混合式地源熱泵系統(tǒng)在合肥某工程中的設計

混合式地源熱泵系統(tǒng)在合肥某工程中的設計分析合肥市熱力工程設計院陳潔.葉倩摘要：近年來，地源熱泵技術(shù)在國內(nèi)外已得到越來越多的應用，我國在《2000-2023年新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要點》等多部法規(guī)中都明確提出要推廣使用熱泵技術(shù)，合肥市對這項新技術(shù)也積極地進行了推進。本文針對合肥氣候及地質(zhì)特點從設計角度分析了“混合式地源熱泵系統(tǒng)”在本地域的應用前景。關(guān)鍵詞：混合式地源熱泵設計應用1前言地源熱泵熱平衡問題是地源熱泵系統(tǒng)的隱患，但是可以通過事先系統(tǒng)的合理設計、優(yōu)良的施工質(zhì)量以及規(guī)范化的運行管理進行規(guī)避。本文從設計的角度，綜合現(xiàn)場條件及測試數(shù)據(jù)，對冬夏季節(jié)的冷熱不平衡率進行系統(tǒng)分析，闡述了“混合式地源熱泵系統(tǒng)”的優(yōu)勢及前景。2項目背景2.1建筑概況該項目位于合肥市，總占地面積為3504m2，建筑功能為辦公。本工程總建筑面積為36250m2,其中空調(diào)面積為29790m2左右，建筑地上27層，地下3層，建筑高度99.4米。大樓夏季設計負荷為3260kW，冬季設計負荷為2030kW。2.2地下?lián)Q熱孔換熱量測試2.2.1地下?lián)Q熱孔的鉆井深度在鉆孔的過程中，每隔一定深度采集地質(zhì)樣品，分析地質(zhì)成分，為回填料的配置提供依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場勘查的結(jié)果，地質(zhì)情況如下：體層序技深度沉（m將）改土名斷①旦0~弊8鼠粘土暴②邀8~錢17勞粉質(zhì)我粘土傅③講17怒~2役1品強風屑化（眾夾礫是石）尼④核21蠟~3收9等中風西化巖溜⑤馬39譯~4和3株強風紋化巖功⑥形43許~5傅6址中風谷化巖貍⑦啞56抖~6事5邪強風復化巖65m以下為巖石層。從本次測試的鉆孔過程中可以看出，17～65m內(nèi)為風化巖，鉆井難度適中，其中有3m的夾礫石層，鉆井難度增大，在65m以下為巖石層，鉆井難度較大及費用較高，綜合考慮換熱孔的鉆井難度、換熱孔的占地面積及水平聯(lián)絡管的施工費用，本項目土壤換熱器換熱孔的設計深度推薦為65m。2.2.2試驗井數(shù)據(jù)聽實驗渾井碧1#群2#困形式桐W茶型葛并聯(lián)圣雙蠅U籠垂直沈井深白(m沫）氧56慶6必3襪垂直索管全漲長(亭m）華22剝4龍25三2蠟回填頃材料壤下部灘含6錘%膨勿潤土椒的原雀漿，準回填估方式蘋采用恒底部每壓漿波上部懷15戰(zhàn)m肥采用幫黃沙強手工考回填酸安裝務方法閣機械唉自重孩下管嫁井口牌直徑眼(m仿m)礙13顯0靜PE生管炸外徑滔(m道m(xù))拌25膚25提內(nèi)徑瘋(m棍m)很20周.4脫20袍.4妄連接約管畝供水剛管段程(m店)羽4睬6委回水姐管段嘴(m栗)消4尸6最連接街管全院長(殺m)駁8闖12警保溫晴材料掀20才mm永厚橡表塑?？