南京某楼地源热泵系统设计

PAGEPAGE6南京某楼地源热泵系统设计中国建筑科学研究院空调所*****南京**置业股份有限公司***摘要：地源热泵系统作为利用可再生资源的高能效系统，其发展备受瞩目。本文介绍了南京**B1地块1－6＃楼地源热泵系统形式，并简略叙述了该项目所具有的推广意义。关键词：地源热泵冷热源节能1工程概况1.1建筑概况**·国际街区B1地块1-6#楼位于江苏省南京市**新区，北临**路、西临***路，总占地面积3.0076公顷，为普通住宅。本工程总建筑面积91557.18m2，地上建筑面积为68115.62m2，分为1-6＃楼。其中1＃、3＃、4＃为十八层的高层塔楼，2＃、5＃、6＃为七层的中高层塔楼。1.2末端区域空调系统形式本工程是采用顶棚辐射和置换新风为末端的高舒适度低能耗住宅，实现了“新风、低噪、舒适、节能”的住宅功能。顶棚辐射采暖制冷系统承担室内显热负荷，将盘管埋设于每层混凝土楼板内。置换新风系统承担室内潜热负荷，通过散热和吸热使室内环境处于舒适范围。2末端系统设计参数和空调负荷说明2.1冷热水供回水温度末端系统冷热源由地源热泵机房提供，顶棚辐射系统夏季所需供回水温度为18/20℃，冬季所需供回水温度为28/26℃。置换新风系统夏季所需供回水温度为7/12℃，冬季所需供回水温度为35/30℃。室内主要设计参数见表1表1室内主要设计参数愉夏季倍冬季筛新风颠量讯/异（岗m箱3来/h.悉p垂）来温葱度顾/各℃诞相对湿梁度柿/禽％喂温男度走/伙℃钢相对湿袜度撞/兆％脖26腿60狮20编40夕302.3末端空调系统冷、热负荷我们利用TRNSYS对建筑负荷和空调系统的能耗作了典型年8760小时的模拟。得出整个系统夏季总冷负荷为2333.71kW，其中，天棚系统冷负荷432.17kW，新风系统冷负荷1904.93kW；冬季总热负荷为1827.83kW，其中，天棚系统热负荷654.44kW，新风系统热负荷1173.42kW。3地源热泵系统设计水系统设计罩水系统设计要肯结合各末端系因统的冷热量要经求、不同季节诸末端空调系统械的运行模式、血经济原则等诸锻多因素来考虑评。顶棚辐射系统早本系统设置两务台克莱门特地植源热泵机组供肠给天棚系统，培单台制冷量奶为蕉418.9k壁W奏，制热量潜为脖420k碧W舞。通落过薪TRNSY捷S揉对全年能耗模遵拟分析，我们广发现在过渡季怒节，系统需对拘天棚提供冷量父，为降低系统尸运行能耗，设邪置一台板式换存热器提供天棚缘系统冷水，其缝一次水直接来职自地源水。置换新风系统忠本系统另设置留两台带热回收货装置的主机供暂给新风系统和础生活热水，单洒台制冷量错为删1000.5荒k黎W走，制热量贱为穷1202k纱W广。榴3.1.3昂楼本工程包括六血栋住宅楼，业喷主最初提出地盖源热泵机房分满别设置于六栋榴住宅楼地下一决层设备房内的蛇方案，但施工逮图设计过程中喜经过多次专家肺论证和对全年题负荷分析计算称最后确定改为裹一个机房，其司相对于六个机令房的优点有：逃由于各栋楼冷疯热负荷较小，得故没有相应的结标况机组；而响改为一个机房停后能够使用标吨况机组，降低纷了系统初投资滚；唇避免了使用六非个机房时，各孔环路水量过小庆导致的沿程阻夺力小，水泵选欣型困难的问题反。杀3.卧2捡地埋管钻孔飞设计侧加顶地埋管的设计昨和施工是本工照程中难度最大极的部分，合理调地确定埋管型笛式，并选取适蚁当的地埋管单梨位长度取热量双和释热量是设层计的关键。同阻时应该考虑建格筑物土建结构姨及其他设施，县布置地埋孔时颈避免与之冲突团。圾哀既住常规的土壤换引热器有垂直埋蔑管型和水平埋姥管型两种。垂旁直埋管型土壤在换热器占地面陵积少，深度方亲向有调剂性，犹愈深，受大气雪影响而引起的剥波动愈小，但谁造价高于水平府埋管，施工难摸度较大。胳由于本工程建杏筑周围场地很民小，因此考虑草采用桩基埋管还，不足的部分详在地面建筑空我地采用垂直埋茄管补充。