采用热回收方式解决土壤热平衡问题的工程实例及分析
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混凝土施工的热回收利用方法一、前言随着人们对环境保护的重视,绿色施工成为了建筑行业的重要趋势。
在建筑施工中,混凝土是一种广泛使用的建材。
而混凝土施工中产生的废热如果得不到合理利用,将会造成能源的浪费和环境的污染。
因此,混凝土施工的热回收利用方法是实现绿色施工的重要手段之一。
本文将从混凝土施工的热回收利用方法入手,分析其实现的可行性和具体方法。
二、混凝土施工中的热回收利用方法1. 热回收利用原理混凝土的硬化过程是一个放热的过程,其放热量约为混凝土配合比的1%~3%。
在混凝土施工中,如果将混凝土表面的放热量回收利用,就可以减少能源的浪费,降低建筑施工对环境的影响。
热回收利用原理就是将混凝土表面的放热量通过散热器、管道等设备传输到水箱或其他介质中,将其转化为可利用的热能。
2. 热回收利用方法(1)水箱热回收法水箱热回收法是一种常见的混凝土施工热回收利用方法。
其原理是将混凝土表面的放热量通过散热器、管道等设备传输到水箱中,将水箱中的水加热,形成热水。
热水可以用于混凝土施工中的水泥浆或其他需要加热的介质。
此方法具有成本低、施工简便等优点,但需要占用较大的空间。
(2)地源热泵热回收法地源热泵热回收法是一种利用地下温度稳定的地源热泵技术,将混凝土表面的放热量通过散热器、管道等设备传输到地下管道中,利用地下温度稳定的特点,将地下热量转移至混凝土表面的放热区域,达到热回收的目的。
此方法具有节约能源、环保等优点,但需要投入较大的资金。
(3)空气热泵热回收法空气热泵热回收法是一种利用空气温度的变化,将混凝土表面的放热量通过散热器、管道等设备传输到空气热泵中,利用空气热泵的制冷、制热功能,将混凝土表面的放热量转化为可利用的热能。
此方法具有适用范围广、投资成本低等优点,但需要考虑空气环境的影响。
三、混凝土施工热回收利用方法的实现可行性1. 技术可行性混凝土施工热回收利用方法具有技术可行性。
目前,国内外已经有多种混凝土热回收利用技术得到了实际应用,并取得了良好的效果。
土壤源热泵系统地下热平衡问题分析杨卫波1 陈振乾2 刘光远1(1.扬州大学能源与动力工程学院,江苏扬州 225009;2.东南大学能源与环境学院,江苏南京 210096)摘要为了探讨土壤源热泵系统地下热平衡问题对土壤温度分布及生态环境的影响,在分析地下热平衡问题产生原因的基础上,以一管群阵列为例,通过模拟计算探讨了不同负荷不平衡率下、在不同运行时间内地下土壤温度的分布状况及其变化趋势,分析了地下热平衡对大地热流及生物生长的影响,并提出了解决地下热平衡问题的方案,所得结论与方法可为土壤源热泵系统的健康发展提供参考。
关键词土壤源热泵 地下热平衡 生态环境 解决方案ANALYSIS ON THE GROUND HEAT BALANCE OF GROUNDCOUPLED HEAT PUMP SYSTEMYang Weibo1Chen Zhenqian2 Liu Guangyuan1(1.School of Energy and Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225009; 2. School of Energy andEnvironment, Southeast University, Nanjing 210096 )Abstract In order to discuss the effects of ground heat balance of ground coupled heat pump system(GCHPS) on the ground temperature distribution and ecological environment, the reasons of ground heat imbalance are analyzed, the simulation calculation of a ground heat exchangers group array is carried out to find out the ground temperature