地源热泵空调系统在唐山学院的应用_图文

1、地源热泵空调系统在唐山学院的应用唐山学院陈铁王建忠刘永强摘要介绍了唐山学院的地源热泵空调系统。从初投资和运行费用方面将地源热泵空调系统与热网+传统空调系统进行了比较。重点分析了地源热泵系统在校园建筑中应用的优势。关键词地源热泵校园建筑应用优势Ap p li c a ti o n of gr o u n d2s o ur c e h e a t p u m pa ir c o n diti o ni n g s yst e ms i n Ta n gs h a n C oll e g eBy Chen T ie,Wang Jianzhong and Liu Y ongqiangAbst r a

2、ctPrese nts t he ground2source heat p ump air conditioning syste m in Tangsha n College,a nd comp ares it wit h t he heat2supply networ k plus conventional air conditioning system f rom t he asp ects of initial invest me nt and running costs.Emp hasizes t he sup eriority of ground2source heat p ump

3、air conditioning system applied t o camp us buildings.Keywor dsground2source heat p ump,ca mp us building,application,superiorityTangshan Colle ge,Tangshan,He bei Province,China1教学主楼地源热泵空调系统教学主楼位于唐山学院北校区内,分A,B两座,总建筑面积35329m2。采用竖直地埋管地源热泵空调系统进行供热和制冷。1.1地热能交换系统地热能交换系统为两管制竖直地埋管换热系统,在教学主楼前后共钻孔560个,每个钻孔内埋

4、设一个U形管(如图1所示,孔间距3m,管径32 mm,孔深45m。所有的水平地埋管(如图2所示汇集到设在室外的集分水器内。地埋管、集分水器、室内循环水泵以及室内管路系统和水源热泵机组形成一个闭式系统。地热能交换系统注满水后图1 竖直地埋管示意图图2室外水平地埋管施工现场是一个闭式循环,通过循环水和地下土壤换热,将能量在建筑物内系统和地热能交换系统之间进行转换。本工程地埋管总占地面积4000m2,不设机房,可以降低维护管理的工程量和维护费用,可明显降低故障率。1.2建筑物内系统在对建筑空调区域进行合理分区的基础上,为67设计参考暖通空调HV&A C2007年第37卷第2期陈铁,男,196

5、5年10月生,硕士研究生,工程师,处长063000河北省唐山市唐山学院(03152792098E2mail:tdjj2008收稿日期:20060802修回日期:20061025各分区分散布置水源热泵机组(见图3,并分别单独调控,避免不必要的能源消耗,通过各区域温控器对热泵机组进行温度控制,根据室内人员的增减及室外阳光直射、设备发热量等负荷的变化来控制机组的启停,将室温控制在设定的温度范围内,既达到制冷或供热的舒适效果又可以避免浪费能源 。图3水源热泵机组示意图通过网络实现所有机组集中和分散控制,并为各系统单独配电和计量,这样有利于日常管理与节能。为降低教室、阅览室、办公室的空调噪声,在设计、设

6、备生产、系统安装等过程中,采取了送、回风管安装消声静压箱等必要降噪手段和措施,达到了建筑规范对噪声控制的要求。2空调区域主要技术指标(见表13表1建筑设计总负荷空调区域空调面积/m2单位负荷/(W/m2总负荷/kW热泵机组数量/台A楼1337675.21005.979B楼1274373.7939.273东合班教室37012044.41西合班教室37012044.41总计2685975.72034154表2设计参数空调区域冬季设计夏季A声级噪声温度/温度/相对湿度/%标准/dB 教室18222428<60<45电教室18222428<60<45办公室18222428<

7、;60<45休息厅12162630<60<45阅览室18222428<60<40走道12142630<60<50卫生间1214<503地源热泵系统与热网+传统空调系统的经济性分析3.1两种系统的初投资比较3.1.1本工程初投资概算(见表4表3机组设备热泵机组型号单台制冷量/kW单台功率/kW台数/台总制冷量/kW总配电量/kWK J170H/V4610.2836882K J159H/V408.912480107K J108H/V26 6.2410425K J084H/V21 5.548422K J072H/V17.7 4.23323055K J0

8、60H/V14.7 3.340588132K J048H/V12.6 3.02810124K J042H/V10.3 2.577221K L024H/V 5.9 1.5158918K L012H/V 3.10.98393合计1542125489表4一期主教学楼地源热泵工程投资万元项目造价项目造价水源热泵机组263.22竖直管材料47.50室内工程费主干管材料34.0010路水管道循环系统63.00机具使用费 6.00送风管道系统47.88施工费18.00电气系统14.00水电费7.40自动控制11.00设计、管理费60.00噪声处理8.00和利润室外地埋管及施工费税金26.00钻孔及土方费57

