203土壤源热泵空调系统在北方地区的应用性研究.docx
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1、土壤源热泵空调系统在北方地区的应用性研究摘要:随着空调的日益普及,建筑耗能迅猛增加,能源和环保问题愈来愈成为人们所关注的焦点。壤源热泵空调系统作为一种高效、环保的可再生能源利用系统,为建筑节能提出了一个新的发展方向。本文以天津为北方气候代表区的研究地点,结合动态模拟的方法,采用DeST模拟软件对天津市某办公楼的全年动态负荷进行计算。选取几种常用的冷热源系统与土壤源热泵空调系统在能耗、对环境的影响和经济性等方面进行比较,为今后实际工程中土壤源热泵系统的合理应用提供参考,使土壤源热泵这一新技术能尽快地在我国北方地区得到推广。关键词:土壤源热泵,负荷计算,环境影响,经济性分析Abstract:Wit
2、h the popularization of air conditioning and development of the architectural energy consumption, the issues of energy and environmental protection have become the focus which people concerned. As an efficient and environmental renewable energy using system, ground-source heat pump provides a new de
3、velopment direction for the architectural energy conversation. Beginning with the study of the climates of Tianjin which represent the climate in north of China, this paper used Dest software to figure out the figures out dynamic load during the whole year for an office building in Tianjin, with the
4、 dynamic simulation. Some common heating and cooling systems were compared with ground-source heat pump in energy consumption, impact of the environment, economy and so on. The study provides a reference for the reasonable application of the ground-source heat pump system in the practical project so
5、 as to cause the rapid popularization of the ground-source heat pump in north of China.Keywords:soil source heat pump, load calculation, environmental impact economy analysis 基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAJ03A06-6)1、前言土壤源热泵技术自上世纪末作为国家“十一五”科技攻关计划从美国引进以来,作为一种有益环境、节约能源和经济可行的建筑物供暖与制冷的新技术,土壤源热泵正逐渐被用户认识和接受。它
6、是利用地下浅层土壤温度相对稳定的特点,通过热媒介质来获取土壤内能量的新型装置。本文通过前期对天津市土壤源热泵系统应用概况进行的调研,使用DeST软件对天津市典型办公楼全年的动态负荷进行模拟计算,根据我国能源现状,将几种常见的冷热源方案与土壤源热泵系统进行分析比较,用动态费用年值法评价了各系统方案经济性的优劣,以期为我国北方地区土壤源热泵空调系统的应用和推广提供依据。2、天津市土壤源热泵系统应用概况天津市推广土壤源热泵基本上可以分为两个阶段,即20002004和2004至今。2004年以前,天津市土壤源热泵推广面积约为16万m2,主要集中在小型土壤源热泵应用项目上(如天津梅江综合办公楼、津晋高速
7、公路收费站、天津港项目等),2004年以后,随着一系列示范工程的成功开展,尤其是5000m2以上单体建筑土壤源热泵工程中,土壤源热泵系统与普通中央空调模式相比,节能效果十分明显1 。3、天津市冷热源系统的研究根据前期对天津市土壤源热泵应用情况的调研,以天津市一栋六层的办公楼为例,采用DeST模拟软件对该建筑全年的冷热负荷进行计算,从而得出建筑物全年的动态能耗。为后期各种冷热源方案与土壤源热泵系统的比较提供数据基础。3.1 动态负荷的计算3.1.1 建立模型基于对办公楼的实际调研数据,测算模型的基本设定参数如下:该楼共六层,层高3.8m,南北朝向,建筑面积10000m2,具体模图1 测算模型Fi
8、gure 1 calculation model3.1.2 负荷计算夏季:室内设计温度为t=25,=50%;冬季:室内设计温度为t=20,=50%。员工的工作时间为8:3017:00,人员密度为0.1人/m2;新风量标准是每人30m3/h;电脑、复印机、打印机的发热量为15W/m2,同时使用系数为0.6;照明负荷为20W/m2,同时使用系数为0.5;该办公楼测算模型的基本围护结构的设定参数如下表表1 测算模型设定参数Table 1 The setting parameters of calculation model370mm实心粘土砖1.6w/m2.k加气混凝土保温屋面0.8w/m2.k单层
9、实体木制门2.9 w/m2.k双层钢窗4.0 w/m2.k由于天津属于寒冷地区,办公建筑晚间需要考虑值班采暖,设定晚间值班采暖温度为5,再根据天津地区典型气象年室外气象参数(如图2)计算出建筑物全年的最大冷热负荷和全年累计冷负荷、热负荷(如表2)图2天津地区典型气象年室外气象参数Figure 2 outdoor meteorological parameter of typical meteorological year in Tianjin表2 建筑负荷统计表Table 2 The statistical table of building load项目统计单位统计值总建筑空调面积m2101
10、52.00全年最大热负荷kW851.72全年最大冷负荷kW687.85全年累计热负荷kWh652837.49全年累计冷负荷kWh854346.94采暖季热负荷指标W/m221.01空调季冷负荷指标W/m224.733.2 对比方案的确定根据天津的气候条件,和前期对天津供暖系统的调研结果,选用以下几种适合天津的常用冷热源方案进行比较。方案1:空气源热泵系统;方案2:电动冷水机组+燃气锅炉;方案3:土壤源热泵;根据建筑物的冷热负荷,选择各系统方案的主要设备,由于本文只比较冷热源其主要包括冷热源系统的差异,因此所选的设备主要包括冷热源机组、冷却水泵、补水水泵等,各方案的设备选型如表3表5。表3 方案
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