延慶交通局張山營交通檢查站橫埋式地源熱泵空調系統(tǒng)的應用
美國匯中戈特爾空調有限公司 林偉華 管昱杰
Lin Weihua, Guan Yujie
(U.S.Hikom A.C.Co.,Ltd.)
摘要：地源熱泵空調系統(tǒng)在地質是巖石情況下，垂直打孔的成本相對較高，
橫埋式地源熱泵空調系統(tǒng)較垂直打孔的施工成本較低，工程投資較少，又能達到垂直打孔空調系統(tǒng)的冬季制熱、夏季制冷的效果，此系統(tǒng)值得在地質為巖石的地源熱泵空調系統(tǒng)中大面積的推廣使用。
Abstract:The ground-source heat pump air-conditioning system is a rock in the geological circumstances, the relatively high cost of vertical drilling, horizontal buried ground-source heat pump air-conditioning system than the vertical hole of the lower cost of construction, engineering, less investment, while maintaining the vertical perforated air-conditioning system of winter heating, summer cooling effect, this system is worth as a rock in the geological ground-source heat pump air conditioning system to promote the use of a large area.
關鍵字：橫埋式地源熱泵 室外換熱器 運行費用
Keywords: Buried horizontal ground-source heat pump Outdoor heat exchanger Running costs
1、延慶交通局張山營建筑概況
本工程總建筑面積約3200m2,共分為兩部分，新建建筑為辦公樓，建筑面積1785㎡，共三層，樓高11.1米。其中執(zhí)法大廳共一層，層高8.7米。原有建筑物為食堂、辦公室、休息室及鍋爐房，建筑面積約為1400㎡；共分為3個獨立建筑。均為1層。該工程采用地源熱泵中央空調系統(tǒng)，末端采用風機盤管機組，每臺風機盤管機組配置控制器單獨控制，原鍋爐房改為冷熱源機房，滿足夏季制冷及冬季供暖。2008年8月10日完工，并且空調系統(tǒng)開始調試運轉。
2、空調系統(tǒng)計算參數(shù)及參考資料
1）空調計算設計參數(shù)
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季節(jié) |
室外計算干球溫度（℃） |
室外計算濕球溫度（℃） |
室外計算相對濕度（%） |
室外風速（m/s） |
大氣壓力（hpa） |
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夏季 |
33.20 |
26.40 |
-- |
1.90 |
998.60 |
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冬季 |
-12 |
-- |
45 |
4.8 |
1020.40 |
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2）設計所采用之相關國家標準和規(guī)范 《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019－2003 《建筑設計防火規(guī)范》GB50045--95 《通風與空調工程施工質量及驗收規(guī)范》GB50243－2002 《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50366－2005
3、空調室內溫度