訙夭难?.2.3測試數(shù)據(jù)分析W型埋管與并聯(lián)雙U兩種埋管方式的變化曲線一致，經(jīng)計算夏季以及冬季W(wǎng)型埋管換熱量均略大，但W型埋管受流量限制，一般只在鉆井深度較淺情況下采用。2.2.4換熱孔測試情況匯總(參數(shù)取值為溫度基本穩(wěn)定后)夏季工況:部換熱揭孔唯單位籌1憐#揀2跪#綱鉆孔糕深度上m逮56朗6異3拐下管走深度塘m盼56伏63委埋管陵形式債W型聰并聯(lián)摩雙U轎填料策下部縣含6江%膨梳潤土聯(lián)的原罰漿，義回填身方式趣采用半底部度壓漿迎；上仆部重15各m衛(wèi)采用壇黃沙瘦手工咳回填迅。氣流量恭m庭3皮/h驅(qū)0.陶80休1.惜2狼進水玻溫度功℃賭36械36均回水對溫度券℃讓32翠.3奪33德.4移平均狡地溫裳℃遼17曲.9逐17側(cè).9陶換熱柏量陪k煎W銜3.參44架3.匠63膝排熱甲量津w/具m孟61蛇.5唉57板.6末銜冬烈季工驢況斷:巷換熱競孔層單位吃1別#只2暑#配鉆孔濕深度護m訓56拘6張3使下管諷深度鴉m靈56移63炭埋管完形式舉W型病并聯(lián)蝶雙U甲填料弄下部叼含6玉%膨翅潤土請的原指漿，老回填筐方式檢采用庫底部司壓漿名；上崖部亂15捕m速采用珍黃沙夾手工繞回填綁。透流量傻m材3湖/h鼠0.套80警1還.2攝進水而溫度示℃授5筐5萍回水孝溫度哥℃益8.浸1鄉(xiāng)7.曠4劑換熱顏量找k芝W預3.聚35沖2.流89爹排熱岔量鄙W胃/韻m耍53練.2吹5披1.彩5伸2慘.2旺.墓5扶土壤旅換熱勿器換掏熱量滔本項槍目巖門土層瀉的原建始溫殊度為毀柴17曾.9泄℃事適中但，適茄宜采諸用土游壤源吸熱泵拼技術(shù)雄。霞土壤丟換熱鍛器進矛水溫亭度夏枕季己3苗6舒℃必；冬做季運著行溫緞度在熄偉5邁℃歷。下為了探對比情，測溉試中忌土壤賠換熱咱器采招用并肅聯(lián)雙厘U話型埋籌管與抓W細型兩島種埋族管方伶式。鑄根據(jù)佳實測茂數(shù)據(jù)膊，事本項雪目建伏議采兵用并數(shù)聯(lián)雙萌U且埋管伍形式就，黑設計繼指標搶為夏錦季散谷熱量居60關(guān)W勻/雅m叛，冬利季取今熱量鵲50仁W各/配m袋。在跌鉆井喇難度煤較大預，埋粒管深滑度低典于嘉55免m司可遮采用傻W瓜型埋其管，旋其單例位沿冷長換追熱量逐的設映計指精標和蘇并聯(lián)可雙衰U漂取襖值一馳致。著在土富壤源積熱泵程系統(tǒng)白實際蟲運行糟中，鄉(xiāng)在尖堡峰負洪荷時訓，地勁埋管狂的進萍水溫焦度可保適當科提高街，埋辮管排析熱能館力提撕高，舅可滿嘗足建瑞筑排役熱要庸求，躍由于儲建筑稱尖峰始負荷棉的時倉間很寫短，鳳夏季豬埋管喜高進唉水溫宿度出路現(xiàn)的參時間允很短推。潑3碌土壤抄熱平講衡運3塞.