劉業(yè)彬
(江蘇天康能源環(huán)境工程有限公司,江蘇 無錫 214201)
新增公寓前地源熱泵機(jī)房?jī)?nèi)已有地源熱泵機(jī)組1(制冷量552.5 kW/制熱量564.3 kW)和地源熱泵機(jī)組2(制冷量489.7 kW/制熱量520.0 kW),共2 臺(tái)。原機(jī)組2 為空調(diào)冷熱源;機(jī)組1全年運(yùn)行提供生活用熱水。
新增公寓后改為地源熱泵機(jī)組1 為空調(diào)主用,夏、冬季運(yùn)行,提供老綜合樓和新建公寓空調(diào)冷熱水;地源熱泵機(jī)組2 為熱水供應(yīng)主用,全年運(yùn)行,提供生活用熱水。如果夏、冬季空調(diào)出現(xiàn)高峰冷、熱負(fù)荷時(shí),2 臺(tái)地源熱泵機(jī)組全部用于空調(diào),浴池?zé)崴安膳诖似陂g不提供[1]。
根據(jù)現(xiàn)在空調(diào)使用情況知新大樓、老大樓都在滿負(fù)荷使用,現(xiàn)在的一號(hào)主機(jī)(制冷量552.5 kW/制熱量564.3 kW)為2 棟樓提供冷量、熱量,較總計(jì)算冷負(fù)荷相差42%,與熱負(fù)荷相差18%。2 號(hào)主機(jī)每天累計(jì)開啟時(shí)間8 h 左右制取熱水,空調(diào)24 h 使用,1 號(hào)主機(jī)幾乎24 h100%運(yùn)行,產(chǎn)生空調(diào)效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,生活熱水在使用高峰時(shí),溫度偏低的問題。
根據(jù)運(yùn)行幾年的綜合比較,以及售后人員對(duì)于地埋管供回水溫度反映,在新增加公寓當(dāng)年,地埋管供回水溫度提升了4 ℃~5 ℃,原沒增加前,運(yùn)行地埋管出水溫度在27 ℃~28 ℃,增加新建公寓后地埋管出水溫度在33 ℃~34 ℃,說明地埋管量偏少,整個(gè)主機(jī)負(fù)荷的負(fù)荷衰減約10%~15%。
1 臺(tái)主機(jī)容量不能滿足空調(diào)冷熱負(fù)荷;目前空調(diào)系統(tǒng)地源側(cè)水溫基本處于偏高范圍,按照目前使用情況,未來幾年水溫會(huì)繼續(xù)升高,主機(jī)效率會(huì)逐漸降低,最終將失去節(jié)能目的。
針對(duì)以上使用情況說明,我們根據(jù)土壤源換熱量夏季排熱量50 W/m,冬季按熱量取值40 W/m 來校對(duì)一下埋管量,夏季空調(diào)計(jì)算冷負(fù)荷950 kW,冬季熱負(fù)荷690 kW,熱水負(fù)荷122.6 kW。
地源熱泵機(jī)組夏季性能系數(shù)為:5.4,冬季性能系數(shù)為:4.8.。
最大釋熱量:Q1=夏季總冷負(fù)荷×(1+1/5.4)=960×1.185=1137.6 kW
最大吸熱量:Q2=冬季總熱負(fù)荷×(1-1/5.1)=690×0.8=552 kW
按夏季最大釋熱量計(jì)算鉆孔個(gè)數(shù):1137×1000/80×50=284.25 個(gè)
以滿足最大鉆孔個(gè)數(shù),按夏季鉆孔個(gè)數(shù)進(jìn)行布孔,該項(xiàng)目鉆孔個(gè)數(shù)需要284.25 個(gè)。原設(shè)計(jì)總量240 個(gè),偏少,且并無考慮余量5%~10%的數(shù)量,綜合比較,增加48 個(gè)孔。增加系統(tǒng)的安全可靠性。
該建筑空調(diào)夏季運(yùn)行120 d,每天運(yùn)行24 h;冬季運(yùn)行120 d,每天運(yùn)行12 h; 過度季125 d,建筑負(fù)荷夏季冷負(fù)荷:950 kW,冬季熱負(fù)荷:690 kW。