4、空調系統(tǒng)設計 4.1空調系統(tǒng)的確定 根據(jù)甲方對本空調系統(tǒng)的具體要求 1）空調系統(tǒng)不需要另外加冷熱源即能冬季制熱夏季制冷。 2）空調機組在運行中能效比高，運行費用較低。 延慶張山營地區(qū)地下為巖石層，巖石打井費用較高，綜合考慮甲方的要求，經(jīng)過認真分析當?shù)氐牡刭|情況，本工程采用橫埋式地源熱泵空調系統(tǒng)。 4.2、末端系統(tǒng)設計（未考慮新風） 本工程總建筑面積3200m2，空調使用面積為2750m2，辦公室單位冷負荷取120w/m2，會議室、食堂以及執(zhí)法大廳單位冷負荷取200w/m2；會議室、接待室、會客室、衛(wèi)生間、淋浴間及餐廳包間均按有吊頂考慮，一層檢疫室因墻磚已經(jīng)粘貼完畢，均采用帶三速開關的立式明裝風機盤管，執(zhí)法大廳因空間較大，且層高太高也采用帶三速開關的立式明裝風機盤管，辦公室、宿舍均采用臥式暗裝風機盤管。 風機盤管設備：
4．3空調主機的確定 依據(jù)冷、熱負荷和地源熱泵機組技術參數(shù)，總建筑面積為3200m2,按照規(guī)范辦公建筑采暖熱指標為80w/m2、空調冷指標為100w/m2。 則該建筑采暖設計熱負荷Qh=3200×80=256KW 空調夏季設計冷負荷Qc=3200×100=320KW 參考設備廠家樣本，選取地源螺桿熱泵機組LESR100.1BG2機組一臺，夏季提供7-12℃冷水制冷，冬季提供45-50℃熱水供暖。 地源螺桿熱泵機組LESR100.1BG2機組參數(shù)如下： 空調主機參數(shù)
地源螺桿熱泵機組LESR100.1BG2機組循環(huán)水參數(shù)： 用戶側水循環(huán)量：59.3m3/h 地源側水循環(huán)量：71.0m3/h 4.4室外換熱器的確定 1)室外橫埋管的確定
橫埋管施工現(xiàn)場 橫埋管施工現(xiàn)場由于張山營地下地質較復雜，地下6m以下都是巖石層，我公司技術人員從施工難度和運行效果綜合考慮，確定采用整體平鋪換熱器，埋深為4m，管間距為300mm。（經(jīng)過單管換熱量的測試計算，單管PE橫埋管道的冬季換熱量為8W，夏季換熱量為10W），單管長度為100m, 則冬季1路橫埋管的換熱量為：Q1=100X0.008=0.8KW 則夏季1路橫埋管的換熱量為：Q1=100X0.01=1KW 空調主機的總夏季制冷345.1KW，冬季制熱342.7 KW 則冬季需要橫埋管的總量： Nd=342.7/0.8=429路 則夏季需要橫埋管的總量： Nx=345.1/1=345路 則綜合考慮選用429路，單管100m長的橫埋管。 PE32管的總數(shù)量為： Z=429x100=42900m 4.5橫埋換熱器面積的確定 由4.4可知管間距為300mm，共需PE管DN32共需429路，每路的管長為100m, 則需要的橫鋪總面積： S=0.3x(429-1)x100=12840m2 4.6循環(huán)水泵的選型 室內側空調循環(huán)水泵： 空調主機用戶側水泵59.3m3/h。 則空調側水泵水流量： Q=59.3m3/hx1.15=68m3/h 空調水流量為68m3/h,揚程為30mH20，功率為11kw 地下側空調循環(huán)泵： 空調主機地下側水泵71m3/h。 則地源側空調水泵水流量： Q=71m3/hx1.15=82m3/h 地源側空調水泵水流量為82m3/h,揚程為30mH20, 功率為15kw 5、橫埋式和垂直埋管（地質為巖石）地源熱泵室外比較
從上述表格可以看出，橫埋式地源熱泵室外投資為78.1296萬元，垂直埋管（巖石層）地源熱泵室外投資為116.6928萬元，橫埋式地源熱泵室外投資比垂直埋管（巖石層）地源熱泵費用便宜38.5632萬元。
6、空調運行分析 說明： 1、電價按0.8元/Kw.H。 2、夏季制冷90天，每天8小時；冬季制熱120天，每天8小時。 3、空調水泵功率11+15=26Kw。 2、經(jīng)過計算，室內末端同時開啟時功率為7.732Kw.
7結束語 從上述論述可以看出，橫埋式地源熱泵空調系統(tǒng)室外部分投資較垂直埋管（地質為巖石）地源熱泵室外部分投資少，但同樣能達到垂直埋管（地質為巖石）地源熱泵冬季制熱、夏季制冷，運行費用較低的效果，值得在當?shù)氐刭|為巖石的空調系統(tǒng)大面積的推廣利用。
參考文獻： 1、《實用制冷與空調工程手冊》 主編 尉遲斌 機械工業(yè)出版社 2002 2、《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50366－2005 3、《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019－2003 4、地埋管地源熱泵技術 主編 刁乃仁 方肇洪
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