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1、某中学新校区能源系统设计 摘要:本文介绍了某县级市新建中学的办公建筑水源热泵系统设计及辅助太阳能系统生产洗浴热水的系统构成，同时阐述了教学区电缆辐射地板采暖的设计，并从其技术可行性和经济性进行分析，从而为学校类建筑的暖通设计开辟出新的思路。关键词:学校类建筑水源热泵空调电热缆地板辐射采暖中图分类号：TU2文献标识码：A引言能源、环境、发展已经成为当今世界的三大主题，能源的大量消耗,使我国的能源供应面临巨大的挑战,而且同时造成了严重的环境污染，由此可见，研究使用清洁的可再生能源进行制冷、供热具有非常重要
2、的意义。因此，本工程结合实际使用情况及方案分析，最终决定在办公建筑中采用水源热泵系统，在教学区采用电缆辐射地板采暖，与电热采暖，解决校区的冬季采暖、夏季制冷以及辅助供应生活热水的问题。1工程概述7本工程规划用地435亩，包括综合办公楼、教室、学生宿舍和艺术馆游泳馆，体育馆及活动中心等，总建筑面积20.8万㎡，同时在校人数约10000。综合办公楼地下一层，主楼地上十二层，副楼四层；综合服务楼地下一层，地上九层；其他均为二-六层多层建筑。行政办公楼、综合服务楼、艺术中心、游泳馆共约6.5万㎡（包括地下室面积
3、）采用水源热泵空调系统，教室、学生宿舍采用电地暖辐射采暖系统。食堂、浴室等生活热水夏季由太阳能系统提供，冬季由水源热泵系统辅助太阳能提供。校区动力站及太阳能蓄热热水箱集中设在浴池地下一层，整个校区可独立运行，自成体系。2、设计相关参数2.1．冬季室外计算参数：供暖室外计算温度-60C。空调室外计算温度-80C。通风室外计算温度-60C.室外风速平均3.4m/s。2.2．夏季室外计算参数：夏季通风室外计算干球温度28.60C。夏季空调室外计算干球温度320C，湿球温度26.70C。夏季室外平均风速3.7m
4、/s2.3．冬季室内计算温度18℃，夏季室内计算温度26℃。2.4．各单体冷热负荷及冬夏季冷热源形式，详表1表17综上数据，综合服务楼、综合教学楼、游泳馆、艺术馆、洗浴中心采暖及空调冷热源采用水源热泵，热负荷4326KW，冷负荷6570KW。其中，游泳馆泳池及淋浴等生活热水用热负荷800ＫＷ，冬季要由水源热泵辅助提供。电辐射采暖热负荷6388KW。水源热泵系统方案说明采用水源热泵机组,冬季提供60/50℃空调用热水,夏季提供7/12℃空调用水.3.1机组选型相关计算本项目夏季总的计算冷负荷为6570Kw
5、,其中游泳馆及艺术中心,冷负荷1547KW体育馆间歇使用.综合服务楼及综合教学楼全天考虑使用，冷负荷4545KW，但假期基本无人使用。因此，考虑65%的共同使用率，设计选用制冷量为4235Kw的水源热泵机组,选用三台机组，单台参数为:双螺杆机组,制冷量为1662Kw.冬季制热输入功率为370.1Kw,夏季制冷输入功率为261.3Kw.冷媒采用R134a.冷冻水进出口温度为7/12℃,热水进出口温度为60/50℃.其运行规律为:冬季三台热泵机组均投入运行,根据负荷变动情况,自动进行调节.仅运行其中两台机组
6、,根据负荷情况机组自动进行能量调节.水源侧水流量的确定:夏季Gs=0.86(Ql+N)/△tsQl:水源热泵机组总的制冷量.Kw.N:水源热泵机组总的耗电功率.Kw.△ts:夏季水源水进出热泵机组温差.取9℃.7依上公式:则单台机组水源侧水流量为:Gs=0.86(1411.6+261.3)/9=160M³/h.三台热泵机组总的水源侧水流量约为500M³/h.3.2水源水系统3.2.1水井数量及结构对于水源热泵工程来说，工程场地的水源量是否能够满足热泵机组制冷和共热时进行热交换所需要的
7、水量是该工程能否成功的一项重要因素。因此，甲方委托具有相关资质的公司对场地的水源情况进行了试验。根据甲方提供的“一中新校区水源热泵“三供”项目水井抽（灌）水试验报告”,单井的出水量按50M3/H考虑，单井回灌量按35M3/H，考虑长期使用，抽回水井比例在1：1.5-1：2比较合适，因此，室外共钻井30口,30口井内均设变频潜水泵,并在井外出水管路上设止回阀，每10口井作为一个井群,每个井群设置一套供回管路系统，三套供回管路系统互为上回水,井口径为500mm左右。井间距30米,其中10口井作为抽水井,20
8、口井作为回灌井,井群的这样设置可以在一个制热期或制冷期完成后将抽水井和回灌井调换，降低因水温下降或上升对热源热泵机组运行工况的影响。3.2.2井深7地下水资源，根据埋深不同，温度具有不同的变化规律，通常3-50米具有年变化规律，50米以上基本不受室外温度变化的影响[1]。本工程综合考虑学校能源的使用时间都不在每年的最冷与最热月，因此采用40米井深的水井。水井可均匀布置在浴池、办公楼及体育馆周围空地上，并标注井的位置以便今后检修。4、电热地板
