華東地區(qū)

徐州某高檔小區(qū)地源熱泵系統(tǒng) 投資回收期只需5年

本項目位于江蘇省徐州市,建筑用途為高檔小區(qū),共17棟住宅樓,均為高層建筑,總建筑面積為189 780.99 m2,其中住宅建筑面積138 288.20 m2,配套用房3 220.79 m2。


通過軟件對該小區(qū)進行全年逐時負(fù)荷模擬計算,得出夏季空調(diào)冷負(fù)荷為8 351 kW,冬季熱負(fù)荷為6 149 kW,單位面積冷負(fù)荷指標(biāo)為60.39 W/m2,單位面積熱負(fù)荷指標(biāo)為44.47 W/m2小區(qū)全年逐時負(fù)荷如圖1所示。


徐州某高檔小區(qū)地源熱泵系統(tǒng)-熱泵系統(tǒng)供熱制冷-地大熱能

 

以此負(fù)荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)可計算得出:若只采用地源熱泵小區(qū)供冷供熱,夏季地埋管需要向土壤釋熱10 158 680 kW·h, 冬季地埋管需要從土壤中吸熱6 648 806 kW·h, 冬夏季吸熱、釋熱量不平衡率高達(dá)52.8%,因此夏季必須增加冷水機組作為輔助冷源平衡地埋管的釋熱量。


該小區(qū)夏季冷源地源熱泵和冷水機組,設(shè)置冷卻塔為冷水機組提供冷卻水,冬季熱源為地源熱泵和真空燃?xì)鉄崴仩t,冷水機組和真空燃?xì)鉄崴仩t作為輔助冷熱源。


為保證系統(tǒng)能效和冬夏季吸釋熱平衡,冬季優(yōu)先運行地源熱泵,鍋爐作為調(diào)峰熱源,在地源熱泵供熱量不足時開啟;夏季考慮到熱泵能效和冷卻塔的冷卻效果,供冷初期和末期,室外氣溫相對較低時應(yīng)優(yōu)先運行冷水機組,冷卻塔室外濕球溫度控制點在21~23 ℃之間。

 

地源熱泵冬季需要向小區(qū)供熱4 919 kW,可估算出冬季地源井從土壤實際取熱3 976 kW。由巖土熱響應(yīng)報告可知,徐州地區(qū)地源井冬季每延米吸熱量為46 W/m, 地源井的有效深度為100 m, 可計算得:當(dāng)?shù)卦淳袚?dān)小區(qū)80%的熱負(fù)荷時,需要打井865口,考慮到地源井的群集效應(yīng)和施工折損,另取群集系數(shù)1.15和施工余量系數(shù)1.1對地源打井數(shù)量進行修正,實際施工過程中應(yīng)打井1095口。


徐州某高檔小區(qū)地源熱泵系統(tǒng)-熱泵系統(tǒng)供熱制冷-地大熱能


通過對徐州市某住宅項目地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計進行分析,得到如下結(jié)論:

1) 地源熱泵系統(tǒng)在工程設(shè)計過程中應(yīng)重點考慮土壤全年熱平衡情況,冬夏季吸釋熱量失衡時應(yīng)增加匹配的輔助冷熱源;

2) 南方地區(qū)輔助冷源的選型應(yīng)注意校核地源熱泵夏季實際制冷量,該值直接受地源井打孔數(shù)量影響;

3) 通過計算運行系數(shù),可初步預(yù)測設(shè)備的運轉(zhuǎn)與空置情況,可作為實際設(shè)計過程中的參考指標(biāo);

4) 地源井打孔數(shù)對系統(tǒng)初投資與運行費用有較大影響,應(yīng)結(jié)合項目具體情況確定。


地源熱泵系統(tǒng)在設(shè)計過程中除應(yīng)滿足建筑負(fù)荷需求,地埋管換熱器與土壤的全年換熱量還應(yīng)達(dá)到熱平衡要求,并兼顧系統(tǒng)經(jīng)濟性。


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