人民日报社商务印刷中心地源热泵设计的方案Word格式.docx
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217
商业生产厂房
3150
160
504
140
441
报纸生产厂房
42000
6720
5880
设备机修热力
7398
50
370
80
592
备件库
1700
85
3
综合办公(含宿舍)
14086
36
100
1409
1127
职工宿舍
2000
30
70
110
220
地下车库
5000
4
门卫
400
8
5
总计
1082
8773
根据设计院提供的以上负荷采暖负荷共1082kw,空调热负荷为8773kw,空调冷负荷为8260kw。
另生活热水负荷为1000kw(暂估)。
注:
综合办公(含宿舍):
卫生间设采暖;
职工食堂:
设值班采暖;
地下车库:
采暖负荷按照一个人员掩蔽500来考虑;
门卫:
夏季采用分体空调。
(三)供热供冷方案及相关系统比较
根据房间用途差异并考虑经济适用性,对卷筒纸库、平板纸库、设备机修热力、备品库、卫生间及地下车库等采用暖气片系统进行采暖;
门卫室采用分体空调进行制冷;
商业生产厂房、报纸生产厂房、宿舍及职工食堂采用组合式空调机组进行冬季采暖、夏季制冷。
这样既满足了房间空气品质的需要,也降低了成本。
(1)常规的能源方式
燃气及燃煤锅炉供热,燃气燃烧后会产生CO2等温室物质,煤燃烧后燃烧产物包括CO2、CO、NOX、SO2烟尘等有害物质,排入大气,对环境造成污染。
两者都消耗传统的一次能源,受能源危机影响,当今一次能源价格不断上涨,造成后期运行成本的增加。
燃气锅炉需设调压站等设备,燃煤锅炉需设煤场,两种锅炉都需设消防设施,因此机房面积较大。
据世界能源委员会(WEC)2004年能源调查表明,石油可开采年限40年、天燃气60年、煤炭200年。
市政热力国家前期投入很大,大量消耗一次能源,供热时间受制于市政热力。
直燃机本身体积较大,而且要设置调压站等,机房面积与冷水机组+燃气锅炉类似,也需消耗传统的一次能源,供热与燃气锅炉类似。
冷水机组需配备冷却塔,冷却塔耗水量较大,水份蒸发对周边环境有一些影响。
其与燃气燃煤等供热方式结合提供冷热负荷,机房总体面积大。
家用空调安装于各个室内,供冷热能力小,可以单个房间进行温度调控,但其室外机影响建筑美观。
另其无法满足大空间建筑的冷热需求。
(2)可再生的能源方式
利用太阳能可实现采暖,但太阳能的利用受天气限制,在阴雨天、雪天、雾天等其他阳光较弱的条件无法利用,会导致供暖系统无法持续运行,达不到正常采暖的需求。
为了防止这类情况发生需另加辅助供暖系统,这样就造成初投资的增加。
另利用太阳能需很大的空间来铺设太阳能板,中大型建筑无法满足其要求。
风能的利用目前暂时停留在发电项目上。
若要采用风能发电来驱动制冷或采暖设备,在风力发电设备投资及占地面积上需要很大的投入,以目前的项目规划来看,利用风能来实现供热及供冷是不现实的。
潮汐能仅能用于发电。
本项目不紧挨海岸,潮汐能的利用无法实现。
生物质能对农村及郊区有农作物的地区有重要意义,但不适宜作为城市供暖能源大面积推广。
浅层地能可用于供暖、制冷。
浅层地能主要是通过热泵形式为用户提供冬季采暖、夏季制冷以及日常生活热水。
主要分为地下水水源热泵系统、地表水水源泵系统、土壤源热泵系统、污水源热泵系统等。
(四)复合系统设计方案
由于该项目冷热负荷较大,采用地源热泵系统埋管数量较多,同时施工工期也很长,但是考虑到地源热泵的节能减排效果,本工程采用地源热泵系统与燃气锅炉加冷水机组的联合能源方式。
地源热泵系统主要负责建筑的基础负荷,而燃气锅炉+冷水机组的作用主要是与用来调节峰值负荷。
本工程设计采用地源热泵系统提供总热负荷的50%,共4928kw(不包括生活热水),其余的热负荷由燃气锅炉机组调峰。
地源热泵系统按照冬季工况进行设计,夏季提供建筑的基础冷负荷,利用冷水机组进行调峰。
夏季,通过地源热泵系统的热回收免费制取生活热水;
冬季,利用地源热泵机组采暖间歇时制取生活热水或燃气锅炉制取,详细的设计方案如下:
1、设计依据
(1)、甲方提供的建筑参数
(2)、热泵机组技术参数及相关配置;
(3)、该地区的地质资料、水质报告;
(4)、相关规范
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002
《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
《给排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97
《91SB6通风与空调工程》
《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力》(2003年版)
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007
《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97
《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274-98