distribution and variation trend under different various operation time and unbalance rate of load, the influences of ground heat balance on ground heat flux and biology growth are analyzed, some solutions are also presented to solve the ground heat balance. The results and methods obtained in this paper can provide references for the right development of GCHPS.Keywords Ground coupled heat pump Ground heat balance Ecological environment Solutions0 前言近些年,以浅层土壤热能作为热泵冷热源的既可供暖又可空调及供生活热水的土壤源热泵技术在国际供热制冷界得到了迅速发展,且成为国际上公认的最具发展潜力的采暖空调技术之一。
土壤源热泵系统的热平衡问题马宏权 龙惟定(同济大学)摘 要 本文分析了土壤源热泵热平衡问题的由来与影响,提出了解决该问题的技术思路,并结合几个项目的问题分析和实测讨论了对解决该问题有利的系统的设计原则和运行模式。
关键词 地源热泵 热平衡 优化设计1 引言土壤源热泵系统(ground-coupled heat pump )的研究和项目实施是我国地源热泵系统(Ground Source Heat Pump )三种形式中开始最晚的一种,其造价和运行费用相对也较地下水(underground water Heat Pump )和地表水地源热泵系统(surface water Heat Pump )要稍高。
但这些都并不能妨碍土壤源热泵成为迅速发展的一支力量,原因在于土壤源热泵采用土壤换热器内循环水换取土壤中贮存的温差能,没有对自然水源的开采要求和污染的担心,因此适用性更广,安全稳定性更高,尤其在夏热冬冷地区不失为一种新的空调冷热源解决思路。
我国的土壤源热泵系统数量和规模近年来不断增大,全国已经有多个数十万平米的土壤源热泵项目在建。
与欧美土壤源热泵主要是布置水平埋管式土壤换热器,通过小型热泵机组承担别墅等小型住宅空调的方式不同,我国的土壤源热泵系统主要服务对象是规模较大的多层住宅和办公建筑,土壤换热器一般采用在一定区域内密集布置的垂直单U 或双U 型土壤换热器群,或者利用建筑物地基内的工程桩或灌注桩密集布置土壤换热器群。
这样普遍采用的密集型垂直埋管群和不断增大的土壤源热泵规模使得土壤换热器埋管范围内的土壤热平衡问题得到了越来越多的担心。
作者简介马宏权,男,1979年1月生,在读博士研究生 201804 上海市曹安公路4800号同济大学嘉定校区13-306信箱 (021)69584901E-mail: mhqtj@ 2 土壤热平衡问题的由来与影响土壤源热泵依靠土壤换热器(underground heat exchanger )从地下土壤中提取温差能,热泵机组的热源和热汇是扩散半径范围内的土壤,因此全年运行的土壤源热泵系统需要考虑全年时从土壤取放热量的平衡问题,这即通常称谓的土壤源热泵热平衡问题。
土石方工程中的余热回收与能源利用随着城市化进程的加速和工业化规模的扩大,土石方工程的建设已经成为现代化城市基础设施建设中不可或缺的一部分。
然而,在土石方工程中,大量的能源消耗和废热排放也引起了广泛的关注。
在这样的背景下,如何有效地利用余热和能源成了当前土石方工程实践中的重要课题。
首先,让我们了解一下土石方工程中的余热来源。
土石方工程中的钻孔、挖掘和爆破等施工过程会产生大量的余热。
这些余热通常以热量的形式散失到周围环境中,造成对环境的不良影响。
然而,这些热能的散失却是一种巨大的资源浪费。
因此,我们需要采取措施来回收和利用这些余热,以减少环境影响并实现能源的可持续利用。
一种常见的余热回收方法是采用余热回收装置来收集和转化余热。
该装置可以通过热交换器将排放的废热与新鲜的冷却剂进行热量交换,并将余热转化为可利用的能源。
