桩埋管地源热泵+蓄能空调系统设计研究和运行能耗分析.ppt

桩埋管地源热泵+蓄冰空调系统的设计及能耗分析 南京城镇建筑设计咨询有限公司 绿色建筑技术应用研究中心 2012.10 一、前 言 一、前 言 地源热泵技术是目前较为成熟的供暖制冷技术，可冬天供热，夏天制冷，具有高效节能、环境污染小、运行稳定可靠、运行费用低等优点。 与此同时，地埋管换热器较大的占地面积及钻井埋管高额的施工费用在一定程度上也制约了其广泛推广，特别是在寸土寸金的城市中心，建筑高度与建筑占地面积的比例越来越大，成为了采用这一节能技术的瓶颈。因此，利用结构桩埋管的换热器形式就显得尤为重要。 一、前 言 一、前 言 二、工程概述 二、工程概述 2.1 工程情况： 该项目为地产商开发的综合性写字楼建筑，位于南京河西新城区。该建筑地下2层，地上19层，地下1～2层为停车库及员工食堂，1层为物业管理用房及银行，2～4层为餐饮、娱乐，其他层为办公建筑。地上建筑面积49416m2，地下建筑面积21411m2，总建筑面积70827m2，总用地面积13800m2。分主楼与辅楼两个部分。主楼建筑面积45006.59m2，空调面积38223.56 m2。 由于受到埋管等因素的限制，采用桩基埋管的地源热泵及蓄冰空调的建筑面积仅为14597.61m2，包括地下1层员工餐厅，1层物业用房、大堂，2层营业性餐厅及16～19层办公用房。其他部位采用多联机空调系统。 二、工程概述 二、工程概述 2.2 围护结构的建筑节能设计 建筑外围护结构采用外墙外保温系统，干挂石材，内贴30mm厚挤塑聚苯板于外墙上，外墙传热系数K值为0.79[W/(m2?K)]；外门窗采用断热铝合金型材，中空低辐射玻璃，K值达到了2.0[W/(m2?K)]；屋面铺设40mm厚挤塑聚苯板，K值为0.61[W/(m2?K)]。对容易产生热桥的部位做保温处理。同时还采用了立面窗栅上外遮阳技术。 二、工程概述 2.3 空调末端情况 空调末端采用风机盘管+新风的方式，新风采用带冷媒的转轮热回收新风机以便回收排风能量。 二、工程概述 2.4 地质情况 该项目场地位于南京河西地区，地貌为长江漫滩。根据野外钻探鉴别、现场原位测试及室内岩土试验成果综合分析，场地岩土层分布自上而下分别为：0.5~59.1m为杂填土、素填土、淤泥质粉质粘土、细砂；57.2~62. 5m为粉质粘土混卵砾石，卵砾石含量约15~20％左右，粒径2~5cm大小不等；59.3~63.1m为强风化泥岩、泥质粉砂岩； 60.7~70.5m为中风化粉泥岩、中风化泥质粉砂岩。 三、冷热负荷的确定 三、冷热负荷的确定 3.1 全年负荷的确定 采用全年空调负荷分析软件，得出全年负荷如下图。 三、冷热负荷的确定 3.2 典型设计日逐时冷热负荷的确定 根据南京地区室外气象设计参数及业主对室内环境的要求，夏季设计最大冷负荷为1303.62kW，峰值热负荷为1007.76kW，各时段负荷分布如图1所示（18点以后考虑为加班负荷）： 三、冷热负荷的确定 四、工程桩内埋管换热的研究 四、工程桩内埋管换热的研究 地源热泵系统中，地下换热器常见的埋管方式为水平埋管式和垂直埋管式。长江三角洲大部分地区的浅层土是软土，属第四纪沉积层，承载力差。该地区内高层建筑的基础普遍采用桩基，尤其以钻孔灌注桩居多。 因此，地源热泵在有条件时宜采用工程桩内埋管的方式。该方式具有占地较少，换热能力高；减少钻孔和埋管费用低等优点。 目前常用的桩内埋管有垂直埋管和螺旋埋管两种方式，根据调研，螺旋埋管受到起重机具和成品保护等因素的制约，在国内成功率较低。因此本项目采用的是灌注桩垂直埋管的方式。 四、工程桩内埋管换热的研究 本工程在桩径800mm，钢筋笼内径700mm 的灌注桩内采用垂直埋管的形式，即埋入桩基的U型管一进一回形成环路，通过桩与周围大地进行换热。lm以下地下土壤温度仅受年平均气温影响，不再受日平均气温影响，这对热泵运行非常有利。桩埋管地源热泵系统夏季在土壤中蓄热，冬季从土壤中取热，这样冬夏季循环使用，形成了绿色热泵技术。 四、工程桩内埋管换热的研究 垂直桩埋管系统中存在的施工难点： （1）工期紧：要求施工进度追随桩基施工进度。 （2）现场施工面不足：由于桩基施工全面铺开，土方堆放占用场地，大型机械进出较多，留有施工面小，难以开展大规模施工。 （3）下管难度大：由于只能在钢筋笼内壁和混凝土导管之间下管，距离狭小，不易保证成功率。 （4）成品保护：桩基施工都为大型机械开挖，对地埋管很容易造成损坏，特别是截桩施工，成品保