尹 麗 媛

(中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030012)

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·水·暖·電·

某煤礦生活區(qū)空調(diào)冷熱源比較分析

尹 麗 媛

(中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030012)

針對(duì)某煤礦生活小區(qū)冬季供暖和夏季制冷需求，提出地源熱泵系統(tǒng)、溴化鋰吸收式直燃機(jī)組、燃?xì)忮仩t+電制冷三種冷熱源方案，從初投資與運(yùn)行費(fèi)用兩個(gè)角度綜合比較了各方案的經(jīng)濟(jì)性，得出地源熱泵系統(tǒng)為推薦方案。

冷熱源，地源熱泵系統(tǒng)，直燃機(jī)組，燃?xì)忮仩t

1 工程概況

本項(xiàng)目為稷山縣某煤礦生活區(qū)，總建筑面積20 305.57 m2。其中職工宿舍(6層)10 539.06 m2；住宅(6層)7 760.88 m2；浴室、活動(dòng)室、超市聯(lián)建(2層)912.5 m2；門房14.44 m2；食堂1 078.69 m2。

所有子項(xiàng)均按冬季供暖，夏季供冷考慮。冬季采用地板輻射采暖，夏季采用空調(diào)制冷。

當(dāng)?shù)責(zé)o集中供熱，電價(jià)為0.5元/度；天然氣2.35元/m3。

2 設(shè)計(jì)計(jì)算

由DBJ 04—242—2012居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)查得：稷山采暖天數(shù)97 d，采暖設(shè)計(jì)室外計(jì)算溫度為-7 ℃。根據(jù)房間功能室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)取：夏季制冷工況室內(nèi)溫度24 ℃～28 ℃，相對(duì)濕度小于60%；冬季18 ℃～22 ℃，相對(duì)濕度大于40%。經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目總冷負(fù)荷為1 472.43 kW，總熱負(fù)荷1 027.10 kW。

3 冷熱源方案的提出

針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)，提出適合的三種空調(diào)冷熱源方案：地源熱泵系統(tǒng)、溴化鋰吸收式直燃機(jī)組、燃?xì)忮仩t+電制冷。其中后兩者為常規(guī)冷熱源形式，故需對(duì)地源熱泵方案的適應(yīng)性進(jìn)行論述。

根據(jù)建筑冷熱負(fù)荷，選用2臺(tái)地源熱泵機(jī)組：額定制冷量787.7 kW，輸入功率128.7 kW；額定制熱量832.7 kW，輸入功率170.0 kW。全年運(yùn)行方式：夏季供冷為120 d，每天8 h；冬季供暖為97 d，每天20 h。

夏季土壤側(cè)排熱總量：

1 472.43kW×120d×8h/d=1 644 485.79kW·h。

冬季土壤側(cè)吸熱總量：

1 027.10kW×97d×20h/d=1 585 779.74kW·h。

土壤吸熱及排熱不平衡率為3.57%，小于5%，故無需加輔助冷熱源即可滿足地源熱泵長期穩(wěn)定運(yùn)行?？梢姡卷?xiàng)目采用地源熱泵系統(tǒng)方案是可行的。

4 冷熱源方案的確定

4.1 冷熱源方案技術(shù)特性比較

冷熱源方案技術(shù)特性比較見表1。

表1 冷熱源方案技術(shù)特性比較表

4.2 冷熱源方案經(jīng)濟(jì)性比較

1)采用地源熱泵系統(tǒng)。a.初投資。根據(jù)對(duì)地層的了解及相關(guān)工程的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，該區(qū)地層U形埋管單位鉆孔延長米換熱量：夏季為45 W/m，冬季為30 W/m。機(jī)組與土壤換熱量：夏季(1+128.7 /787.7)×1 472.43≈1 713.0 kW；冬季(1-170.0/832.7)×1 027.10≈817.41 kW。地埋管孔數(shù)(埋管深度為120 m)：夏季：1 832.8 kW÷0.045 kW/m ÷120 m≈318孔；冬季：1 325.4 kW÷0.03 kW/m ÷120 m≈227孔。按夏季最大地下?lián)Q熱量確定鉆孔數(shù)目，并做10%富裕量，確定共鉆鑿換熱孔350個(gè)。主機(jī)70萬元；機(jī)房設(shè)備25萬元；地埋費(fèi)用(含鉆孔費(fèi)用及管材費(fèi)用，埋管按7 500元/孔估算)263萬元；末端設(shè)備260萬元，合計(jì)618萬元。b.運(yùn)行費(fèi)用。夏季：(89.87(機(jī)房附屬設(shè)備)+2×128.7 kW(主機(jī)))×8 h/d×0.5元/(kW·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×120 d(夏季)=12.50萬元。冬季：(89.87(機(jī)房附屬設(shè)備用電)+2×170 kW)×20 h/d×0.5元/(kW·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×97 d(冬季)=31.27萬元。年運(yùn)行費(fèi)用43.77萬元。