埋于宁桩基中的地埋仍管型式吓（场堂U艳型蚀或括W改型么冲）和长度均由疮桩基的形状和错深度决定。通圈过对当地土壤饮换热的测试，劈可撞确阅定界U犬，桃W阿，慎U+崖W其，太U+锁U家等各种类型埋作管的每米取热庆量和释热量。夺桩基埋管从桩菠相互之间距离扒及避免交叉师等因素考虑，喜共计有效利用安桩孔环路阁为辱88葬5屿个，室外补垦孔摊30才2捆个，间质距彩5罩米，钻孔深奏度酱6侍0脂米。呈3.曲3焦地埋管水力跟平衡设计警肌哨本工程地埋管卖环路数量大，勉如何合理地进老行水力调节也犬是设计的难点号。各个环路阻仍力损幕失俩Δ泄P认，包括沿程阻搅力损失和局部吼阻力损阴失蒙Δ班P买j拌。群3.3.晚1术各环路沿程阻乏力损朴失原Δ咳P载m解计算程各环路沿闪程阻力损设失迷Δ肥P叹m证（毫米水柱）哲=iL发，检式中同i脸－塑料管水力债坡降（毫米水渗柱丰/鬼米）；口限求L赞－各环路总长睬度（米）；年塑料管水益力坡降，可近饭似按下式计算棋：宋肉i扒＝决0.0009刚5×1000减×G蹄1.774停/dj弹4.774非，言式呀中回G包－每个环路流洞量油（疑m侵3梅/踪s珠）蜡;茅漠d应j愤－地埋管计算丙内径，本工程私为煤0.020板4裙米。肯3.3.且2机各环路局部阻哄力损插失手Δ端P烘j层计算痒各环路沿辛程阻力损榴失再Δ把P帮j砍（毫米水柱）域=iL窜＇布式中缝i便－塑料管水力争坡降（毫米水串柱鸭/顺米），同上；奇目星L占＇－各环路局念部阻力当量长慕度（米）；悲根据以上公式刺，我们对所有趁埋管环路进行辽详细的水力计沾算，依据计算筑出的阻力数值班进行分组，阻纵力相近的埋管惧划为同组，故以床1查＃楼楼为例，毫地埋管分组详涌见夫表遭2息、蝴表钉3确。不表则2扩叼灵1椒＃楼地埋管分汁组便表龟3罢勾丘2塘＃楼地埋管分膝组菠爆搭本设计采用两侮级分集水器，鄙二级分集水器踏置于各栋楼专与设的窗井内，旱一级分集水器沉置于地源热泵存机房内。分组纵的地埋管环路角首先接入相应胜的二级分集水低器，为了合理雨分配各栋楼的汗水量，在二级陕集水器总管上喷加装平衡阀；者各栋楼地埋管仁二级分集水总于管再接入机房舰内一级分集水新器。这就避免批了环路过多且哨各个环路阻力思相差过大造成运的水力失调现痰象。思地埋管系统图缘见芽图乖1跟。膜图恩1陶筝地埋管系统图挪3.娃4狮土壤热平衡泪从地源热泵系顶统的使用特点斩可以看出，地惠源的热平衡是绘保证系统成功贷持久运行的关彼键。如果热平罚衡受到破坏，险将使土壤温度总发生改变（不翼论升高或降低纵），会严重影蛛响若干年后的喝可靠使用，因桂此地源热泵系凝统的热平衡是住能否成功的关夹键因素。通过老对全年地源热控泵系统向土壤蛋的排热量（主绸要包括夏季的莫建筑需冷量和宽热泵机组的耗谊电量）和全年佳系统从土壤中撤的取热量计算趟发现，就全年用来说，系统夏屑季的排热量将扫大于冬季的取豪热量。故本工漠程采用了带热挪回收的地源热汁泵机组，夏季钳利用制冷机的告冷凝废热（这像部分热量本来我是要排到地下壁土壤中去的）省来制取免费的清生活热水，既堡免费得到了供轮住户使用的卫匙生热水，又减掠少了系统对大毅地的热排放，聋有利于解决南快方地区夏季放雕热量大、冬季淋取热量小的土半壤热平衡问题舟。4结语嫩4.1速烛目前国内采用陆顶棚辐射结合扎置换新风为末言端的高舒适低般能耗住宅还有台北京锋尚国际蓄公寓和北京当棚代万国藏城火MOM喜A仅，但朗诗国际己街区是目前国毙内规模最大的寄尝试桩基埋管奋系统的工程。辞而本工程的实可施，可扩展地凝埋管式地源热束泵系统在中国昼南方的应用前穴景。纤4.2月辰由于本系统是甩在人口密度较许大的住宅常年件连续运行，故像土壤的全年热灰平衡计算和热消响应试验是必国须格外重视的估两个问题。而纸在热平衡计算签中，必须了解稀整个系统全年带运行的逐时冷顽、热量参数，牺因此，全年负刑荷计算必不可虑少。栋4