桩埋管地源热泵蓄能空调系统设计研究及运行能耗分析学习教案

1、会计学1桩埋管地源热泵蓄能空调系统桩埋管地源热泵蓄能空调系统(xtng)设设计研究及运行能耗分析计研究及运行能耗分析第一页，共71页。第1页/共71页第二页，共71页。第2页/共71页第三页，共71页。第3页/共71页第四页，共71页。第4页/共71页第五页，共71页。第5页/共71页第六页，共71页。第6页/共71页第七页，共71页。图：干挂石材(sh ci)外墙外保温系统示意图：铝合金窗立面示意第7页/共71页第八页，共71页。图：转轮热回收新风机原理(yunl)系统示意第8页/共71页第九页，共71页。第9页/共71页第十页，共71页。第10页/共71页第十一页，共71页。第11页/共7

2、1页第十二页，共71页。第12页/共71页第十三页，共71页。第13页/共71页第十四页，共71页。第14页/共71页第十五页，共71页。第15页/共71页第十六页，共71页。第16页/共71页第十七页，共71页。第17页/共71页第十八页，共71页。第18页/共71页第十九页，共71页。第19页/共71页第二十页，共71页。第20页/共71页第二十一页，共71页。第21页/共71页第二十二页，共71页。第22页/共71页第二十三页，共71页。第23页/共71页第二十四页，共71页。第24页/共71页第二十五页，共71页。序号设备名称设备参数台数1三工况地源热泵机组制冰：372 kW/100

3、kW，制热：555 kW/149 kW，制冷：527 kW/113 kW12两工况地源热泵机组制热：585 kW/150 kW，制冷：577 kW/114 kW13冷热水循环水泵Q=100 m3/h，H=35 m，N=18.5 kW34乙二醇泵Q=100 m3/h，H=35 m，N=18.5 kW35换热循环水泵Q=120 m3/h，H=35 m，N=22 kW36冷却水泵Q=120 m3/h，H=26 m，N=18.5 kW3第25页/共71页第二十六页，共71页。 本系统按照主机优先模式进行设计。夏季采用2台带不完全冻结式导热塑料蓄冰盘管的1072kWh蓄冰槽储冷，每日夜间24:008:0

4、0共8小时的制冰周期内，三工况热泵主机全负荷(fh)运转制冰储存在储冰装置中。白天负荷(fh)高峰期，在主机供冷的同时，储冰装置参与融冰供冷。 机房内还配套制冷板式换热器，夏季换热量553kW；冬季换热量438kW。第26页/共71页第二十七页，共71页。 本系统采用的主机上游串联流程可以实现以下四种运行(ynxng)模式： （a）主机蓄冰模式； （b）融冰单独供冷模式； （c）主机单供冷模式； （d）主机与蓄冰装置联合供冷模式； 应可能的优化运行(ynxng)策略，可以使空调供冷得到最优化的分配，同时最大限度的降低运行(ynxng)电费。第27页/共71页第二十八页，共71页。第28页/共7

5、1页第二十九页，共71页。第29页/共71页第三十页，共71页。第30页/共71页第三十一页，共71页。第31页/共71页第三十二页，共71页。 根据(gnj)权威机构的低能耗建筑应用示范项目测评报告，实测能效评估该项目建筑节能率为65.31%。采用该空调系统每年将节约用电286.403MWh，相当于节约标煤101.4吨，减排温室气体223吨（与常规空调相比）。同时夏季最高峰时可削峰248.860MWh。第32页/共71页第三十三页，共71页。第33页/共71页第三十四页，共71页。 该项目于2007年底施工图完成，2008年即被江苏省定为“可再生能源建筑(jinzh)应用、低能耗建筑(jin

6、zh)示范项目”；2009年底通过了住房和城乡建设部的节能工程检查。2010年11月竣工投入使用以来，管理规范，运行可靠，实测运行数据表明系统的各项性能指标均达到了原设计要求，并于2011年8月顺利了通过江苏省住建厅节能示范项目专项验收，运行能耗数据目前已同住建部能源监测点联网。 2010年，该项目获得南京市优秀设计二等奖，江苏省城乡建设系统系统优秀勘测设计二等奖。第34页/共71页第三十五页，共71页。江苏省住建厅节能(ji nn)示范项目专项验收第35页/共71页第三十六页，共71页。七、项目(xingm)投资及运行情况第36页/共71页第三十七页，共71页。第37页/共71页第三十八页，

7、共71页。第38页/共71页第三十九页，共71页。 机组运行期间，第一个供暖期室外气温普遍偏低，根据气象统计(tngj)该供暖期平均室外气温比南京典型年气温低了0.61 左右，2011年制冷期平均室外气温大体同南京典型年气温相同，而第二个供暖期室外气温又比南京典型年气温高0.40.8 左右。根据原始岩土温度及不同运行工况的测试数据，发现岩土温度存在以下特征：冬夏季运行期间，岩土温度基本上不随时间变化；地面10 m以下，岩土温度竖向分布基本一致，在1820 之间波动；受地面气温影响，地下5 m处岩土温度变化稍大。冬夏季运行末期，岩土温度基本无明显变化。第39页/共71页第四十页，共71页。第40

8、页/共71页第四十一页，共71页。 在夏季(xij)运行期间地下岩土层换热器水温随运行时间呈上升趋势，地源水进水温度最高值和最低值分别为30 和20 ，平均在25 左右，均在正常范围内；地下岩土温度变化幅度和趋势同室外气温（日均值）关联不大，在岩土表面一定深度范围内的岩土温度已不再受室外气温的干扰。但换热桩附近的岩土温度升高，地埋管侧出水温度随之逐步上升。第41页/共71页第四十二页，共71页。 在冬季运行(ynxng)期间，岩土层换热器水温大致呈现逐步下降的趋势，其原因为气温越低，所需供热量越大，从地下岩土中取得的热量也就越大，换热桩附近的岩土温度也随之下降，地源水进水温度最低值和最高值分别

