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浙江省建筑设计研究院 施春燕 姚国梁
摘要:本文分析了浙江某地下商业建筑的特点,对三种冷热源空调方式进行了经济分析比较,并介绍了地源热泵系统在本项目中的设计运用。
关键词:地下建筑 可再生能源 地源热泵系统
0 引言
随着我国经济的发展,对能源的需求不断增加,对可再生能源的利用开发被提到了议事日程上,国家相继出台《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能管理规定》、《建设部建筑节能“十五”计划纲要》、《地源热泵系统工程技术规范》等一系列法规、政策、并安排专项资金提供财政补贴,大力提倡和鼓励可再生、可持续发展能源的发展利用。
地源热泵系统是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400m深)作为冷热源,进行能量转换的供冷、供热系统。它是以传热介质为载体,通过热泵机组的运行,冬季将土壤的热能传递转移到需供暖的建筑物内部,夏季又可以将建筑物内热量,传递转移到地球浅部地层中去。它充分利用了地下土壤常年温度相对稳定的特点,提高了系统运行效率,是高效、节能、环保的一种空调系统。本文通过浙江某地下商业建筑项目,分析探讨了地源热泵系统的运用及与其它空调冷热源方案的比较。
1 工程概况
本工程地下中央商务区位于中央花园的下方(见图1)。工程总建筑面积为56390m2,共地下2层。其中地下一层主要为精品商业街及地下机械停车库,地下二层主要为停车库及设备辅助用房,并设有4个人防区。建设地属于冬冷夏热地区。
到本工程四周有较大的绿化区域,有充足的室外面积用于埋设地埋管,具备采用地源热泵系统先天条件。
2 空调负荷特性
本工程空调主要用于地下一层的商业街,上部覆盖大于1.5m的绿化带,具有建筑围护结构负荷小、负荷强度变化小、间断运行、负荷的持续性不高、冬暖夏凉、商场人员较多、夏季冷负荷高、而冬季热负荷小、新风负荷较大等特点。空调使用面积约为1.1万m2,按当地气候参数,夏天空调年使用120d,冬季年使用90d,每天按13小时运行计算。由HDY-SMAD暖通空调负荷计算软件算得本项目夏季最大冷负荷为1600kW,冬季最大热负荷为500kW。无生活热水负荷。根据全年动态负荷计算的结果,夏季总冷量累计为1560000kWh,冬季总热量累计为390000kWh,见表1。
表1 全年动态负荷表
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
合计
热负荷(kWh)
170625
130000
40625
0
0
0
48750
390000
冷负荷(kWh)
78000
416000
494000
442000
130000
1560000
由于夏季的总冷量和冬季的总热量相差悬殊,本项目以冬季的需热量来选择供热方式,而夏季供冷主要采用高效的水冷式冷水机组方式来解决。
3 空调冷热源选择
3.1 冷热源方案比较
空调冷热源的选择,在空调设计中占有举足轻重的地位,不仅关系到项目的建设成本,还关系到系统的日常运行成本。因此,根据项目的特点、合理地选择空调冷热源就显得尤为重要,有必要对工程项目进行多方案经济分析比较,选择最佳方案。以下对三种冷热源的方案进行分析比较:
方案一:地源热泵+水冷冷水机组,该方案需设置冷冻机房,无锅炉房,消防安全性较好。使用可再生能源,需要有约3500m2敷设地埋管的场地。
方案二:燃气锅炉+水冷冷水机组,该方案需要设置冷冻机房及锅炉房,需设置锅炉烟囱,锅炉房内需设置消防设施、防爆设施。消耗不可再生能源--天然气。
方案三:风冷热泵+水冷冷水机组,该方案需设置冷冻机房,无锅炉房,消防安全性好,风冷热泵运行受室外温度影响较大,冬季低温时机组能效较差。
3.2 一次初投资分析
三个方案的冷热源初投资见表2。
表2 冷热源初投资比较
项目
地源热泵+水冷冷水机组
(方案一)
燃气锅炉+水冷冷水机组
(方案二)
风冷热泵+水冷冷水机组
(方案三)
备注
型号
数量
总价
(万元)
型号
数量
总价
(万元)
型号
数量
总价
(万元)
水冷冷水机组
550kW N:105kW
2台
2×28.5
800kW N:108kW
2台
2×38
550kW N:105kW
2台
2×28.5
合资
地源热泵机组
500kW N:108kW
1台
25.8
0
0
0
0
0
0
合资
风冷热泵机组
0
0
0
0
0
0
600kW N:171kW
1台
77.4
合资
燃气锅炉带换热器
0
0
0
500kW N:1.5kW
1台
22
0
0
0
合资
循环水泵
Q:100m3/h H: 32m N:15kW
3台
3×1.7
Q:140m3/h H: 32m N:18.5kW
2台
2×1.9
Q:100m3/h H: 32m N:15kW
3台
3×1.7
合资
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