桩埋管地源热泵+蓄能空调系统设计研究及运行能耗分析.ppt

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1、桩埋管地源热泵+蓄冰空调系统的设计及能耗分析南京城镇建筑设计咨询有限公司绿色建筑技术应用研究中心2012.10一、前言一、前言地源热泵技术是目前较为成熟的供暖制冷技术，可冬天供热，夏天制冷，具有高效节能、环境污染小、运行稳定可靠、运行费用低等优点。与此同时，地埋管换热器较大的占地面积及钻井埋管高额的施工费用在一定程度上也制约了其广泛推广，特别是在寸土寸金的城市中心，建筑高度与建筑占地面积的比例越来越大，成为了采用这一节能技术的瓶颈。因此，利用结构桩埋管的换热器形式就显得尤为重要。一、前言对于广大南方地区而言，大

2、部分情况下冷负荷大于热负荷，特别是对于有餐饮功能的建筑，其夏季高峰冷负荷往往很大，如果按照冷负荷标准选择机组，则会导致机组的制热能力大大超出建筑物的热负荷需求，造成机组投资和运行浪费；若按照热负荷标准选择机组，则会出现夏季制冷量不足的现象。同时，夏季供电高峰时期的电力供应紧张情况时有发生，因此，冰蓄冷技术也倍受人们的关注。一、前言将桩基埋管的地源热泵与蓄冰空调相结合，冬季仅热泵工作，夏季热泵和冰蓄冷空调共同运行，不仅可以降低地埋管换热器的初投资,而且还可以实现地源热泵机组的间歇运行,有利于土壤温度场的有效恢复。

3、同时，这种系统还具有削峰填谷的功能。在提倡节约型社会的今天，采用桩基埋管地源热泵与蓄冰空调相结合的系统，不但符合国家的节能减排政策，也符合用户的根本利益。本文通过实际建成运行近两年的南京某广场空调系统为例，结合实际运行的各项参数介绍桩埋管地源热泵+蓄冰空调的设计并分析其运行能耗。二、工程概述二、工程概述2.1工程情况：该项目为地产商开发的综合性写字楼建筑，位于南京河西新城区。该建筑地下2层，地上19层，地下1～2层为停车库及员工食堂，1层为物业管理用房及银行，2～4层为餐饮、娱乐，其他层为办公建筑。地上建筑面积

4、49416m2，地下建筑面积21411m2，总建筑面积70827m2，总用地面积13800m2。分主楼与辅楼两个部分。主楼建筑面积45006.59m2，空调面积38223.56m2。由于受到埋管等因素的限制，采用桩基埋管的地源热泵及蓄冰空调的建筑面积仅为14597.61m2，包括地下1层员工餐厅，1层物业用房、大堂，2层营业性餐厅及16～19层办公用房。其他部位采用多联机空调系统。二、工程概述二、工程概述2.2围护结构的建筑节能设计建筑外围护结构采用外墙外保温系统，干挂石材，内贴30mm厚挤塑聚苯板于外墙上，外

5、墙传热系数K值为0.79[W/(m2•K)]；外门窗采用断热铝合金型材，中空低辐射玻璃，K值达到了2.0[W/(m2•K)]；屋面铺设40mm厚挤塑聚苯板，K值为0.61[W/(m2•K)]。对容易产生热桥的部位做保温处理。同时还采用了立面窗栅上外遮阳技术。图：干挂石材外墙外保温系统示意图：铝合金窗立面示意二、工程概述2.3空调末端情况空调末端采用风机盘管+新风的方式，新风采用带冷媒的转轮热回收新风机以便回收排风能量。图：转轮热回收新风机原理系统示意二、工程概述2.4地质情况该项目场地位于南京河西地区，地貌为长

6、江漫滩。根据野外钻探鉴别、现场原位测试及室内岩土试验成果综合分析，场地岩土层分布自上而下分别为：0.5~59.1m为杂填土、素填土、淤泥质粉质粘土、细砂；57.2~62.5m为粉质粘土混卵砾石，卵砾石含量约15~20％左右，粒径2~5cm大小不等；59.3~63.1m为强风化泥岩、泥质粉砂岩；60.7~70.5m为中风化粉泥岩、中风化泥质粉砂岩。三、冷热负荷的确定三、冷热负荷的确定3.1全年负荷的确定采用全年空调负荷分析软件，得出全年负荷如下图。三、冷热负荷的确定3.2典型设计日逐时冷热负荷的确定根据南京地区室

7、外气象设计参数及业主对室内环境的要求，夏季设计最大冷负荷为1303.62kW，峰值热负荷为1007.76kW，各时段负荷分布如图1所示（18点以后考虑为加班负荷）：三、冷热负荷的确定四、工程桩内埋管换热的研究四、工程桩内埋管换热的研究地源热泵系统中，地下换热器常见的埋管方式为水平埋管式和垂直埋管式。长江三角洲大部分地区的浅层土是软土，属第四纪沉积层，承载力差。该地区内高层建筑的基础普遍采用桩基，尤其以钻孔灌注桩居多。因此，地源热泵在有条件时宜采用工程桩内埋管的方式。该方式具有占地较少，换热能力高；减少钻孔和埋管

8、费用低等优点。目前常用的桩内埋管有垂直埋管和螺旋埋管两种方式，根据调研，螺旋埋管受到起重机具和成品保护等因素的制约，在国内成功率较低。因此本项目采用的是灌注桩垂直埋管的方式。四、工程桩内埋管换热的研究本工程在桩径800mm，钢筋笼内径700mm的灌注桩内采用垂直埋管的形式，即埋入桩基的U型管一进一回形成环路，通过桩与周围大地进行换热。lm以下地下土壤温度仅受年平均气温影响，不再受日平均