广西发展大厦东楼地源热泵空调热水冷热联供系统优化设计

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1、万方数据《装备制造技术)2009年第11期广西发展大厦东楼地源热泵空调热水冷热联供系统优化设计覃有志1。李常春2。胡映宁2(1．广西壮族自治区发改委机关服务中心，南宁530028；2．广西大学机械学院，南宁530004)摘要：介绍了国家财政部、住房和城乡建设部可再生能源建筑应用示范工程一广西发展大厦东楼地源热泵空调热水冷热联供系统在土壤换热器、空调热水系统等方面的优化设计；经分析表明，土壤换热器以热负荷为设计依据并设计为套管式换热器能极大地减少换热嚣占地面积．从而有效利用土地资源；空调热水机组系统设计为空调热水冷热联供方式和地源热泵与冷却塔耦合制冷方式，能较大降低投资和运行

2、成本并且有效保持系统周围土壤的热平衡。关键词：地源热泵；土壤换热嚣；冷热联供；冷却塔中图分类号：TK5文献标识码：A正如水泵将低位的水输送到高处去一样，热泵是将热量从低温位提升到高温位，热泵所消耗的电能。只是用于机械(压缩机、电机等)系统做功搬运热能——把热能从低温热转换成高温热，因此热泵不受热能转换效率(极限为100％)的制约，能效比可以达到3—6。地源热泵以大地为热源和热汇，通过埋人地下的换热器与大地进行冷热交换，实现建筑空调和热水供应的目的。冬季，地源热泵将大地中的低位热能提高向建筑供暖，同时蓄存冷量以备夏用；夏季，通过热泵将建筑内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时

3、蓄存热量以备冬用。根据热力学原理，若降低冷凝温度或提高蒸发温度，都能提高热泵循环效率节约能源。土壤源地面3m以下土壤温度全年基本稳定在16—23℃左右，可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度，因此地源热泵非常节能。国内外很多专家、学者对地源热泵系统地下换热器、热泵系统的设计及应用，进行了大量研究。HughesPJ．指出，当供冷负荷较大时，制冷所需的埋管长度，要远大于制热所需的盘管长度，为降低初投资，可用冷却塔代替一部分埋地盘管，即混合型地源热泵系统【IJ。除土地的有限性、土地的成本及热泵效率等因素外，考虑采用混合系统的一个主要原因，是地下埋管费用太高，应采

4、取补充散热或吸热装置的方法，以平衡全年从土壤中的取放热量r21。文献【3】指出夏季采用空调的冷凝热为建筑室内制冷的同时，制取生活热水，机组综合能效比l：7以上，使热水系统全年的运行成本大为降低。本文介绍国家财政部、住房和城乡建设部可再生能源建筑应用示范工程一广西发展大厦东楼地源热泵空调热水冷热联供系统，在土壤换热器、空调热水系统及系统安全性等方面的优化设计，为地源热泵空调热水系统设计理论和工程实践提供参考依据。1工程概况发展大厦东楼位于南宁市琅东民族大道旁，广西发展大文章编号：1672—545X(2009)11--0037-03厦的东面，包括一栋26层主楼和2栋34层住宅楼

5、。项目总用地面积10127．79m2。建筑总面积65763rn2，其中主楼建筑面积23780In2住宅楼建筑面积41983m2。主楼20—26层为行政办公区问，约5700m2，其余为商务空间和酒店式公寓；住宅楼设计住户为204户。业主要求为住宅楼204户住户和主楼5—19层的酒店提供生活热水，以及为整个主楼共23285m2提供冷暖空调。经计算，项目所需最大空调冷负荷为1717kW(展示用房用空调率以0．6计，酒店使用空调率以0．75计)，晚上所需空调冷负荷为1014kW；冬季白天项目所需最大空调热负荷为875kW"，夜晚所需空凋热负荷为468kW。住宅楼和主楼酒店合计用热水

6、量为80删，总的需热量为80X30℃(温升)×1．163=2784kW，制热水机组按照每天工作12h计算，则每h所需要的热量为232kW。根据上面的负荷计算，可知系统最大冷负荷是夏季白天，制冷量为1717kW；最大制热负荷是冬季白天，空调采暖加制热水的总热量为l107kW。根据建筑的冷热量需求，并结合项目的地质以及可用于埋到地下换热器的空地面积位置，经勘察分析，本项目具备实施地源热泵空调热水系统的条件。2地下换热器设计2．1地下换热器设计的负荷依据系统最大冷负荷，是夏季白天制冷量为1717kW；最大热负荷，是冬季白天空调采暖加制热水总热量为1107kW，由下述公式呵以计算出

7、制冷或制热时系统释放或吸收的热量：口1’=Q1×(I+I／COPl)(1)q2．=Q2×(1-I／COP2)(2)其中：pl‘——夏季向土壤释放的热量，kW；pl——夏季设计总冷负荷，kW；Q_2’——冬季从土壤吸收的热量，kW；收稿日期：2009-08-22基金项目：财政部、住房和城乡建设部可再生能源建筑应用示范工程资助项目，广西科学研究与技术开发计划科技成果转化与应用资助项目(桂科转0815004-1-6)作者简介：覃有志(1970一)．男．广西河池人，工程师，从事项目管理。37万方数据EquipmentMan