劉岳棟

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

1 我國能源結構現(xiàn)狀

我國能源結構現(xiàn)狀為以煤炭為主，石油為輔，天然氣、水、電、風力、核電還不具備規(guī)模性，投入使用量很少，然而這些資源并非取之不盡、用之不竭的，瘋狂的開采后終會枯竭，所以節(jié)約能源、大力發(fā)展新能源的利用已成為了我國的一項基本方針。

2 工程概況

本工程位于太原市區(qū)濱河西路中段西側(cè)。為太原市新建高檔住宅小區(qū)，總建筑面積50．2萬m2，其中:高層住宅1號樓～17號樓總建筑面積為48．27萬m2，別墅區(qū)總建筑面積為19．3萬m2。需總熱負荷為21 616 kW?，F(xiàn)擬利用太原市北中部污水處理廠中水作為供暖熱源，通過中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)進行能量的采集、提升和釋放，以滿足小區(qū)冬季采暖系統(tǒng)的需求，系統(tǒng)具有環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟、安全等顯著特點。

3 供暖熱源系統(tǒng)方案

3．1 設計參數(shù)(太原市)

1)室外設計參數(shù)。冬季采暖室外計算溫度－11℃。冬季室外平均風速2．6 m/s。

2)室內(nèi)設計參數(shù)。住宅臥室、客廳、餐廳20℃。住宅廚房15℃。住宅衛(wèi)生間25℃。

3．2 能量采集系統(tǒng)

能量采集系統(tǒng)是中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)的重要組成部分，它是能量提升系統(tǒng)能否安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行的根本保證。

本工程利用太原市北中部污水處理廠中水，因中水源充足、水溫適合、距離近等優(yōu)越條件，尤其適宜。

太原市北中部污水處理廠處理量8萬t/d。本工程需中水2 980 m3/h，每天運行按 24 h計算，全天需中水總量為71 520 m3(約7．2萬t)。中水量能夠滿足系統(tǒng)需求。

3．3 能量提升系統(tǒng)

根據(jù)本住宅小區(qū)建筑戶型分類，高層住宅樓總建筑面積48．27萬m2，需熱負荷21 099 kW，別墅區(qū)總建筑面積19．3萬m2，需熱負荷517 kW。高層住宅樓選用HD1600B地能熱泵機組16臺，標準制熱量為1 481 kW/臺，選用HD800B地能熱泵機組4臺，標準制熱量740 kW/臺，熱媒供回水溫度65℃～55℃，機組總制熱量26 656 kW，別墅區(qū)選用HT760A地能熱泵機組2臺，標準制熱量729 kW/臺，熱媒供回水溫度50℃～40℃，總制熱量1 458 kW，可以滿足該工程所需熱負荷。建水源熱泵機房，設5個供水系統(tǒng)，由4臺HD1600B地能熱泵機組和1臺HD800B地能熱泵機組組合為一個供水系統(tǒng)，這種組合分成4個供水系統(tǒng)，按原設計的室外管網(wǎng)分設高區(qū)供水系統(tǒng)與低區(qū)供水系統(tǒng)，分別送至每棟高層住宅樓。由2臺HT760A地能熱泵機組組合為一個供水系統(tǒng)，專供別墅區(qū)。

3．4 能量釋放系統(tǒng)

本住宅小區(qū)末端系統(tǒng)已經(jīng)施工完畢，中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)均利用現(xiàn)有末端系統(tǒng)進行能量釋放，滿足建筑物供暖要求。其中:高層住宅樓室內(nèi)原設計為散熱器采暖系統(tǒng)且實際選用散熱器標準散熱量大于原設計散熱器標準散熱量;別墅區(qū)室內(nèi)原設計為低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)。

3．5 機房位置及土建要求

1)機房面積1 000 m2，其中1層為500 m2，地下1層500 m2，層高均為3．6 m。2)機房無需考慮供暖設施。3)機房通風按換氣次數(shù)6次/h計算。4)機房自來水流量按8 m3/h計算，入口壓力為0．2 MPa，經(jīng)軟化后補入軟水箱，利用全自動補水定壓機組對系統(tǒng)進行補水定壓。5)機房地面需構筑排水溝，溝上蓋網(wǎng)格板，需DN100排水管，排入下水管道。