擴1炊土壤院熱平夜衡對拘系統(tǒng)盈的影魔響書土壤是熱平隆衡是屯關(guān)系辭到系啟統(tǒng)是蛛否能險夠長采期安橡全穩(wěn)賣定運鐮行的否一個竿關(guān)鍵垃性因里素，普本項雹目總柱冷負樓荷大悟于總血熱負鎮(zhèn)荷，澡又因躲為制警冷工呆況運輝行時倆間大估于制虎熱運仗行時盼間，玩以至犁于放撐熱量尿遠遠討大于抓取熱矛量，果長期鑄運行不后，廉地下畝土壤易/政巖石餃溫度類將逐針漸上野升（葉術(shù)語類稱為折：熱頌堆積惹），視那么丑，制死冷工市況下沸的放遷熱功明率會瀉呈現(xiàn)強衰減俯趨勢叔，系理統(tǒng)制勺冷工魂況的修出力洋勢必蔬會越鞠來越申小，沙當?shù)孛巯聹卣鞫壬鲜采街б欢ㄋΤ潭攘鲿r，撞系統(tǒng)塌便無誰法運收行唯，釋并且警，鴿本項踐目占景地面競積僅會35立04幫m們2潛，按猶實測揀換熱貪孔換洲熱量眾來計冒算，訓完全側(cè)依靠況土壤麗換熱長器不倦能滿泉足其折冬季搖負荷朝。鄰因此貿(mào)完全礎(chǔ)采用揮土壤征熱泵絲系統(tǒng)演供冷廊供熱攻不能次滿足攔長期圓運行撇的需蒼要，坊需有吉其他疊輔助挺的方頓式來煎進行鋤調(diào)節(jié)凱，才會能保恰證系張統(tǒng)的兇長期現(xiàn)穩(wěn)定煙運行盈。痕3彈.2揮土壤象熱平珍衡解混決措玩施編本方堂案采禍用洋混合準型冷紗熱泄源，姿土壤衛(wèi)換熱分器滿差足冬雅季報一部唇分骨負荷斧，還貞有夫不足式部分奔由閃市政鋼熱力扭管網(wǎng)蒜提供永；夏蔬季覆一部凳分照負荷育由土淡壤換螞熱器軋滿足均，另健一部計分負系荷頃采用涌冷卻怎塔進團行輔楚助冷竭卻保社持土戰(zhàn)壤熱按平衡肚。捉3撥.勒3徹系統(tǒng)否設計褲說明衫本工嫁程設但計的續(xù)系統(tǒng)刷主要炊由地基下埋滿管換殖熱系郊統(tǒng)、礎(chǔ)城市雷集中雨供熱客管網(wǎng)肉輔助泳加熱街系統(tǒng)朋及冷堅卻塔呆輔助紐散熱淘系統(tǒng)腐三部顧分筑組鴿成僅。焰該混付合系問統(tǒng)的糧工作央原理飽是冬陸季利庭用埋梯地盤皇管從短土壤陡中取脈熱琴以及小以城孔市集飲中供扮熱管慧網(wǎng)蒸糠汽為綱熱源震經(jīng)過緞板式焦換熱百器蒸提取溫于后向熄房間啊供熱績；夏載季室器內(nèi)余誓熱的茫排除福由埋登地盤陶管向毯土壤筑中放英熱與搏冷卻它塔的何散熱病來共親同承閃擔，損根據(jù)玩監(jiān)測掉的土津壤溫具度來受切換聾散熱瞎系統(tǒng)灶，攀實現(xiàn)屯全年捕埋地廉盤管巡從土高壤中供的取喉熱量頸與向拼土壤左中的乘排構(gòu)熱量抽的大獸致平筑衡。徒4壓輔助近加熱返設備考及輔頸助散高熱設勵備主散要參熄數(shù)計救算妥4疫.1菠冷卻奉塔計雨算離埋管尖可滿安足夏飽季的修空調(diào)香制冷養(yǎng)負荷稿為：器87冠7儀.5贏k偽W；狀需要車冷卻煙塔滿并足不帆足部砍分，勁即：笑2披33五2.枝5勾k局W；伸冷卻頁塔散企熱量紀約為畏2訂80糊0竟k占W；霜設計表冷卻沉效率目較高僻的開途式冷磨卻塔振，共時需冷粘卻水悶量澤4章80挺m羅3合/h煮。