生活熱水:熱水溫度55℃,生活熱水最大日用水量15 t,夏季初始溫度按20℃計(jì)算,熱水加熱量為610 kW/d;過渡季節(jié)初始溫度按10℃計(jì)算,熱水加熱量為961 kW/d;冬季初始溫度按5℃計(jì)算,熱水加熱量為1 067 kW/d。
按照動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算方法,可計(jì)算出熱泵系統(tǒng)全年向地下的累計(jì)排熱量和吸熱量見表1。
由上述計(jì)算可見,釋熱量基本與取熱量持平,在實(shí)際運(yùn)行中還要通過管理者通過運(yùn)行策略來達(dá)到平衡目的,建議運(yùn)行策略方案如下。1)夏季初級(jí)及末期15 d,建議用1 臺(tái)熱泵機(jī)組制冷,另1 臺(tái)機(jī)組制熱水。高峰時(shí)2 d 機(jī)組同時(shí)制冷。制熱水采用風(fēng)冷熱水機(jī)組制熱水。2)過度季節(jié)采用地源熱泵機(jī)組制熱水。3)冬季1 臺(tái)機(jī)組制熱,另一臺(tái)機(jī)組制取熱水。4)加強(qiáng)運(yùn)行管理,避免能源浪費(fèi)。
表1 全年向地下的累計(jì)排熱量和吸熱量
為達(dá)到空調(diào)正常使用功能及節(jié)能效果,室外增加井?dāng)?shù)按照二次改造圖紙進(jìn)行,新增48 口井。
由于該項(xiàng)目新增公寓后在空調(diào)使用高峰期供兩棟樓的生活熱水不能滿足。在此增加一臺(tái)制熱量150 kW 的空氣源熱水機(jī)組,實(shí)現(xiàn)夏冬季空調(diào)高峰期的熱水補(bǔ)充供應(yīng)。2 臺(tái)主機(jī)高峰期同時(shí)為2 棟樓供冷供暖。為了達(dá)到地埋管取熱和放熱的冷熱平衡及節(jié)能的目的,在平時(shí)工況下依然使用地源熱泵機(jī)組2 來制取熱水。增加2 臺(tái)熱水循環(huán)泵,一用一備,用于熱水箱和空氣源熱泵之間循環(huán)動(dòng)力。
空氣源熱泵機(jī)組:制熱量 150 kW,輸入功率41 kW,水流量22.8 m3/h;熱水循環(huán)泵參數(shù):2 臺(tái)立式離心泵:G=25 m3/h,H=12.5 m,N=1.5 kW。
由于熱水箱為開式水箱,熱水泵回水管需落地安裝,為避免地面開挖空氣源熱泵機(jī)組及熱水循環(huán)泵安裝位置選擇在機(jī)房北面附近。水泵單獨(dú)搭設(shè)防雨措施??刂乒癜惭b在機(jī)房?jī)?nèi)。
主機(jī)耗電功率41 kW,水泵耗電功率1.5 kW,總耗電功率42.5 kW。需提供50 kW 電容量的電源。
在節(jié)能空調(diào)工程的實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于運(yùn)行中產(chǎn)生的問題,要逐一排查,發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)解決,針對(duì)該工程運(yùn)行中的問題,首先要針對(duì)性地對(duì)項(xiàng)目的概況及設(shè)計(jì)做詳細(xì)了解,并及時(shí)掌握在運(yùn)行中產(chǎn)生的問題,進(jìn)行逐一分析,以初投資比較小的代價(jià),來保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行,確保項(xiàng)目的節(jié)能效率最大化,并對(duì)工程后期設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的問題提供參考價(jià)值。