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1、RefrigerationAirConditioning制冷空调工程设计&ElectricPowerMachinery与电力机械某办公楼地源热泵空调系统设计与总结李国栋,朱宇亮,李力群(上海浚源建筑设计事务所,上海200001)摘要:在上海及其周边地区,建筑物夏季空调冷负荷大于冬季热负荷,地源热泵埋管的区域存在热积累,出现严重的冷热负荷失衡,导致土壤温度逐年升高,影响系统长期运行效能。采用辅助冷却复合地源热泵系统,能很好地解决土壤热平衡问题,同时也可有效降低系统(地下埋管)投资,提高系统的运行节能效果。夏季普通冷负荷时,完全依靠地源热泵供冷;夏季冷负荷较大时,即空调主机冷凝出水温度达到37℃
2、时启用辅助冷却装置,使辅助冷却装置和地源热泵机组联合运行。关键词:地源热泵;土壤热平衡;辅助冷却;经济性分析中图分类号:TU83文献标识码:B文章编号:1006-8449(2007)06-0057-030引言实施可持续发展能源战略已成为我国新时期能源表2室内设计参数发展的基本方针,可再生能源在建筑中的应用是建筑房间名称夏季冬季节能工作的重要组成部分。地源热泵系统作为可再生温度,℃相对湿度,%温度,℃相对湿度,%能源应用的主要途径之一,近年来在国内得到了日益办公室2550~6021≥40会议室2550~6021≥40广泛的应用,《地源热泵系统工程技术规范》(以下简称大堂2755~6018≥40
3、规范)也已颁布,并于2006-01-01日起实施。多功能厅2655~6020≥40地源热泵系统利用浅层地热能资源进行供热与供阅览室2550~6021≥40冷,具有显著的节能与环境效益。但由于地源热泵系餐厅2455~6520≥40统的特殊性,其设计方法是业内人士普遍关注的问题。本文以实际工程为例,介绍某办公楼地源热泵空调系统的设计。设计人员根据清华大学的DeST模拟2空调系统运算软件,对建筑进行空调全年逐时动态负荷模拟计2.1冷热源选择计算算,并综合考虑各种影响因素,从而确定了空调系统的利用可再生地热能作为热泵系统的土壤耦合热泵设计方案,以及解决土壤热平衡的方法与措施。系统,被称为是21世纪的
4、一项以节能和环保为特征的最具有发展前途的绿色空调技术。本工程采用地源热1工程概况及室内外参数泵作为空调主要冷热源。本工程由办公楼(主楼)、民政楼和员工食堂组成,主楼冷负荷2974kW,热负荷2080kW;2空调面积共32000m,采用地源热泵空调系统。室内、民政楼冷负荷570kW,热负荷399kW;外设计参数见表1、表2。员工食堂冷负荷872kW,热负荷610kW。表1室外设计参数因食堂使用时间与主楼、民政楼办公时间基本夏季空调室外设计干球温度33℃冬季空调室外设计干球温度-5℃错开,故空调冷热源按主楼及民政楼总冷热负荷选夏季空调室外设计湿球温度28.6℃冬季空调室外设计相对湿度76%型。总
5、冷负荷:3544kW;总热负荷:2479kW。No.6/2007总第118期第28卷57制冷空调RefrigerationAirConditioning工程设计与电力机械&ElectricPowerMachinery选用3台意大利克莱门特螺杆式水源热泵高位膨胀水箱由大楼空调系统接来接至大楼空调系统自来水机组,单台制冷量1170kW,输入功率228.5kW;V5V7V4V2单台制热量1256kW,输入功率276kW。膨胀水箱地源热泵机组自来水冷却塔2.2地源热泵土壤换热器计算地源热泵机组地下土壤作为空调系统的冷热源,其作用V8地源热泵机组板换三通调节阀V9V6V3V1相当于换热器,空调系统从土
6、壤中取冷、取热。[1]最大取冷量、取热量确定。如式1、式2:共15组共14组共14组1Qf=QC!1+"(1)COP集分分水器水器集水1器Qq=QH!1-"(2)COPh图1地源热泵空调水系统原理图式中Qf—土壤换热器最大取冷量,kW;注:夏季运行时,V1、V3、V5、V7阀门打开,V2、V4、V6、V8、V9Qq—土壤换热器最大取热量,kW;阀门关闭。冬季运行时,V2、V4、V6、V8阀门打开,V1、V3、QC—主机制冷量,1170kW;V5、V7、V9阀门关闭。夏季夜间时,V9阀门打开,V1、V2、QH—主机制热量,1256kW;V3、V4、V5、V6、V7、V8阀门关闭,冷却塔单独运行
7、。COP—夏季循环性能系数,取5.10;COPh—热泵冬季制热系数,取4.55。联合运行。达到确保使用效果和节能的目的,同时启动土壤换热器宜埋在建筑物室外广场绿化带下,因冷却塔有利于解决地下土壤换热平衡问题。建筑物室外埋管区域有限。为降低埋管初投资费用,且(2)在系统运行的间歇,可以利用冷却塔降低埋管有利于地下土壤热平衡,埋管长度按冬季热负荷计算。周围的土壤温度。即7、8、9三个月在夜间(该季节夜间根据地埋管
