南京某街區(qū)地源熱泵系統(tǒng)設計方案

南京XX街區(qū)地源熱泵系統(tǒng)設計方案工程概況XX街區(qū)B1地塊1-6#樓位于江蘇省南京市河西新區(qū)，北臨緯九路、西臨經(jīng)四東路，總占地面積3.0076公頃，為普通住宅。本工程總建筑面積91557.18m2，地上建筑面積為68115.62m2，分為1-6#樓。其中1#、3#、4#為十八層的高層塔樓，2#、5#、6#為七層的中高層塔樓。本工程是采用頂棚輻射和置換新風為末端的高舒適度低能耗住宅，實現(xiàn)了“新風、低噪、舒適、節(jié)能”的住宅功能。頂棚輻射采暖制冷系統(tǒng)承擔室內顯熱負荷，將盤管埋設于每層混凝土樓板內。置換新風系統(tǒng)承擔室內潛熱負荷，通過散熱和吸熱使室內環(huán)境處于舒適范圍。設計思路地源熱泵系統(tǒng)作為利用可再生資源的高能效系統(tǒng)，其發(fā)展備受矚目。它既不會污染地下水，又不會影響地面沉降。本工程位于江蘇南京市，為普通住宅?？偨ㄖ娣e91557.18m2，地上建筑面積為68115.62m2，分為1-6#樓。其中1#、3#、4#為十八層的高層塔樓，2#、5#、6#為七層的中高層塔樓。末端形式采用頂棚輻射和置換新風系統(tǒng)，實現(xiàn)了新風、低噪、舒適、節(jié)能的住宅功能。頂棚輻射供暖制冷系統(tǒng)承擔室內顯熱負荷，將盤管埋設于每層混凝土樓板內。置換新風系統(tǒng)承擔室內潛熱負荷，通過散熱和吸熱使室內環(huán)境處于舒適范圍。利用TRNSYS對建筑負荷和空調系統(tǒng)的能耗作了典型年8760h的模擬，地源熱泵系統(tǒng)設計在TRNSYS模擬結果的基礎上進行。系統(tǒng)設置2臺地源熱泵機組供給天棚系統(tǒng)，另設置2臺帶熱回收裝置的地源熱泵機組共給新風系統(tǒng)和生活熱水。為降低系統(tǒng)能耗，過渡季設置1臺板式換熱器提供天棚系統(tǒng)冷水，其一次水直接來自地源水。由于本工程建筑周圍場地很小，因此考慮采用樁基埋管，不足的部分在地面建筑空地采用垂直埋管補充。地埋管環(huán)路數(shù)量大，如何合理地進行水力調節(jié)也是設計的難點。筆者對各個環(huán)節(jié)的阻力進行詳細計算，依據(jù)計算出的阻力數(shù)值進行分組，阻力相近的環(huán)路劃分為同組，連接至位于各個樓窗井內的二級分集水器。各樓二級分集水器總管連入機房內一級分集水器，通過一級集水器上平衡閥使各環(huán)路流量相近。XX街區(qū)是目前國內貴某最大的嘗試樁基埋管系統(tǒng)的工程，本工程的實施，可擴展地埋管式地源熱泵系統(tǒng)在中國南方的應用前景。由于本系統(tǒng)是在人口密度較大的住宅常年連續(xù)運行，故土壤的全年熱平衡計算和熱響應試驗是必須格外重視的兩個問題。此外，樁基埋管形式在目前國內地源熱泵工程中應用較少，在具體做法上還存在需要探討的問題，需要在施工過程中逐漸積累相關工作經(jīng)驗。案例解析末端系統(tǒng)設計參數(shù)和空調負荷說明冷熱水供回水溫度末端系統(tǒng)冷熱源由地源熱泵機房提供，頂棚輻射系統(tǒng)夏季所需供回水溫度為18/20℃，冬季所需供回水溫度為28/26℃。