2)溴化鋰吸收式直燃機(jī)組。a.初投資。主機(jī)150萬元；機(jī)房設(shè)備35萬元+15萬元；末端設(shè)備260萬元，合計(jì)460萬元。b.運(yùn)行費(fèi)用。夏季:耗電量80 kW(主機(jī)及泵組)×8 h/d×0.5元/(kW·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×120 d(夏季)=2.88萬元；耗氣量128 Nm3/h×8 h/d×2.35元/(m3·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×120 d(夏季)=21.66萬元。冬季：耗電量50 kW(主機(jī)及循環(huán)水泵等)×20 h/d×0.5元/(kW·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×97 d(冬季)=3.64萬元；耗氣量155 Nm3/h×20 h/d×2.35元/(m3·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×97 d(冬季)=53.00萬元。年運(yùn)行費(fèi)用81.18萬元。

3)燃?xì)忮仩t+電制冷。a.初投資。主機(jī)(燃?xì)鉄崴仩t+冷水機(jī)組)25萬元+70萬元；機(jī)房設(shè)備50萬元；末端設(shè)備260萬元，合計(jì)405萬元。b.運(yùn)行費(fèi)用。夏季：2×230 kW(主機(jī)泵組及其他附屬設(shè)備)×8 h/d×0.5元/(kW·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×120 d(夏季)=16.56萬元。冬季：耗電量50 kW(主機(jī)及循環(huán)水泵等)×20 h/d×0.5元/(kW·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×97 d(冬季)=3.64萬元；耗氣量為160 Nm3/h×20 h/d×2.35元/(m3·h)×0.75(運(yùn)行系數(shù))×97 d(冬季)=54.71萬元。年運(yùn)行費(fèi)用為74.91萬元。

4)三種方式經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)比見表2。

表2 三種方式經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)比

根據(jù)2008年太原市人民政府文件并政發(fā)[2008]41號(hào)《關(guān)于推進(jìn)建筑中可再生能源應(yīng)用的實(shí)施意見》激勵(lì)機(jī)制中，給予地源熱泵50元/m2的項(xiàng)目獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)貼，則地源熱泵系統(tǒng)的實(shí)際初投資可降低至516.5萬元。

采用靜態(tài)評(píng)價(jià)方法，地源熱泵系統(tǒng)相比溴化鋰吸收式直燃機(jī)組，初投資增量56.5萬元，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約37.41萬元，增量投資回收期1.5年；地源熱泵系統(tǒng)相比燃?xì)忮仩t+電制冷，投資增量111.5萬元，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約31.14萬元，增量投資回收期3.5年。根據(jù)《市政公用設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》，基準(zhǔn)回收期為15年，故兩者增量投資回收期小于基準(zhǔn)回收期，選擇地源熱泵系統(tǒng)更合理。

通過三種方案在技術(shù)特性和經(jīng)濟(jì)性方面比較可看出地?zé)岜孟到y(tǒng)在該項(xiàng)目中更顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，最終推薦采用地源熱泵系統(tǒng)。

5 結(jié)語

地源熱泵技術(shù)作為可再生能源利用技術(shù)，以其熱效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便、安全可靠節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)已逐漸成為暖通空調(diào)發(fā)展的主要方向，并受到政府的積極倡導(dǎo)，但其應(yīng)用也存在一定局限性，如土壤熱物性、冷熱平衡問題、地埋管埋設(shè)區(qū)要求等。在實(shí)際工程中，應(yīng)進(jìn)行全面分析比較，確定最佳的冷熱源方案。

On comparative analysis of air-conditioner’s cold and heat sources at some mining living area

Yin Liyuan

(CNNCXinengNuclearEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

According to the heating in winters and cooling demands in summers at some coal mining complex, the paper points out three cold and heat source schemes including the ground source heat pump, lithium bromide absorption direct combustion unit, and gas fired boiler+ electrical refrigeration, compares the schemes from the primary investment and operation cost, and achieves the ground source heat pump is the recommended scheme.

cold and heat source, ground source heat system, direct combustion unit, gas fired boiler

1009-6825(2016)10-0101-02

2016-01-28

尹麗媛(1988- )，女，工程師

TU831.3

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