地下水水源热泵区域供热供冷系统设计.pdfVIP

地下水水源热泵区域供热供冷系统的设计 新疆建筑设计研究院 王绍瑞 摘要 吐鲁番市 66.5 万平方米的居住示范区，采用地下水水源热泵为冷热源的系统设计面 临着诸多问题和挑战。根据当地气候特征和区域供热供冷特点，在地下水取水、回灌、水温、 和水量获得保证的条件下，我们在设计上采取一系列提高系统能效的措施，包括尽量缩小水 源热泵系统的作用半径，并采用高效循环泵，控制输送水泵的耗电输热比；选择水源侧大温 差且高效的热泵机组，优化机组设计参数等。实施方案在注重节能效益的同时也使系统的经 济性有所提高。 关键词 地下水水源热泵 区域供热供冷 系统能效 0 引言 吐鲁番市新区位于吐鲁番市老城区东部，新老城区相距 5km。新区总建筑面积 150 万m2， 于 2008 年启动建设。新区总体规划设计确定了以可再生能源应用示范作为建设的主导方针， 并根据当地资源条件情况，明确了以太阳能、浅层地热能为核心的应用发展方向。为此，实 施了大规模建筑屋面光伏发电、太阳能生活热水系统的建设。 在总体规划的基础上，中国建筑科学研究院完成了可再生能源供热供冷规划方案的制 定。根据新疆水力水电勘测设计研究院地质勘察研究所提供的水文地质测试实验报告结果及 岩土热物性参数测试结果，新区可再生能源供热供冷规划方案对浅层地热能资源条件及应用 方式做了较为详尽的论证，对可供选择的地下水源热泵和土壤源热泵应用方案做了技术、经 济对比，并进一步明确了以地下水水源热泵为主要应用的指导原则。方案对区域供热供冷的 技术形式、优点也做了充分的分析和介绍。方案对新区供热供冷实施方案的确定起到了极为 重要的指导作用。 新区居住示范区建筑面积 66.5 万 m2，最终确定以地下水水源热泵区域供热供冷系统作 为实施方案。本文将对实施方案中采取的提高系统能效的措施进行介绍。 1 居住示范区气象特点及建筑概况 1.1 气象特点 吐鲁番夏季炎热干燥，35℃以上气温可持续 165天，40℃以上气温可达 50天，素有“火 州”之称。该地区夏季空调室外计算干球温度为 40.3℃，湿球温度为 24.2℃，冬季供暖室 外计算干球温度为-12.6℃，供暖天数 118 天，供暖期平均温度-3.4℃。 1.2 建筑概况 居住示范区化分为 A～E五个区块，总建筑面积 66.5 万m2，其中住宅面积占 89%，小型 商业、学校、幼儿园等面积仅占 11%。住宅均为四层单元式，公建层数为二至四层。 吐鲁番夏季炎热，有供冷需求；冬季寒冷，有供暖需求。建筑供暖平均热指标为 50W/m2， 供冷平均冷指标为 65 W/m2 。根据供冷供暖需求，新区建筑普遍采用以风机盘管为末端的空 调供冷供暖方式。 2 提高区域供热供冷系统能效的措施 2.1 冷热源站规模及作用半径的确定 吐鲁番新区居住示范区采用地下水水源热泵区域供热供冷系统。地下水水源热泵系统不 同于其他常规冷热源方式，含有水源侧和用户侧两个输送系统，两个输送系统的能耗都不可 忽视。 居住示范区地下水静水位埋深在 80～100m，设计动水位降为 5m。如此深的地下水位必 将加大水源侧的输送能耗，从而影响热泵系统的综合能效。为了抵消地下水埋深给系统综合   1 能效带来的影响，有必要在系统作用半径和热泵机组能效方面采取补救措施。 按新区总体规划设计，居住区的冷热源站是结合区块内公建来设置的，但实际上在开 工建设阶段，住宅是先期建设完成的，公建作为后期建设项目。为保证住宅能够按期供热供 冷，冷热源站也必须在公建建设之前建成并投入运行，这样，冷热源站需要重新选址。重新 选址考虑了冷热源站土建及设备投资、用户侧及水源侧管网输配能耗、运行费用、水力平衡 等因素，以尽量缩小系统作用半径为原则。经与当地规划部门充分沟通、密切合作，最终确 定了四个站点，每个冷热源站作用半径不大于 500m。 各地块所设冷热源站服务面积为：A5 地块站，14 万 m2 2 ；B7 地块站，18 万 m ；E1 地块 站，16.5万m2 2 ；E2 地块