通过这种方式,我们可以在土石方工程中有效地回收和利用余热,减少对外部能源的依赖。
除了余热回收,土石方工程中还存在着其他可以利用的能源资源。
例如,针对挖掘过程中产生的大量土方和石方,我们可以采用生物质气化技术将其转化为可再生能源。
生物质气化技术可以将有机废弃物通过热解和气化的方式转化为合成气体,进而产生电力和热能。
这种方法不仅可以减少土石方工程中的废弃物量,还可以实现资源的循环利用。
在土石方工程中,还可以利用太阳能作为可再生能源。
通过在施工过程中安装太阳能光伏板,我们可以将太阳光转化为电能,为工地提供所需的电力。
同时,这种利用太阳能的方式也可减少对传统能源的依赖,降低环境污染。
除了直接利用能源,还可以通过改进施工工艺来提高土石方工程中的能源利用效率。
例如,采用先进的机械设备和技术可以提高土石方工程的施工效率,从而减少能源的消耗。
此外,合理规划施工工序和调度,减少不必要的能源浪费也是提高能源利用效率的重要途径。
当然,土石方工程中的余热回收和能源利用并不是一蹴而就的过程。
它需要相关部门和企业的共同努力与支持,以推动技术的创新和应用。
土壤源热泵系统热平衡问题探究I. 引言A. 背景介绍B. 问题陈述C. 目的和意义II. 土壤源热泵系统原理和设计A. 土壤源热泵系统的工作原理B. 土壤介质的选择和设计参数C. 热平衡模型的建立和分析III. 土壤源热泵系统的热平衡问题A. 热平衡的定义和计算方法B. 影响热平衡的因素C. 热平衡的优化方法IV. 土壤源热泵系统的热平衡问题实验研究A. 实验设计和方法B. 实验结果和分析C. 实验结论和启示V. 土壤源热泵系统的未来发展A. 系统优化与升级B. 控制和管理技术的进步C. 可持续发展的方向和挑战VI. 结论A. 主要研究成果总结B. 研究意义和展望C. 工程应用和经济效益分析参考文献第一章引言随着人口的增长和城市化进程的加速,全球能源消耗和环境污染问题已经引起了越来越多的关注。
传统的空调和采暖设备在能源利用和环境保护方面存在诸多问题,给人类社会带来了巨大的负担和挑战。
在这样的背景下,土壤源热泵系统作为一种绿色、节能、环保、可持续开发利用的新型能源技术,受到越来越多的关注和重视。
本文旨在探究土壤源热泵系统的热平衡问题,从而为其进一步发展和应用提供参考。
背景介绍土壤源热泵系统是一种利用地下土壤介质作为热能源的高效节能技术。
它通过地下换热器和热泵机组相结合,将地下土壤的热能贮存转化为供热或制冷的能源,达到节能、减排和保护环境的目的。
土壤源热泵系统具有以下优点:1. 环保:土壤源热泵系统无排放,减少了对环境的污染。
2. 节能:土壤源热泵系统将低温热能转化为高温热能,节约了能源。
3. 稳定:土壤温度变化相对较缓慢,可以提供相对稳定的热源或冷源,满足长期建筑物的供暖或制冷需求。
4. 经济:土壤源热泵系统的成本低,维护方便,操作简单。
问题陈述土壤源热泵系统虽然具有很多优点,但是其在实际应用中也存在一些问题。
其中最大的问题之一是热平衡问题,即系统内部热量平衡的问题。
土壤源热泵系统的热平衡问题具体表现为以下几个方面:1. 土壤和地下水温度变化对热交换效果的影响。
无锡某科技住宅项目地源热泵土壤热平衡分析摘要:本文利用TRNSYS软件对无锡某采用地源热泵系统的住宅项目进行地下土壤热平衡模拟分析。
模拟运行结果表明:该项目地源热泵工程的热平衡状况良好,符合系统多年稳定运行的条件。
关键词:TRNSYS;地源热泵;热平衡一、工程概况项目地块位于无锡市滨湖区太湖新城板块,观山路和瑞景路交汇处,距中山路-崇安寺商圈约10公里,紧靠无锡新市政府,属于板块中区的生活居住片区,地处板块核心区域,权属明确。
规划用地面积123153.4平米,基地东西长约355m,南北长约370m。
基地地势较平坦,平均黄海高程3.9米左右。
本次计算是针对整个地块建立的模型,囊括了地块内所有采用集中空调及热水系统的楼栋。
二、计算软件及理论本次计算采用的软件版本为TRNSYS_16。
TRNSYS软件中的地埋管换热器模型采用(Duct storage system—DST)中心对称的竖直有限长柱热源模型,基于以下两点假设:1)换热器管群中钻孔均匀布置(忽略钻孔布局形状的影响);2)钻孔内部是对流换热而外部与土壤之间是导热。