規(guī)因此陰，設立計兩海臺老25遺0蜻m吉3萬/h橋冷垃卻塔詞，在隆夏季艦高峰攝負荷漁時開緞啟對脖應其摩中兩圍臺制若冷主踩機，亞或在拜平時著運行繼，控燙制地加下土濤壤熱烏平衡葉，具蜜體運瀉行方衣式需意根據(jù)嗓實際稠制冷宰主機行，或冷在平化時運須行，餐控制鞠地下榨土壤趙熱平姜衡，廈具體辭運行副方式蝕需根撓據(jù)實鋪際的義運行黑工況擾作調(diào)舊節(jié)。厘4鳴.2榆熱力唉管網(wǎng)徒計算項埋管奉可滿噴足冬名季的子空調(diào)蒜制熱妹負荷常為：疏58臣5揪k分W；蒜需要講熱力爛管網(wǎng)今滿足段不足債部分遼，即肅：1腸44不5軌k篩W；共熱力趣管網(wǎng)辮需熱腳量約煤為1顧44截5科k叮W，票考慮肢90釣%熱半效率資，需晚熱量離約為膜16肥00另k賀W。貌因此升，設值計城憂市熱角力管荷網(wǎng)提亭供0宜.賴6郵MP適a的羽飽和今蒸汽朵壓力篇，在慨平時掉運行貼。慚5效主要鑼技術(shù)把優(yōu)點壯5芒.配1秧占地廁面積筆小、辣節(jié)省排初投楊資柿地源及熱泵緞系統(tǒng)后初投區(qū)資的焰大小回主要相取決離于地唯下部洋分。朱合肥鑄地區(qū)刷屬于闊夏熱暮冬冷地地區(qū)誰，若紹不采鑄用犁輔助棒散熱位設備醉以及毛輔助愿加熱膛設備彎而尊采用拿單獨園的賄地源紀熱泵拐系統(tǒng)擦，則男其地氧下埋淺管的招設計各長度筐過長垃，占洪地面灘積也滑較大伴，初句投資他增高寧；另拾一方燕面會蓄造成覺埋管催在土姻壤中拾取熱何量和柳排熱捎量的味不平小衡，僵使得棋熱泵肌長期秩運行委性能宜惡化溪。獎冷卻腐塔－咐城市樂集中總供熱蹄管網(wǎng)菊－地岔源熱劫泵系施統(tǒng)潑則可特避免飯這一薪問題蝦，它租是冬踐季鵲部分籃熱負健荷坊由城皇市集充中供懂熱管泉網(wǎng)滿搬足吸，夏很季多顧余的彈散熱孤量通噸過輔愚助散侍熱裝示置冷桐卻塔心來完堤成，償從而度大大勉減小聯(lián)埋管撕長度挎及孔姑域面右積，撫降低舌其初皆投資貨。輪5柱.暴2勿運行違費用真低、肯節(jié)能夕效果輪顯著仰尚湯由于擦冷卻疑塔－雄城市吵集中湯供熱鴨管網(wǎng)嬸－地興源熱躺泵系毯統(tǒng)采餓用了辜輔助恒散熱說設備客以及稿輔助似加熱若設備軋，可漿實現(xiàn)喚土壤飼內(nèi)部物取熱下量和脫排熱痛量圖的基騎本平飄衡，才從而鏟消除伶了地值下土挪壤熱食堆積尊造成餓的溫潑升繩。腫與單綿獨摸地源兵熱泵第系統(tǒng)磚相比掉，它路可以撿降低廁夏季陸空調(diào)之時熱雙泵刷冷卻薯水席進口選的溫騎度，刷在室寬內(nèi)側(cè)鞋蒸發(fā)瞧溫度聞一定片的條坊件下迷，減句小了砌冷凝寶溫度圾與蒸催發(fā)溫皂度的衣溫差飾，從侮而提賊高了來熱泵籌機組過的性姑能系股數(shù)及葬其運虜行效判率，翻達到聲節(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