城建学校新校区地源热泵中央空调系统监测与控制1概述11工程概况.PDF

城建学校新校区地源热泵中央空调系统监测与控制 1.概述 1.1 工程概况 城建学校新校区地埋管地源热泵空调系统，负责行政搂、图书馆、技术教育中心、大学生活动中心、 食堂、学生宿舍的夏季空调供冷和冬季空调供暖的能量供应，并用作研发楼空调系统的备用冷/热源。 校区地埋管地源热泵中央空调系统，夏季供冷设计负荷5336kw，冬季供暖设计负荷3882kw。 地埋管地源热泵空调系统是以岩土体为低温热源，由水源热泵机组、地埋管地热能交换系统、建 筑物内终端设备和监测控制系统等组成的夏季供冷/冬季供暖的空调系统。 1.2 地埋管地源热泵空调系统基本原理 地埋管地源热泵系统是以土壤岩土体作为热泵机组的低位热源，热泵机组以消耗少量的高品位能 源从低位热源中吸取能量，并传递给高位能源。热泵机组输出的高位能源是从低位热源中提取的能量 与机组产出的高品位能量之和。所以地源热泵系统是绿色节能装置。热泵机组冬季从岩土层中吸取热 量，夏季向岩土层中排放热量(吸取岩土层中的冷量)，实现从低位热源中吸取能量满足建筑物冬季供 暖和夏季供冷的需求。 1.3 地热能的资源调查 地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地状况及岩土地质条件调查，并应对浅层地热能资源进 行勘察。 地埋管换热系统勘察应包括下列内容： ⑴岩土层结构； ⑵岩土体热物性； ⑶岩土体温度； ⑷地下水静水位、水温、水质及分布； ⑸地下水径流方向、速度； ⑹冻土层厚度。 当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积大于等于5000 ㎡时，应进行岩土热响应试验。岩土热响 应试验测试过程应符合下列要求： ⑴岩土热响应试验应连续不断，持续时间不宜少于48h； ⑵试验期间，加热功率应保持恒定； ⑶地埋管换热器的出口温度稳定后，其温度宜高于岩土初始平均温度5℃以上且维持时间不应少 于12h； ⑷地埋管换热器内循环水流速不应低于0.2m/s； ⑸试验数据读取和记录的时间间隔不应大于10min。 1.4 城建校新校区土壤资源调查 为对新校区使用地埋管地源热泵空调系统的适宜性进行评价，在拟设地埋管换热器的场地钻了2 个测试孔，对土壤岩土体资源状况进行了测试调查。 经过对2 个测试孔的钻探和热响应测试，测得从自然地表下 10m～20m 至竖直地埋管换热器埋设 深度范围内，岩土体的初始平均温度(岩土常年恒定的平均温度)：1#测试孔为 18.9℃，2#测试孔为 18.8℃，岩土的初始平均温度为18.85℃。 对项目所在场区测试孔中的地埋换热器进行一定时间的连续加热，测得循环水的温度变化数据，根 据循环水流量和施加的加热功率，经计算得出岩土体的换热量、土壤导热系数等热物性参数，见下表。 岩土的热物性参数 夏季换热量 w/m 冬季换热量 w/m 平均导热系数 (w/m.k) 测试孔位 1 号测试孔 47.83 33.03 1.73 2 号测试孔 46.49 32.10 1.66 1/13 平均值 47.16 32.57 1.695 测试调查结论： (1)根据工程场地内试验井孔钻探所得地层柱状断面资料，地下85 米深度范围的地层，岩性以黄 泥、砂砾、黑砂泥层和白砂泥层为主。钻孔设备现场打孔较为顺利，该种地质适合钻孔打井设置竖直 地埋管换热器； (2)岩土的综合导热系数(1.695 w/m.k)较高，适合作地埋管地源热泵系统的低温热源； (3)资源调查提供的热物性参数，可作为竖直地埋管换热器的设计依据。根据建筑物的空调负荷 和热泵机组性能参数，可设计竖直地埋管换热器的孔数、孔深和间距。 2.地埋管地源热泵空调系统组成 城建学校新校区地埋管地源热泵中央空调系统，由4 台满液式单螺杆水冷水源热泵机组(其中 1 台为全热回收机组)、4 组竖直地埋