钻孔与土壤之间的热流量大小由流体温度、热交换性能和钻孔周围的土壤温度决定,而温度以及由温差引起的热流沿管道是变化的。
吸收或放出热量的多少将影响土壤综合的传热过程,同时,综合温度场也会对局部传热问题分析产生影响。
假定换热器均匀排列,基于这种对称性,换热器与换热区域也一一对应。
埋管的公共区域面积用表示。
对矩形的钻孔布置而言,钻孔间距为B和,则公共区域面积为:四、系统运行策略天棚辐射系统夏季冷负荷为3134.4KW,冬季热负荷为2076.9KW;新风冷负荷3091KW,新风热负荷1792.6KW,热水设计制热量为760KW。
考虑系统位于夏热冬冷地区,建筑空调全年负荷以冷负荷为主导,故在夏季供冷时,系统的新风冷负荷由新风用冷水机组优先承担,余下不足部分由新风用热泵机组承担。
根据系统负荷和无锡气候特点,系统供冷季设定为5月1日---10月16日,供热季设定为12月15日---3月15日。
土壤源热泵系统 “热堆积”问题解决策略综述 秦永星 1 赵小利 1 杨超凡 2 陈九法 21中铁十二局集团建筑安装工程有限公司2东南大学能源与环境学院摘 要: 介绍了土壤源热泵 “热堆积” 问题的机理, 将解决 “热堆积” 问题的策略总结为三种。
第一种是根据实际工 况采取适当的控制策略, 包括基于温度的控制策略、 运行时间控制策略。
第二种是从地源侧系统的角度优化孔井 参数、 提高回填材料热物性。
第三种是构建复合地源热泵系统, 增加辅助散热系统。
同时分析比较了不同策略的优 劣势、 使用条件, 为工程上土壤源热泵系统的设计提供参考。
关键词: 土壤源热泵热堆积控制策略系统优化综述Review of “Heat Accumulation ”Solving Strategyfor Groundcoupled Heat Pump SystemQIN Yongxing 1 ,ZHAO Xiaoli 1 ,YANG Chaofan 2 ,CHEN Jiufa21Building and Installing Engineer Co.,Ltd.of China Railway 12th Bureau Group2School of Energy and Environment,Southeast UniversityAbstract: After introducing the mechanism of “heat accumulation ”problem of groundcoupled heat pump,this paper summarizes three strategies to solve “heat accumulation ”problem.The first is to adopt appropriate control strategies according to operating conditions,including temperaturebased control strategy and running time control strategy.The second is to optimize borehole parameters and improve the thermal properties of backfill materials from the perspective of ground source side system.The third is to build a compound groundcoupled heat pump system and add an auxiliary heat dissipation system.This paper analyzes and compares the advantages and disadvantages of different strategies,and provides reference for the design of groundcoupled heat pump system in engineering.Keywords:groundcoupled heat pump , heat accumulation,control strategy,system optimization收稿日期: 202015作者简介: 秦永星 (1983~), 男, 本科; 山西省太原市西矿街 1301号 (030024); Email:****************0 引言在我国大力倡导 “节能和环保” 的趋势下, 暖通空 调领域的节能改造成为了节能减排的重点内容。