置換新風系統(tǒng)夏季所需供回水溫度為7/12℃，冬季所需供回水溫度為35/30℃。室內主要設計參數(shù)見表1表1室內主要設計參數(shù)甲夏季伶冬季秧新風吵量潮/紅（軟m聽3蓬/h.瞧p竭）混溫頌度付/螺℃它相對濕辣度好/豎％疼溫四度宴/露℃敲相對濕贊度備/億％白26邊60共20辣40冶30末端空調系統(tǒng)冷、熱負荷我們利用TRNSYS對建筑負荷和空調系統(tǒng)的能耗作了典型年8760小時的模擬。得出整個系統(tǒng)夏季總冷負荷為2333.71kW，其中，天棚系統(tǒng)冷負荷432.17kW，新風系統(tǒng)冷負荷1904.93kW;冬季總熱負荷為1827.83kW，其中，天棚系統(tǒng)熱負荷654.44kW，新風系統(tǒng)熱負荷1173.42kW?？拥卦凑瓱岜脩傧到y(tǒng)設計釀水系最統(tǒng)設計豈水系肚統(tǒng)設計要玩結合各末安端系統(tǒng)的坦冷熱量要布求、不同掏季節(jié)末端桿空調系統(tǒng)苗的運行模中式、經(jīng)濟克原則等諸掀多因素來液考慮。秤頂棚憐輻射系統(tǒng)私本系攜統(tǒng)設置兩匠臺地源輩熱泵跑機組供給績天棚系統(tǒng)談，單臺制糞冷量距為敞418.勾9k桑W片，制熱量掀為叛420k替W價。通離過秋TRNS濁Y斗S窄對全年能棍耗模擬分告析，我們太發(fā)現(xiàn)在過笛渡季節(jié)，器系統(tǒng)需對抹天棚提供處冷量，為自降低系統(tǒng)臂運行能耗抵，設置一督臺板式換夾熱器提供津天棚系統(tǒng)釣冷水，其前一次水直裕接來自地佛源水?？缰脫Q辜新風系統(tǒng)搏本系富統(tǒng)另設置繩兩臺帶熱域回收裝置艦的主機供幼給新風系鑼統(tǒng)和生活句熱水，單鈴臺制冷量炸為精1000牢.5k易W唯，制熱量聚為杏1202輸k殲W鳴。鳥本伴工程對包括六棟貧住宅樓，堆業(yè)主最初餐提出地源敵熱泵灑機房分別宏設置于六鄭棟住宅樓百地下一層漲設備房內卵的方案，沫但施工圖膊設計過程動中經(jīng)過多豆次專家論榜證和對全址年負荷分兼析計算最谷后確定改棟為一個機階房，其相龜對于六個設機房的優(yōu)冊點有：曉傅計1)城便由于各棟余樓冷熱負膝荷較小，怖故沒有相片應的標況付機排組堆;炊而改為一尸個機房后例能夠使用司標況機組各，降低了剖系統(tǒng)初投硬資癢;易辣遷2)銳憐避免了使罪用六個機芳房時，各克環(huán)路水量昏過小導致扭的沿程阻擦力小，水把泵選型困釋難的問題買。捏地埋墓管鉆孔設活計惠地埋塵管的設計您和施工是橫本涌工程絞中難度最撇大的部分糧，合理地請確定埋管層型式，并抬選取適當時的地埋管貴單位長度奮取熱量和蠶釋熱量是蛾設計的關呼鍵。同時爪應該考慮蹄建筑唇物土建結虧構及其他蔽設施，布淡置地埋孔場時避免與添之沖突。蘆常規(guī)襯的土壤換屯熱器有垂懸直埋管型報和水平埋昌管型兩種卻。垂直埋揚管型土壤陣換熱器占懸地面積少陽，深度方壁向有調劑縮性，愈深超，受大氣窮影響而引航起的波動葉愈小，但爹造價高于緩水平埋管撕，施工難首度較大。職由于本特工程尊建筑帆周圍場地璃很小，因斜此考慮采盈用樁基埋牽管，不足美的部分在群地面久建筑民空地采用銹垂直埋管烈補充。埋渡于樁基中帥的地埋管享型匆式扣(粱U蟻型戒或嘆W第型紐繼)營和長度均膨由樁基的勞形狀和深盲度決定。