《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-98
《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》GB50185-93
《室外给水设计规范》GB50013-2006
《供水管井技术规范》GB50296-99
《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28-2004
《地源热泵工程技术规范》
(5)、室内外设计参数:
①、室内设计计算参数:
序号
建筑性质
冬季
夏季
温度(℃)
相对湿度(%)
办公
18~22
25~27
<65
厂房
16~20
26~30
(46~48)±
②、室外气象参数:
项目
参数
地名
北京
台站位置
北纬
39°
48′
东经
116°
28′
海拔(m)
31.2
大气压力(kPa)
1020.4
998.6
年平均温度(℃)
11.4
室外计算(干球)温度(℃)
采暖
-9
空调
-12
通风
-5
33.2
空调日平均
28.6
计算日较差
8.8
6
夏季空调室外计算湿球温度(℃)
26.4
7
最热月平均温度(℃)
25.8
室外计算相对湿度(%)
最冷月月平均
45
最热月月平均
78
9
室外风速(m/s)
冬季平均
2.8
夏季平均
1.9
10
最多风向及其
频率(%)
风向
CNNWN
191313
CN
249
11
最大冻土深度(cm)
12
设计计算用采暖期天数(天)
129
13
设计计算用采暖期平均温度(℃)
-1.6
注:
室外计算参数取自《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87(2003年版)。
2、热泵系统设计
(1)、热泵机组选型
根据建筑物冷、热负荷并结合热泵机组的的特点,选用6台YSSR1000B/2地源热泵机组,满足建筑物的冬季供暖、夏季制冷的需要。
YSSR1000B/2地源热泵机组技术参数表
型号
YSSR1000B/2
制冷量
kW
1000
104kcal/h
86.0
制热量
852
73.3
控制模式
微电脑全自动控制
机组能量调节范围
%
有级调节/无级调节
用户侧水循环量
m3/h
172
载冷剂侧水循环量
204.7
蒸
发
器
型式
干式蒸发器
水侧压力损失
kPa
<100
进出口管径
mm
DN200
冷
凝
管壳式冷凝器
<70
2-DN125
电源
380V-3Φ-50HZ
保护装置
压缩机电机过热、排气高温、压缩机过载、高低压、
冷水低温、逆相、欠相、限电压、低油位、
冷水断水、防重复启动
制冷输入功率
189.8
制热输入功率
268.4
压
缩
机
半封闭双螺杆压缩机
台数
启动方式
Y/△
制冷剂
R134a
制冷剂充填量
kg
180
机组重量
5800
外
形
尺
寸
长
4950
宽
1380
高
2350
注:
制冷工况:
蒸发器进出水温度12℃/7℃冷凝器进出水温度24℃/29℃
制热工况:
蒸发器进出水温度9℃/4℃冷凝器进出水温度45℃/50℃
水侧标准设计压力1.0MPa,污垢系数0.086m2k/kW
(2)、地埋管换热器部分
①、地埋管系统概述
能量采集系统是地能热泵系统的重要组成部分,是地能热泵机组能否安全、稳定、可靠、经济运行的根本保证。
根据北京市水文地质资料,以及当地地质情况,地埋管换热器冬季每延米的供热量为50W,夏季每延米的取热量为70W。
②、采用双”U”地埋管的优势
地埋管换热器有水平和竖直两种埋管方式。
在没有合适的室外用地时,竖直地埋管换热器还可以利用建筑物的混凝土基桩埋设,即将U型管捆扎在基桩的钢筋混凝网架上,然后浇灌混凝土,使U型管固定在基桩内。
竖直式地热换热器的构造又多种,主要有竖直U型埋管与竖直套管。
目前大多数采用竖直U型地埋管的方式。
竖直U型地埋管的换热器采用在钻孔中插入U型管的方法,一个钻孔中可设置一组或两组U型管。
然后用封井材料把钻孔填实,一尽量减少钻孔中的热阻,并防止地面污水流入地下含水层。
钻孔的深度一般为60~150m。
管间距过小会影响换热器的效能。
考虑到我国人多地少的实际情况,在大多数情况下竖直埋管方式是唯一的选择。
采用竖直地埋管的换热器时,每个钻孔中可设置一组或两组U型管。
尽管单U型埋管的钻孔内热阻比双U埋管大30%以上,但实测与计算结果均表明:
双U型埋管比单U型埋管可提高15%~20%的换热能力。
这是因为钻孔内热阻仅是埋管传热总热阻的一部分。
钻孔外的岩土层热阻,对双U型埋管和单U型埋管来说,几乎是一样的。
另外采用双U型埋管,也是解决地下埋管空间不足的方法之一。
地热换热器各钻孔之间既可采用串连方式,也可以采用并联方式。
并联管路竖直式热交换器与串连式的相比,U型管管径可以更小,从而可以降低管路费用、防冻液费用。
③、竖直地埋管形式
地埋管环路能量采集系统采用双U型管形式,每个竖孔深度为130m、直径为150mm,每个竖孔中安装单根长度
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