沥青混凝土路面施工方法热再生技术的应用与效益分析近年来,随着社会经济的快速发展,交通运输领域对道路的需求也不断增长。
在道路建设中,沥青混凝土路面广泛应用,然而,传统的路面施工方法对环境造成了一定影响。
为了减少资源浪费和环境负荷,越来越多的注意力被转向了热再生技术。
本文将重点探讨沥青混凝土路面施工方法中热再生技术的应用以及所带来的效益。
热再生技术是指通过对废旧沥青混凝土路面进行回收再利用,减少对新材料的需求。
具体而言,该技术主要包括冷铣刨、热再生拌和等步骤。
首先,利用冷铣刨机对旧路面进行铣刨处理,将旧沥青层和上层混凝土进行分离。
然后,将所得的沥青层碎石进行再生热拌和,加入适量添加剂和新沥青,经过搅拌后重新形成热再生沥青混凝土,再铺设到道路上,最后压实和养护。
这一系列步骤使得废旧沥青混凝土得到了有效回收利用,以达到节约资源并保护环境的目的。
热再生技术的应用带来了明显的效益。
首先,热再生技术大大减少了新材料的使用。
通过对旧沥青的回收再利用,大量减少了矿渣的开采和加工,有力地减少了水土流失和土地破坏的程度,缓解了资源短缺问题。
其次,热再生技术能够减少废旧沥青的堆放,有效降低了对土地的污染。
此外,热再生沥青混凝土路面具有较高的稳定性和耐久性,能够承受更大的车流量和重载车辆的冲击,大大延长了路面的使用寿命。
因此,采用热再生技术施工的沥青混凝土路面能够显著降低维护和修复成本,提高路面使用效率。
此外,热再生技术还对环境保护产生积极影响。
由于热再生技术可有效减少新材料使用量,可以降低碳排放,减少工业废气和废水等污染物的排放量。
相比传统的路面施工方法,热再生技术在施工过程中产生的粉尘、噪音等对周边环境的污染也大为减少。
因此,推广热再生技术不仅能够节约资源,还能够改善环境质量,为生态环境保护做出积极贡献。
综上所述,热再生技术的应用对沥青混凝土路面的施工方法带来了显著改进。
通过将废旧沥青重新回收利用,热再生技术不仅能够节约资源、减少污染物排放,还能够延长路面的使用寿命,减少维护成本。
采用热回收方式解决土壤热平衡问题的工程实例及分析武汉科技大学姚远符永正摘要:结合工程实例对地埋管地源热泵技术应用中的土壤热平衡问题进行了分析,并介绍了目前常用的几种解决该问题的技术措施,针对采用热回收生产卫生热水作为部分辅助冷源的方式,进行了工程实例的计算和分析。
关键词:地埋管地源热泵土壤热平衡多余热量回收利用1 序言地埋管地源热泵系统如今在国内已得到较多的应用,在应用中也遇到了一些问题,其中土壤热平衡问题尤为突出。
当地埋管地源热泵系统冬夏兼用时,在北方地区建筑热负荷大于冷负荷,所以系统冬天从土壤中提取的热量比夏季向土壤中排放的热量大,而南方地区则相反,于是就会造成土壤得失热量的不平衡。
长期如此,地下土壤平均温度会下降或上升,尤其是在地埋管管群集中的中心区域,系统与土壤的换热能力将不断下降,导致系统能效的下降。
本文在介绍常用的热平衡措施的基础上,主要对采用热回收的方式,针对一个工程实例进行计算和分析。
2 解决地源热泵系统热平衡问题的方法土壤热平衡问题是地埋管地源热泵系统设计与应用中需要解决的首要问题,如今已经有不少方法应用在实际工程中,并取得了不错的效果,比如在系统中加入辅助冷热源、间歇式控制等措施。
其中使用较为广泛的措施就是采取混合式地源热泵系统。
混合式地源热泵即地埋管换热系统与辅助散热设备或辅助热源混合使用的热泵系统,分为室内换热系统和室外换热系统两大部分[1]。
2.1 冷却塔-地埋管地源热泵在南方地区,建筑负荷特点一般是夏季冷负荷大于冬季热负荷,所以土壤热平衡问题是体现在土壤热量的堆积上。
在此种负荷特点下,设计中地埋管的热容量是以建筑物的热负荷作为设计基础,夏季供冷时采用辅助散热设备散去室内多余热量。
冷却塔是混合式地源热泵系统最常用的散热设备,在大部分工程设计中,通常是根据建筑全年累计总负荷计算热量得失,由系统对土壤取热量与散热量之差计算冷却塔循环水量从而选取冷却塔型号,在控制冷却塔时则固定时间启停。
