上海市世博园内某指挥办公大楼地能三联供系统节能工程

1、.：.；上海市世博园内某指挥办公大楼地能三联供系统节能工程摘要：本文以实践空调工程为例，对不同设计方案进展了经济分析和比较，得出采用地能三联供空调系统在实现冷、暖空调及卫生热水中具有独特的优势，同时采用了数据模拟地埋管换热设计。本工程的胜利实施，也阐明了该系统具有节能环保、稳定可靠的优点。 关键词：地能三联供 节能 数据模拟 创新 一、工程概述 该指挥办公楼地处上海世博园内黄浦区半凇园路，楼高四层，大楼总建筑面积3平方米，室内空调面积约为2384平方米。该建筑设计总冷负荷450KW，热负荷为330KW，同时运用系数0.7，热水日需求量约8T。要求对该办公室夏季供冷，冬季供热，全年供生活热水。

2、2007年6月至2021年5月，完成整个办公楼地源热泵中央空调工程施工，2021年10月正式投入运用，办公室空调及热水系统运转正常，得到了多方好评。二、室内设计参数及根据序号房间称号夏 季冬 季新风量m3/h.P噪声dB(A)干球温度/相对温度/%干球温度/相对温度/%1办公区261652013530352餐厅251651813520403会议室251652013525354文娱、休闲26165181352540三、方案设计 在空调冷热源确定的过程中,提出了多个方案 ,经论证后选用地能三联供节能系统 。以下是原三个方案进展技术、经济分析与比较。 方案一：常规螺杆式冷水机组加燃油热水锅炉系统。即

3、选用2台单机制冷量163KW的螺杆式冷水机组作为空调冷源, 选用1台供热量280KW的燃气锅炉作为冬季空调热源 ,同时供应生活热水。 方案二：常规风冷热泵机组加热泵热水机组水空调系统。即选用2台单机制冷量160KW风冷冷热水机组作为空调冷热源。选用一台制热量为42KW风冷热泵热水机组供应生活热水。 方案三：地能三联供空调系统。即选用2台制冷量165KW，热回收量50.8KW的地能热泵机组作为空调冷热源。在制冷及供暖季节，由热回收供应生活热水。选用一台制热量为42KW地能热水机组在过渡季节供应生活热水及在空调负荷较低时作生活热水补充热源，且地埋管换热器运用年限50年。方 案方案一方案二方案三总初

4、投资万元96102116空调运转本钱万元/年16.422.310.0热水运转本钱万元/年4.54.81.2总运转费用万元/年212711.2年节约费用万元/年6-15.8本钱回收期年方案三与方案一相比，投资回收期为2年方案三与方案二相比，投资回收期为1年 综上所述，方案三与方案一、方案二相比，方案三具有如下特点： 1、热水本钱低：以每年3000吨热水加热为例约8吨/天，采用地源三联供系统运转用相当于燃气锅炉加热费用的33%，相当于空气源热泵热水机的25%； 2、采暖、制冷运转费用低，地能三联供系统年运转费用比常规冷水机组运转费用节约10万元，比空气源热泵热水机节约16万元； 3、环保效果显著：

5、地能三联供空调充分利用室内空气废热制取热水，利用土壤的低位热能制冷或采暖，节省大量能源，符合可继续开展。 由此可得采用三联供冷热水地能热泵机组明显优越于其他组合方案。采用方案三为最正确选择方案。四、工程创新特点 地能中央空调系统设计运用的难点，主要在于地埋管换热器的传热模型的研讨及强化传热,以减小钻孔深度，节省地下埋管费用。地下换热量由土壤特性与埋地换热器耦协作用的热特性 ,随着负荷的变化，系统换热量也是动态变化的。因此在设计方案中，采用阅历单位深度换热量直接用于工程设计的做法是不合理的。为防止地埋管换热缺乏，在该系统地埋管换热器设计中我们采用三维换热模型，保证地能热泵系统平安、稳定运转。1、

6、地质构造 为了获得合理的设计参数，防止走入采用阅历数据的误区，我们对当地进展了取样研讨，以确定实践的换热效果及确保系统的节能最大化。经取样后其综合地质如下表：2、条件假设 由于 U 型竖直埋管地下换热器的几何外形和土壤传热的复杂多样性 ,建立能准确模拟一切实践情况的模型并求解 ,以现有计算计算来说几乎不能够 ,所以要做必要的简化。同时为了坚持所得结果的精度符合工程要求 ,特做以下假设: 1)忽略 U 型管周围土壤沿深度方向的传热 ,只思索在程度方热传送； 2)土壤均匀,而且在整个传热过程中土壤的热物性稳定； 3)忽略 U 型管管壁与回填土、回填土与土壤之间的接触热阻； 4)忽略地表温度动摇对土

7、壤温度的影响 ,以为土壤温度均匀一致； 5)管内同一截面的流体温度和速度一样； 6)不思索 U 型管底部弯管的影响 。 3、控制方程 由于地埋管地下换热器流体为保证较好的换热效果，流体普通都处于湍流形状，因此采用三维模拟时，选用 双方称模型来求解水管中水的流动和传热的控制方程，并将能量方程与回填土和土壤中的传热过程耦合。4、模拟实例 按照每周五天任务日，每日任务时间均为8小时的运转条件下，土壤温度的升高与降低情况。数值模拟采用上述条件假设、模拟计算的根本设计参数和流体运动与换热的数学模型包含质量、 动量、 能量守恒以及湍流量的守恒。 采用流体中运用最为广泛的规范双方程加规范壁面函数的方法。PE

8、 管顶部及底部设置为绝热边境，土壤均温度17，模拟工程建立模型。模拟计算后得共需求换热井深6120米。 以下图所示的根本单元地埋管布置图，初步设计地埋管共72个孔位，每组12孔位，共6组。采用垂直打孔方式，间距保证在4米以上，单孔有效孔深85米。针对初步设计进展双U型桩基的土壤温度场数值模拟，调查夏季5个月、过渡季节3个月，冬季4个月。 月份10月11月12月1月2月3月合计热水量/T2202101971201902301167热水耗电量/kw.h130012741170780119615085928空调耗电量/kw.h04500570072608102460330165总耗电量/kw.h13

9、005774687080409298611136093备注：1、10月份为过渡季节，中央空调封锁，只提供生活热水； 2、1月末2月初为中国春节，设备停用10天。系统运转期间，设备日最高耗电量为560KW，六个月总耗电量36000KW。与常规冷水机组加燃气锅炉系统相比，节约运转费用4.5万元；与常规风冷热泵机组加热泵热水机组水空调系统相比，节约运转费用7万元。实践总运转费用与方案设计的运转费用根本相符，节省费用也到达了预期目的。因此,工程结果与模拟结果根本吻合 ,这也进一步证明了该方法在地源热泵系统设计中的准确性。六、总结 1、采用地能三联供热泵系统 ,比常规电制冷机组+燃气锅炉系统每年可节省40 %50 %的运转费用,节约40%左右的一次能源 ,同时大大降低了城市大气污染。 2、作为具有可再生能源利用与节能技术双重优势的地能