浅谈天津国际贸易与航运服务区写字楼地源热泵空调系统设计

论文关键词：地源热泵 地埋管 地下埋管换热器

论文摘要：土壤源热泵是一项新兴的节能环保的空调技术。本文介绍了天津与航运服务区写字楼地源热泵空调系统的设计，提出了设计中应注意的问题，并对该的运行情况进行了分析和

一．工程概况及系统简介

　　1.工程概况

　　天津国际贸易与航运服务区写字楼总建筑面积为23378.76平方米，其中地上建筑面积为21714.12平方米，地下建筑面积为1664.64平方米。地上l3层，有大堂、咖啡茶座、保安监控和办公室等，地下l层，有变配电间、发电机房、泵房、库房等。本项目拟采用热泵系统为地上建筑提供冬季采暖和夏季制冷，地下建筑不考虑空调系统。

　　2.地源热泵系统介绍

　　地源热泵是一种利用地下浅层地能，将低位能向高位能转移，以实现供热制冷的高效节能空调系统。其利用地层在一定深度下一年四季温度比较恒定，保持在l5℃以上，且具有热容量巨大、可以再生等特点，通过埋设在地下的换热管与土壤进行热交换，冬季把土壤中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来，释放到地下土壤中，此时地能为“冷源”，如下图：

　　此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用;夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。在地源热泵系统中，大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。可以大大减少对化石燃料的消耗，减少对的污染，符合人类可持续发展的要求。地源热泵系统是一种高效、节能、环保的冷暖中央空调系统。

　　3.设计依据

　　3.1冬季采暖、夏季制冷面积：21714平方米;

　　3.2设计负荷：

　　冬季：热指标估算为78.89W/M2，设计采暖负荷为l713Kw;

　　夏季：冷指标估算为116.28W/m2，设计制冷负荷为2525KW;

　　3.3空调使用时间：夏季：l20天;冬季：120天

　　4.方案综述

　　根据项目的位置、建筑面积、水文情况以及建设方提供的部分相关资料，拟采用“混合型的地源热泵系统”为建筑提供冬季采暖和夏季制冷。

二　混合型的地源热泵系统设计

　　1、系统方案综述

　　在本方案中，采用混合型的地源热泵系统为所有建筑提供冬季供暖和夏季制冷。热泵机组按照夏季负荷进行选择，则也能够满足冬季采暖负荷;室外地埋换热孔的数量按照冬季负荷进行设计，夏季制冷时系统散热不足的部分由冷却塔来进行补充散热。在夏季制冷实际运行中，以地埋换热孔散热优先运行，冷却塔进行辅助散热。

　　夏季制冷负荷为2525Kw，选择3台GSHP—C1038D型热泵机组。3台总的制冷量为2796KW，总的制热量为3123KW，可以满足夏季制冷和冬季采暖负荷的需求。

　　2、冷、热源方案

　　2.1、地源热泵机组选型

　　35GsHP—C1038D型热泵机组，其标准工况下性能参数如下：

　　注：在进行施工图设计时，须按实际运行工况与厂家进行最终确定参数。

　　2.2、系统全年运行方案

　　夏季3台热泵机组全部运行，提供制冷，但根据负荷的变化，可以开启l台或2台机组，同时该2台机组可以根据负荷的变化实现从l0—100%的无级调节，其中地埋换热孔优先运行。

　　冬季2台热泵机组的制热量为2082KW，而冬季采暖负荷为l713KW，因此2台热泵机组运行即可满足采暖负荷需求，间时可以根据实际运行负荷选择开启l台机组或2台。

　　2.3、系统主要循环水泵

　　系统主要循环泵均采用屏蔽泵，该种泵具有运行稳定、噪音低、安全可靠性高等特点。

三．室外地埋管换热系统及冷却塔辅助散热系统

　　1、地埋管的设计方法

　　地埋管的设计主要是针对工区的、水文地质条件，结合系统运行工况，计算地埋管的换热量和满足负荷要求所需求的换热管的长度。基于工区地下条件的多样性，我公司在地埋管的设计上主要采取“现场工程、水文地质条件分析+设计软件”相结合的方法。