9、.20合计663.20 3.1.2热网+传统空调系统初投资热网+传统空调系统初投资约为509万元,其中热网接口及换热站费用:35329m2×26元/ m292万元;管网和散热器费用:35329m2(建筑面积×60元/m2(单位工程造价212万元;分体空调机费用:2046kW(空调负荷/(12kW/台 (每台空调的制冷量×12000元/台(每台空调的单价205万元。3.1.3两种系统的初投资比较由上述内容可知,与热网+传统空调系统相比,地源热泵增加的初投资成本为663万元-509万元=154万元。3.2两种系统的运行费用及效益分析(见表5表5运行费用对比分析地源热泵

10、热网+空调(估算值冬季运行费用/万元33.44105夏季运行费用/万元13.58(估算值24维护费用/万元22合计/(万元/a49.02131注:以地源热泵夏季115个月运行费用8115万元为依据,估算整个夏季(215个月运行费用为13158万元。由表5可知,两者运行费用差约为:131万元/ a-49万元/a=82万元/a,地源热泵系统的回收期:154万元/(82万元/a=1188a。水源热泵机组设计使用年限20a,室外地埋管设计使用年限70a,系统运行20a节约的费用为:77暖通空调HV&A C2007年第37卷第2期设计参考20a ×82万元/a =1640万元。4地源热

11、泵系统在校园建筑中应用的优势根据地源热泵系统在唐山学院中的实际应用,该系统相比传统供热空调方式具有以下明显优势。411管理优势为便于管理和进一步实现节能目的,本系统采用了分散控制(当地控制和集中控制(远程控制相结合的方式。根据教室8:0022:00期间集中使用的特点,可将系统设定在每天7:00启动,22:00关闭。另根据学校每年放寒暑假的特点,假期关闭大部分机组,只在寒假期间保留部分机组在低负荷状态下运行,以保证建筑内的水系统管道不被冻裂。此举大大减少了设备运行时间,达到了降低运行费用的目的。由于市政供热管网供暖按面积收费,还没有实现分户计量收费,因此,在管理上特别是像学校教学楼这样使用时间集

12、中的建筑,地源热泵系统管理优势明显。412供暖费用优势从地源热泵运行费用柱状图(见图4可以看出,1月15日2月23日为学校放假期间, 该系统11月15日12月15日12月16日1月15日1月16日2月15日2月16日3月15日6月1日7月15日9月1日10月1日图4运行费用柱状图运行费用很低。冬季供暖期间,机组运行费用33144万元,维护费用2万元,总运行费用35144万元,按供暖面积35329m 2计算,则单位面积供暖费用为10103元/m 2。唐山学院南校区全部采用市政热网供热,供热面积60747m 2,缴纳供暖费167万元,单位面积供暖费用为27149元/m 2。北校区与南校区相比,单位

13、面积供暖费用降低6315%。地源热泵供暖系统运行费用低廉,相比市政供热系统具有明显节约运行费用的优势。413综合节能优势以教学主楼(建筑面积35329m 2为例,与燃煤锅炉+传统空调系统作一对比。教学主楼冷热负荷均按2034kW 计算,使用系数经验值为0175,每kWh 电耗标煤014kg ,1kg 标煤热值2512MJ ,1kWh =316MJ 。冬季耗能:2034kW ×24h/d ×120d ×0175=4393440kWh ,折算成标煤:4393440kWh ×3.6MJ /(kWh ÷(25200MJ /t =628t ;夏季耗能:2

14、034kW ×14h/d ×75d ×0175=1601775kWh 。1燃煤锅炉+传统空调系统冬季耗标煤:628t/0165(锅炉燃烧效率=966t ;夏季空调耗电:1601775kWh/217(分体空调能效系数=593250kWh ;夏季耗电折算标煤:593250kWh ×014kg/(kWh ÷(1000kg/t =237t ;传统模式年耗标煤:966t +237t =1203t 。2地源热泵空调系统冬季耗电:4393440kWh/4(地源热泵空调能效系数=1098360kWh ;冬季耗电折算标煤:1098360kWh ×014

15、kg/(kWh ÷(1000kg/t =439t ;夏季空调耗电:1601775kWh/4(地源热泵空调能效系数=400444kWh ;夏季耗电折算标煤:400444kWh ×014kg/(kWh ÷(1000kg/t =160t ;地源热泵模式年耗标煤:439t +160t =599t 。综上,地源热泵系统比传统模式年节省标煤:1203t -599t =604t ;节能降耗率:604t ÷1203t ×100%=50%。414环保优势地源热泵系统在冬季供暖时,不需要锅炉,无燃烧产物排放,可大幅降低温室气体排放。在夏季制冷时,没有任何气体排放到大气