3．6 總用電量估計

總用電負荷為10 416．4 kW。

4 熱源末端情況分析

1)別墅區(qū)部分。a．現(xiàn)有末端系統(tǒng)情況?，F(xiàn)有末端系統(tǒng)為分戶獨立采暖系統(tǒng)，各戶系統(tǒng)均為低溫熱水地板輻射供暖，總立管采用異程下分式，每層設分集水器一套，戶內(nèi)管道為PB管。系統(tǒng)設計供回水溫度為50℃～40℃。b．利用中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)負荷，現(xiàn)有末端系統(tǒng)供熱能力分析。中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)(HT760A地能熱泵機組)供回水溫度為50℃～40℃，現(xiàn)有末端系統(tǒng)要求供回水溫度為50℃～40℃，現(xiàn)有末端系統(tǒng)供熱能力沒有變化，滿足要求。

2)高層住宅部分。a．現(xiàn)有末端系統(tǒng)情況?，F(xiàn)有末端系統(tǒng)為共用立管的分戶獨立采暖系統(tǒng)，共用立管采用異程下分式，采暖干管沿地下1層梁底敷設，立管分設高低區(qū)系統(tǒng)，各單元立管設于集中水暖管井內(nèi)，并預留熱計量裝置。戶內(nèi)采暖系統(tǒng)形式為下供下回雙管同程式采暖系統(tǒng)。室內(nèi)散熱器實際采用鋼制(高頻焊)翅片管散熱器。戶內(nèi)管道為PB管，管道埋于墊層內(nèi)。系統(tǒng)設計供回水溫度為75℃～55℃。b．利用中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)負荷，現(xiàn)有末端系統(tǒng)供熱能力分析。中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)供回水溫度為65℃～55℃，供水溫度低于原設計供水溫度，溫差減小，同等條件下散熱器散熱量衰減10．5%，但由于實際選用了比原設計標準散熱量大的鋼制(高頻焊)翅片管散熱器，在一定程度上彌補了水溫的不足，經(jīng)反復計算，實際選用散熱器散熱量可滿足原設計房間熱負荷。

3)結論。中央液態(tài)冷熱源系統(tǒng)在考慮了原有設計負荷及實際施工情況的前提下，能夠基本滿足小區(qū)的供熱要求，欠缺的是高層住宅樓部分由于供回水溫差的減小導致系統(tǒng)水量增大，需對外網(wǎng)進行局部改造，技術上基本可行。

5 經(jīng)濟分析

本工程中央液態(tài)冷熱源系統(tǒng)機房總造價為35 851 990元(具體各項費用不再一一羅列)，小區(qū)平均造價為71．4元/m2，相比較集中供熱的入網(wǎng)費及其他供熱方式的初投資費用要低20%～30%，另外還有運行費用低、使用壽命長、無污染等優(yōu)點。

6 結語

本工程采用的中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)由能量采集系統(tǒng)、能量提升系統(tǒng)及能量釋放系統(tǒng)組成，通過專門的能量采集設備從污水處理廠的中水中獲得低位熱能，經(jīng)換熱器傳遞給能量提升裝置，制取高位熱能，滿足小區(qū)采暖設備的需求。重要的是不僅充分利用了污水處理廠中水中的低位熱能，而且沒有造成二次污染，既經(jīng)濟又安全，為國家節(jié)約了能源，為甲方節(jié)省了投資，不失為一項值得推廣的供暖方案，而且在為人們提供舒適的室內(nèi)環(huán)境的同時，也為我國下一步能源結構的調(diào)整做出應有的貢獻。

［1］GB 50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范［S］．

［2］陸耀慶．實用供熱空調(diào)設計手冊［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007．

［3］馬最良，姚 楊．民用建筑空調(diào)設計［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2003．