但由于建筑负荷与周围环境息息相关且负荷变化是一个动态过程,所以不应该单纯以此法选取和控制冷却塔。
在文献【2】中提出了比较合理的冷却塔选型和控制方法,即由土壤在热泵制冷工况运行下的平均进水温度(根据经验数据或模拟计算得出)计算出冷却塔容量大小的平衡点T,查询当地全年逐时室外干湿球温度数据得出当室外湿球温度为T时室外干球温度的平均值,进而求得在此室外条件下的建筑冷负荷Q c,再根据热泵机组的EER值计算出机组的放热量Q f,由此选取冷却塔。
此法在选型计算中与建筑所在地区气候特点和建筑负荷特点都紧密联系起来,所以所得结果符合工程实际情况。
而冷却塔的启停控制方法是根据机组出水温度来判断是否需要冷却塔辅助,且当所选冷却塔出水温度小于土壤在热泵制冷工况运行下的平均进水温度时启用冷却塔(因此时在流量相同情况下,使用冷却行效率)。
采用冷却塔—地埋管地源热泵系统可以很好的解决土壤热平衡问题,而合理的选取和控制冷却塔,可以减少部分埋井数量,节约室外地埋管换热器的安装面积,同时初投资也会相应降低。
如图所示为冷却塔—地埋管地源热泵系统原理图。
2.2 太阳能-地埋管地源热泵在寒冷地区,建筑冬季供热负荷要大于夏季供冷负荷,造成热泵冬季从地下土壤吸取的热量大于夏季向土壤排放的热量,导致土壤温度逐渐降低,致使系统供热量下降,耗功率上升,供热系数降低。
据统计,一般情况下土壤温度每降低1℃,会使制取同样热量的能耗增加3%~4%【3】。
所以,为了保证热泵系统能够长久、正常的运行,并充分体现其节能性,需要在系统中加入辅助加热设备,以解决在寒冷地区应用地埋管地源热泵所面临的土壤热平衡问题。
太阳能集热器是最常用的辅助加热设备,系统可通过阀门的控制来实现太阳能直接供暖,太阳能与热泵联合供暖,地源热泵供暖及太阳能集热器集热土壤蓄热的运行流程等。
冬季采暖时,以太阳能及土壤中夏季蓄存的部分热量作为低位热源直接或间接通过热泵提升后供给采暖用户,同时,在土壤蓄存部分冷量以备夏季空调用。
夏季与过渡季节,太阳能集热器主要用于提供生活用热水。
如图所示为太阳能—地埋管地源热泵系统原理图。
2.3 地源热泵间歇式运行尽管地埋管地源热泵系统的连续使用会使土壤温度发生单向变化,但土壤温度场有着可恢复的特点,并且在建筑环境中供热供冷系统机组的运行具有间断性,所以有人提出了地源热泵的间歇式运行。
通过人为合理的控制热泵机组的间歇运行,能够强化传热过程,提高热泵机组的使用效率,较好的解决土壤热平衡问题。
而且如能充分利用这种间歇性弥补地下传热缓慢的不足,就能实现充分换热,最大限度的减少地埋管的钻孔数,降低工程初投资。
国内已有不少地源热泵间歇式运行的实验,提出了一些合理的启停控制方案。
比如大连理工曾做的冬季工况24小时间歇运行试验【4,5】,得出以24小时为一个周期,控制机组启停时间为 1:1和2:5时土壤温度场的恢复效果的分析。
机组具体运行情况为:机组运行5小时后停机,埋管管壁温度经过5小时温度恢复到与初始状态相差0.2oC ,机组继续运行4小时后停止运行,管壁温度经过10小时恢复到初始温度,为下一循环开机运行提供较好的换热条件。
以此方式运行,在满足用户负荷需求的基础上,热泵的进出口水温稳定在一个较高温度,使机组基本处于理想工况下运行,且地下换热量与连续运行相比提高了5%。
2.4 回收利用多余热量制造生活热水在夏季冷负荷大于冬季热负荷的地区,对于地源热泵系统土壤热量得失不平衡问题,用冷却塔将系统多余热量散发至空气中是较常用的方法,但从能源使用方面讲是浪费了这部分热能,若合理利用这部分热量,将是节约能源的一个有效方法。
在该种负荷条件下,系统夏季向土壤释放的热量大于冬季从土壤中取出的热量,要利用起这部分能量,应从建筑能源需求的其他方面考虑。
如今建筑生活热水一般是全年供应,已经有一些工程将系统多余热量回收用于制造生活热水,不仅避免了这部分能量的浪费,还节约了部分制造生活热水所需的一次能源。
下面以武汉某工程为例分析这种方法的使用情况和效果。
3 采用热回收方式的工程实例及分析此工程是一座集办公、实验、对外接待的节能型办公大楼。
总建筑面积为27242㎡ 其中:实验室8862 ㎡ ,单身公寓:1080 ㎡,办公:17300 ㎡(含地下室)。
地下一层为车库及设备用房,一层至四层为实验室用房及单身公寓、餐厅;五至十九层为办公用房,其中九层为计算机用房。