語通過對當險地土壤換漂熱的測試奪，可確釋定針U永，饑W頂，虹U+樸W啊，淺U+輝U聚等各種類識型埋管的息每米取熱歪量和釋熱腸量。樁基搬埋管從樁思相互之間雜距離及避單免交叉等矮因素考慮請，共計有狡效利用樁榆孔環(huán)路寨為吩88杜5羽個，室外掏補古孔鮮30副2鍬個，間淚距練5訂米，鉆孔寫深瘦度暖6含0閣米。突地埋蠻管水力平擇衡設計撥本如工程筑地埋管環(huán)芝路數(shù)量大想，如何合猴理地進行突水力調節(jié)荒也是設計武的難點。臨各個環(huán)路免阻力損踩失櫻Δ疫P胃，包括沿毀程阻力損仿失和局部堤阻力損額失建Δ琴P盟j疲。巡各環(huán)穗路沿程阻忍力損絲失奸Δ柿P論m跑計拴算教(知三蘋級畫)謎各環(huán)叼路沿程阻妥力損各失預Δ嚴Pm縱(懲毫米水爭柱踐)=i睛L禁，央式哨中代i刷-神塑料管水項力坡猜降聾(耍毫米水炎柱照/恭米狐);辱議嘩L艘-愉各環(huán)路總寇長允度燦(生米偶);侵塑料雞管水力坡?lián)?，可近不似按下式懇計算：癢訂規(guī)i=0.拋0009文5×10膜00×G冶1.77幻4/dj行4.77澇4燕，志式饑中儀G異-棒每個環(huán)路掛流害量誦(壺m3/s話);花忽葛dj的-纖地埋管計辮算內徑，忘本卵工程寺為參0.02錄0笑4凳米。脹各環(huán)誕路局部阻刃力損與失遵Δ碗P被j竹計拐算不(私二韻級戰(zhàn))漸各環(huán)貝路沿程阻不力損療失弄Δ致Pj道(微毫米水肉柱某)=iL遮'歉式照中謊i充-替塑料管水目力坡肯降太(瞎毫米水驗柱奶/桿米揭)流，同份上皺;武溉溫L'臥-麻各環(huán)路局勺部阻力當炊量長犧度贈(味米駝);烏根據(jù)蜘以上公式摟，我們對寬所有埋管瞎環(huán)路進行頁詳細的水劈力計算，推依據(jù)計算搏出的阻力水數(shù)值進行備分組，阻幻力相近的招埋管劃為搖同組，座以塑1俗#伍樓樓為例飼，地埋管貿分組詳見墓表政2撞、米表妄3祖。變表精2環(huán)始息1事＃樓地埋承管分組調表群3病炒褲2攪#在樓地埋管景分組干本設至計采用兩裹級分集水約器，二級麗分集水器志置于各棟否樓專設的摟窗井內，張一級分集董水器置于抄地源皺熱泵退機房內。沉分組的地尋埋管環(huán)路引首先接入?yún)窍鄳亩寮壏旨萜?，為了豬合理分配喜各棟樓的肌水量，在經(jīng)二級集水魚器總管上云加裝平衡沸閥帝;辱各棟樓地衣埋管二級礙分集水總歲管再接入鐘機房內一梯級分值集水器。畫這就避免悶了環(huán)路過動多且各個悠環(huán)路阻力洲相差過大珍造成的水敏力失調現(xiàn)詠象。倚地埋首管系統(tǒng)圖棕見裝圖湊1上。別土壤憲熱平衡伯從地昌源界熱泵臣系統(tǒng)的使亦用特點可械以看出，幕地源的熱由平衡是保威證系統(tǒng)成蘆功持久運慘行的關鍵騎。如果熱黑平衡受到擇破壞，將裝使土壤溫坑度發(fā)生改吳變栗(仗不論升高怨或降攔低市)扭，會嚴重嬸影響若干未年后的可附靠使用，短因此地源槽熱泵尸系統(tǒng)的熱型平衡是能倦否成功的績關鍵因素閘。通過對騰全年地源糠熱泵饞系統(tǒng)向土招壤的排熱冰量殖(繞主要包括兵夏季的霉建筑安需冷量和壇熱泵躺機組的耗怕電姨量冤)漆和全年系鞋統(tǒng)從土壤勻中的取熱雹量計算發(fā)猜現(xiàn)，