夏热冬暖地区地源热泵系统实验研究与节能分析-论文.pdf

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1、EquipmentManufacturingTechnologyNo．3，2014夏热冬暖地区地源热泵系统实验研究与节能分析舒凯’，王艳，覃文奇2(1．南宁市城乡建设委员会，广西南宁530004；2．广西大学机械工程学院，广西南宁530004)摘要：以广西某多功能大楼为例，介绍了应用于夏热冬暖地区多功能建筑中的地源热泵一冷却塔空调热水联供系统。并通过实验对系统的运行性能进行了分析，同时与常规电锅炉、燃煤锅炉、太阳能4-电锅炉及空气源热泵的能耗进行比较，体现了地源热泵技术在实际应用中的节能性和经济性。关键词：地源热泵；热水空调；能效比；节能中图分类号：TK523文献标识

2、码：B文章编号：1672—545X(2014)03—0080-06据统计，我国空调设备用电负荷已占到电力总负的新型应用技术，可为我国在多功能建筑中实现地源荷的30％以上，许多城市的空调负荷超过电网高峰热泵系统的应用提供重要的理论和实践基础依据。负荷的1／3，有些城市甚至占到40％一5O％以上【”。在环境与能源危机日益突显的今天，人们迫切需要一1土壤源热泵系统简介种更加环保节能的空调热水系统来替代传统中央空调及热水系统，地源热泵空调热水系统因其节能环1．1工程概况保的优势得到国内越来越多人的关注与应用。研究项目位于南宁市城市中心建筑密集区，是文献【2]对武汉市清江花园小

3、区的地源热泵空调一栋集办公、会议、商务、餐厅、住宅于一体的多功能系统运行情况进行了测试，结果表明在夏热冬冷地大楼，包括一栋26层主楼和2栋34层住宅楼。项目区使用地埋管地源热泵系统节能效果显著；文献[3]要求为整个主楼共23285m提供冷暖空调，同时为等针对上海闵行区档案馆地源热泵系统冬夏负荷的主楼和住宅楼208户住户提供生活热水。项目地处不平衡问题，采用了热回收技术予以解决，缓解土壤夏热冬暖地区，雨水充足，地表水丰富，地下水位高，热堆积问题。马最良等从实验的角度出发，确定地浅层土壤含水丰富，地下水渗流速度快，具有运用地下水渗流对竖直地下埋管换热器的影响，最终得出源热

4、泵技术的天然气候和地质特点。图1为该项目在夏热冬冷地区或者亚热带地区应用冷却塔一土壤空调一热水冷热联供的土壤源一冷却塔混合型地源源热泵混合形式的可行性和合理性。热泵系统原理图。当前关于地源热泵的研究非常活跃，且日趋走向成熟，但从目前国内研究现状来看，绝大部分地源热泵空调热水系统的研究均以夏热冬冷地区为主，而基于夏热冬暖地区气候和富水土壤条件下土壤源热泵系统在空调热水联合系统中的应用研究开展得相对很少。本文将结合夏热冬暖地区城市中多功能建筑的地理位置和客观条件，以广西南宁市某大厦为例开展城市建筑密集区多功能大楼地源热泵技术研究，将夏季制冷、夏季冷热联供、冬季采暖以及常年

5、供应热水四大功能汇在一起，形成一套能够克服多功能建筑地下空间有限的困难，解决土壤源热泵地下热图1空调一热水冷热联供的土壤源一冷却塔混合型地源热泵系统原理图堆积问题，节能环保，保证浅层地热资源可长期利用收稿日期：2014--01-08作者简介：舒凯(1975一)，男，湖南长沙人，工程师，研究方向为工程管理。80《装备制造技术)2014年第3期1．2土壤源一冷却塔混合型地源热泵系统声流量计，CA8335电能质量分析仪，胜利牌DM6266(1)系统简介型卡钳式万用表。图1中的热泵机组，包括两台单螺杆式地源热泵空调机组和三台地源热泵热水机组；图中的冷水3系统运行特性分析机组为

6、两台螺杆式冷水机组。系统设计选用2台RTWD130．1B型水冷螺杆式冷水机组，机组制冷量为3．1冷却塔耦合冷水机制冷时系统运行特性分析704．3kW，2台PFS一110．0型地源热泵空调机组，机冷却塔耦合冷水机制冷工况下，系统连续运行组性能参数：制冷量为409．5kW、制热量为413．1kW，整个白天，机组及系统能效比的变化情况如图2所3台JHLRDQD200地源热泵机组，机组性能参数：制示。可以看出，当系统达到平衡稳定状态时，机组的冷量为80kW、制热量为101kW。土壤换热器采取套能效比约为4．2，系统的能效比约为2．8。管形式，地能井孔径取127mill，钻孔间

7、距为5m×5m；套管内管采用~32PE管，共设计钻孔160个，钻孔深度为60m，地下换热管长约9600米。(2)系统特点本项目地处夏热冬暖地区，冷负荷大于热负荷约50％的供热制冷需求，制冷所需的埋地盘管长度要远大于采暖所需的盘管长度。采用土壤换热器与冷却塔耦合的混合型地源热泵系统，根据热负荷合运行时同(t)、冷却塔耦合冷水机制冷工况理匹配土壤换热器，使冬季取热量和夏季散热量基图2系统运行时间对机组能效比的影响本保持平衡圈。冬季热负荷匹配采取上班时间满足多南宁市夏季的室外环境温度在28～38℃范围功能大楼取暖，下班时间满足住宅楼和主楼热水负内，图3为作