主楼一至四层实验室及五至十九层办公楼(21000㎡)拟采用地埋管地源热泵系统作为建筑物的冷热源及提供单身公寓卫生热水。
而单身公寓、附楼实验室(6242㎡)拟采用VRV空调制冷及供暖。
工程空调系统原理图见图3.图3 地源热泵系统原理图注:1.制冷工况:阀门1、2、7、8开,阀门3、4、5、6关。
2.制热工况:阀门3、4、5、6开,阀门1、2、7、8关。
3.土壤温度数据采集系统:埋管区域共设置9个地点,每个地点垂直方向设置9个土壤温度传感器。
在该工程中,三台热泵机组的热回收热量承担制造卫生热水所需热量。
地源热泵机组在夏季运行时,机组蒸发器制冷对建筑提供冷量,同时冷凝器向系统外释热,利用蓄热水箱或其他蓄热装置回收该部分冷凝热,并制造热水,夏季可由部分热回收机组为用户24小时免费提供45/50℃的卫生热水;过渡季节及冬季用全热回收地源热泵机组提供50/55℃卫生热水;强化了冷凝器的换热效果,提高了机组运行的COP值。
3.1 建筑物空调负荷本工程采用DEST--C软件模拟计算后得到该建筑空调负荷如下:夏季空调逐时冷负荷综合最大值为主楼1830KW,单身公寓、附楼实验室895KW;冬季空调总热负荷为主楼1300KW,单身公寓、附楼实验室360KW;全年空调系统动态冷负荷总值为630000KWH(6月1日~9月30日;全年空调系统热负荷总值为240000KWH(12月15日~3月15日)。
3.2 地埋管地源热泵系统的散热量及取热量经工程前期地埋管换热测试试验,并计算和分析所得数据,得出系统在试验期内(数据采集11天)的总散热量和总取热量。
系统散热量及取热量的大小除与土壤热物性参数有关外,也与土壤温度及地埋管内循环水的温度密切相关,因此实验采用边界水温、多种正常水温工况进行测试,然后对其结果进行分析,得出在适合地源热泵空调机组的运行水温工况下的最大散热量及取热量。
下表是井埋管散热试验在不同进出口水温下进行试验所得结果,其循环水在井埋管中的进出口温差和传热量是由U型PE管换热器和水平连接管共同作用的结果【6】。
表1:散热试验结果和取热实验结果 ①号井 ②号井进水温度 回水温度 流量 总传热量进水温度回水温度流量 总传热量[℃] [℃] [m 3/h] [kW] [℃] [℃] [m 3/h] [kW] 散热试验35.35 31.8 0.81 4.97 35.35 32.4 0.79 4.85进水温度 回水温度 流量 总传热量进水温度回水温度流量 总传热量[℃] [℃] [m 3/h] [kW] [℃] [℃] [m 3/h] [kW] 取热实验9.2 11.9 0.81 2.936 9.2 11.5 0.79 2.86 注:试验中流量与管内流速的对应关系为:①井流量0.81m 3/h 对应于管外径25mm 管内流速0.69m/s (Re=17250),②井流量0.79m 3/h 对应于管内流速0.67m/s(Re=16750)。
考虑到设备异地测试,运输及安装过程中对精度的影响,根据回实验室矫正,进出口偏差温度矫正系数0.15,因回填材料的温度于土壤原始温度不吻合、施工中存在客观因素(根据施工日记记载)的修正系数:1.22。
3.3 卫生热水设计根据招标文件要求和空调初设方案确定部分卫生热水设计参数。
冷水计算温度为5℃。
卫生热水使用温度为55℃,全年热水用量4t/h ,最高日热水用量为11.63m /d ,最大小时热水用量为2.43m /d 。
热水系统采用上行下给式机械循环系统,实验室卫生热水箱203m ,单身公寓卫生热水箱103m ,分别设置于屋面。
生活热水小时耗热量计算公式如下: r ρ)t t (163q .1Q l r h r h −= 公式(2.2)式中:hQ ——设计小时耗热量(w ); rh q ——设计小时热水量(kg/h );r t ——设计热水温度(℃),55℃; l t ——设计冷水温度(℃),5℃;r ρ——热水密度(kg/L ),根据热水密度表查得当热水温度为55℃时,L kg r /986.0=ρ。
则生活热水小时耗热量为:9.3KW 22986.0)555(4000163.1)t t (163q .1Q l r h r h =×−××=−=r ρ即:生活热水小时耗热量约为230KW ,热水量为4t/h ,热水温度为55℃。