效、節能、環(huán)保的冷暖中央空調系統。

　　3．設計依據

　　3．1冬季采暖、夏季制冷面積：21714平方米；

　　3．2設計負荷：

　　冬季：熱指標估算為78．89W／M2，設計采暖負荷為l713Kw；

　　夏季：冷指標估算為116．28W／m2，設計制冷負荷為2525KW；

　　3．3空調使用時(shí)間：夏季：l20天；冬季：120天

　　4．方案綜述

　　根據項目的位置、建筑面積、水文情況以及建設方提供的部分相關(guān)資料，擬采用“混合型的地源熱泵系統”為建筑提供冬季采暖和夏季制冷。

　　二　混合型的地源熱泵系統設計

　　1、系統方案綜述

　　在本方案中，采用混合型的地源熱泵系統為所有建筑提供冬季供暖和夏季制冷。熱泵機組按照夏季負荷進(jìn)行選擇，則也能夠滿(mǎn)足冬季采暖負荷；室外地埋換熱孔的數量按照冬季負荷進(jìn)行設計，夏季制冷時(shí)系統散熱不足的部分由冷卻塔來(lái)進(jìn)行補充散熱。在夏季制冷實(shí)際運行中，以地埋換熱孔散熱優(yōu)先運行，冷卻塔進(jìn)行輔助散熱。

　　夏季制冷負荷為2525Kw，選擇3臺GSHP—C1038D型熱泵機組。3臺總的制冷量為2796KW，總的制熱量為3123KW，可以滿(mǎn)足夏季制冷和冬季采暖負荷的需求。

　　2、冷、熱源方案

　　2．1、地源熱泵機組選型

　　35GsHP—C1038D型熱泵機組，其標準工況下性能參數如下：

　　注：在進(jìn)行施工圖設計時(shí)，須按實(shí)際運行工況與廠(chǎng)家進(jìn)行最終確定參數。

　　2．2、系統全年運行方案

　　夏季3臺熱泵機組全部運行，提供制冷，但根據負荷的變化，可以開(kāi)啟l臺或2臺機組，同時(shí)該2臺機組可以根據負荷的變化實(shí)現從l0—100％的無(wú)級調節，其中地埋換熱孔優(yōu)先運行。

　　冬季2臺熱泵機組的制熱量為2082KW，而冬季采暖負荷為l713KW，因此2臺熱泵機組運行即可滿(mǎn)足采暖負荷需求，間時(shí)可以根據實(shí)際運行負荷選擇開(kāi)啟l臺機組或2臺。

　　2．3、系統主要循環(huán)水泵

　　系統主要循環(huán)泵均采用屏蔽泵，該種泵具有運行穩定、噪音低、安全可靠性高等特點(diǎn)。

　　三．室外地埋管換熱系統及冷卻塔輔助散熱系統

　　1、地埋管的設計方法

　　地埋管的設計主要是針對工區的、水文地質(zhì)條件，結合系統運行工況，計算地埋管的換熱量和滿(mǎn)足負荷要求所需求的換熱管的長(cháng)度�；诠^地下條件的多樣性，我公司在地埋管的設計上主要采取“現場(chǎng)工程、水文地質(zhì)條件分析+設計軟件”相結合的方法。

　　2、本方案地埋管換熱系統的設計

　　綜合分析項目區的地質(zhì)條件等因素，本項目地層單位鉆孔延長(cháng)米的換熱量夏季取55w／m，冬季取45w／m。

　　按照冬季采暖負荷設計換熱孔的數量，本系統冬季的總熱負荷為1713KW，所需地埋管的最大數量為30625延長(cháng)米，若單個(gè)地埋換熱孔深選用125m，則換熱孔數量核算為245個(gè)，

　　孔徑大干200mm。換熱孔布設在項目區內綠地、停車(chē)場(chǎng)等非構筑物下面，換熱孔口位于地面1．2m深以下，鉆孔完成后不會(huì )影響地面的正常使用。換熱孔間距5×5m，在本項目的室外空地最多可布設換熱：fL383個(gè)左右，因此可以滿(mǎn)足布設換熱孔的需求。

　　3　、冷卻塔輔助散熱系統

　　本項目夏季設計負荷為2525KW，考慮土壤的換熱能力、熱平衡的問(wèn)題以及系統運行的性等，初步設計夏季2臺熱泵機組與地埋換熱孔相連，另1臺熱泵機組直接與冷卻塔相連接，這樣一方面可以通過(guò)調整冷卻塔的運行時(shí)間來(lái)解決熱平衡問(wèn)題，另一方面也提高了系統的能效率比。

　　因此，在本方案中，選擇2臺LDCM—N一125(或l臺LDcM—N-250)型冷卻塔進(jìn)行輔助散熱。

　　四　經(jīng)濟技術(shù)分析

　　1、初估算

　　本工程初投資估算為567．1萬(wàn)元。

　　初投資估算說(shuō)明：本初投資估算為室外地埋管換熱系統、冷卻塔、熱泵機房?jì)仍O備的購置和安裝、不含其它土建、電源引入費用、機房軸線(xiàn)以外的熱媒(或冷媒)管道和室內末端系統等二次系統等。

　　2、運行費用測算

　　冬季供暖費用：本方案冬季供暖熱泵機組運行電費為36．24萬(wàn)元。

　　夏季制冷費用：本方案夏季制冷熱泵機組運行電費為l9．59萬(wàn)元。

　　熱泵機組全年運行電費：熱泵機組全年運行電費為55．83萬(wàn)元，折合25．7元／平方米。

　　五、方案結論

　　本方案的初投資和運行費用如下表，其中初投資主要為熱泵機房、地埋換熱孔以及冷卻塔等的費用，具體見(jiàn)方案。運行費用為熱泵機組運行電費，不含循環(huán)水泵運行電費和費用。

　　特注：初投資和運行費用的測算，與建筑供暖和制冷負荷的選取直接相關(guān)。同時(shí)，實(shí)際運行費用受使用情況的影響，由于建成后的系統由自己維護管理，若使用量較少，其運行費用必然會(huì )降低。因此，這里的計算僅供參考。