9、为13 和23 ，平均在16 左右，并未出现急剧变化，最终趋于稳定。在运行(ynxng)后期，岩土层换热器水温小幅度上升，主要是因为这一时间段内室外气温相对于之前有了较大幅度的回升，大部分空调处于间歇开启或关闭状态，换热桩附近的岩土具备了一定的恢复时间，岩土温度开始逐步升高。 第42页/共71页第四十三页，共71页。第43页/共71页第四十四页，共71页。 同样也可以看出，尽管岩土温度主要受排入到岩土中的冷热量影响，空调系统运行(ynxng)时间越长，累积热量越多，但由于桩间距较大（8 m），温度测点桩受到临近的换热桩冷热量堆积的影响并不大，岩土温度基本无变化，可见，埋管的间距加大，有利于换热

10、桩周围岩土温度的迅速恢复。第44页/共71页第四十五页，共71页。 办公建筑的使用特点是白天使用率高，夜间使用率很低甚至为零。这种建筑特性决定了负荷的持续性，因此系统也根据上下班的时间进行间歇运行。白天处于高负荷，在中午较短的时间内转为低负荷（仅员工餐厅(cntng)及2层营业性餐厅(cntng)呈爆发性负荷，夏季尤为明显），下午上班后恢复高负荷，晚上营业性餐厅(cntng)下班到第二天上班前负荷降低至零，这个时段为地源热泵地埋管换热器的恢复期。因此，在运行时间内，负荷强度平稳，冬季和夏季均是这种情况。 第45页/共71页第四十六页，共71页。 整个系统在运行过程中，埋管水系统及空调水系统的进

11、水温度、出水温度均未出现异常，其分布规律呈锯齿形，地源水侧温度呈“上升下降上升”不断重复的波动趋势，且与建筑负荷大小关系明显：56月为制冷初期，此时(c sh)由于建筑负荷较小，因此排放至地下的热量较小，温度波动幅度较小；78月为制冷中期，此时(c sh)由于室外气候影响，建筑负荷较大，温度波动幅度较大且波动幅度上升，地源水侧温度最高值达到30 ；910月为制冷末期，此时(c sh)建筑负荷逐渐下降，温度波动幅度减小。即在当日供冷或供暖结束时温度达到最高或最低，次日开机水温往往就能恢复到前一日开机时的状况，因此整个机组的效能大大超出了原设计的正常范围。 第46页/共71页第四十七页，共71页。

12、二工况热泵机组(jz)夏季运行水温曲线二工况热泵机组冬季运行水温曲线三工况热泵机组夏季运行水温曲线第47页/共71页第四十八页，共71页。 冬季空调系统供水温度基本保持在3443 ，夏季空调系统供水温度基本保持在715 ，能够满足末端风机盘管的使用要求；夏季采用冷却塔辅助冷却方式制冰，由于夜间温度较低，冷却水温度一般控制在32 以下。 由于系统采用的是定流量设计，在制冷季初期和末期及冬季由于操作人员经验不足导致空调供水管常常出现“大流量，小温差”的情况，经过一年的摸索，通过控制水泵(shubng)的开启台数来逐渐改善这种状况，地埋水管和空调供水管进出口温差全年控制在1.314.52 。可见地埋

13、管换热器的换热效果比较稳定，运行稳定性要比空气源热泵好得多。同时随着温差的加大，节能效果也更明显。第48页/共71页第四十九页，共71页。 在埋管水流量、进出口水温差相差不大的情况下，两个末寒期蒸发器侧进口水温都未低于13 ，一个末暑期冷凝器侧进口水温未高于30 ，机组的运行效率大大高于设计值。增加辅助散热装置（如冷却塔、蓄冰装置等），与地源热泵组成混合系统，有利于使土壤保持能量(nngling)平衡，土壤温度保持稳定，系统常年运行工况稳定且效率更高。第49页/共71页第五十页，共71页。第50页/共71页第五十一页，共71页。a 夏季(xij) b 冬季 第51页/共71页第五十二页，共71

14、页。第52页/共71页第五十三页，共71页。第53页/共71页第五十四页，共71页。第54页/共71页第五十五页，共71页。第55页/共71页第五十六页，共71页。第56页/共71页第五十七页，共71页。第57页/共71页第五十八页，共71页。第58页/共71页第五十九页，共71页。峰时平时谷时电价1.32元0.829元0.356元时段8:0012:0012:0017:000:008:0017:0021:0021:0024:00第59页/共71页第六十页，共71页。第60页/共71页第六十一页，共71页。第61页/共71页第六十二页，共71页。 从2010年11月至2012年2月运行期间(qj

15、in)，选取安装在15层（办公层）的某知名合资品牌的多联机空调系统为例，把收取的电费按使用空调的时间及建筑面积换算成单位面积及单位时间的电费，同本系统作比较，由于采用了冰蓄冷系统，夏季节省电费34%，冬季节省电费则高达51.4%，整个运行期间(qjin)省电48.6%，充分验证了采用本系统的节能性。第62页/共71页第六十三页，共71页。第63页/共71页第六十四页，共71页。 如果去掉蓄冰系统，全部按普通地源热泵来运行，在过渡季节(jji)费用多联机将优于地源热泵系统。第64页/共71页第六十五页，共71页。第65页/共71页第六十六页，共71页。第66页/共71页第六十七页，共71页。第67页/共71页第六十八页，共71页。第68页/共71页第六十九页，共71页。 桩埋管作为地源热泵一种较新的埋管形式的应用，可以有效地解决其他埋管形式在应用中的瓶颈特别适用