南京XX街區(qū)地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案工程概況XX街區(qū)B1地塊1-6#樓位于江蘇省南京市河西新區(qū)，北臨緯九路、西臨經(jīng)四東路，總占地面積3.0076公頃，為普通住宅。本工程總建筑面積91557.18m2，地上建筑面積為68115.62m2，分為1-6#樓。其中1#、3#、4#為十八層的高層塔樓，2#、5#、6#為七層的中高層塔樓。本工程是采用頂棚輻射和置換新風(fēng)為末端的高舒適度低能耗住宅，實(shí)現(xiàn)了“新風(fēng)、低噪、舒適、節(jié)能”的住宅功能。頂棚輻射采暖制冷系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷，將盤管埋設(shè)于每層混凝土樓板內(nèi)。置換新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)潛熱負(fù)荷，通過(guò)散熱和吸熱使室內(nèi)環(huán)境處于舒適范圍。設(shè)計(jì)思路地源熱泵系統(tǒng)作為利用可再生資源的高能效系統(tǒng)，其發(fā)展備受矚目。它既不會(huì)污染地下水，又不會(huì)影響地面沉降。本工程位于江蘇南京市，為普通住宅?？偨ㄖ娣e91557.18m2，地上建筑面積為68115.62m2，分為1-6#樓。其中1#、3#、4#為十八層的高層塔樓，2#、5#、6#為七層的中高層塔樓。末端形式采用頂棚輻射和置換新風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了新風(fēng)、低噪、舒適、節(jié)能的住宅功能。頂棚輻射供暖制冷系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷，將盤管埋設(shè)于每層混凝土樓板內(nèi)。置換新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)潛熱負(fù)荷，通過(guò)散熱和吸熱使室內(nèi)環(huán)境處于舒適范圍。利用TRNSYS對(duì)建筑負(fù)荷和空調(diào)系統(tǒng)的能耗作了典型年8760h的模擬，地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)在TRNSYS模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行。系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)地源熱泵機(jī)組供給天棚系統(tǒng)，另設(shè)置2臺(tái)帶熱回收裝置的地源熱泵機(jī)組共給新風(fēng)系統(tǒng)和生活熱水。為降低系統(tǒng)能耗，過(guò)渡季設(shè)置1臺(tái)板式換熱器提供天棚系統(tǒng)冷水，其一次水直接來(lái)自地源水。由于本工程建筑周圍場(chǎng)地很小，因此考慮采用樁基埋管，不足的部分在地面建筑空地采用垂直埋管補(bǔ)充。地埋管環(huán)路數(shù)量大，如何合理地進(jìn)行水力調(diào)節(jié)也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。筆者對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的阻力進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，依據(jù)計(jì)算出的阻力數(shù)值進(jìn)行分組，阻力相近的環(huán)路劃分為同組，連接至位于各個(gè)樓窗井內(nèi)的二級(jí)分集水器。各樓二級(jí)分集水器總管連入機(jī)房?jī)?nèi)一級(jí)分集水器，通過(guò)一級(jí)集水器上平衡閥使各環(huán)路流量相近。XX街區(qū)是目前國(guó)內(nèi)貴某最大的嘗試樁基埋管系統(tǒng)的工程，本工程的實(shí)施，可擴(kuò)展地埋管式地源熱泵系統(tǒng)在中國(guó)南方的應(yīng)用前景。由于本系統(tǒng)是在人口密度較大的住宅常年連續(xù)運(yùn)行，故土壤的全年熱平衡計(jì)算和熱響應(yīng)試驗(yàn)是必須格外重視的兩個(gè)問(wèn)題。此外，樁基埋管形式在目前國(guó)內(nèi)地源熱泵工程中應(yīng)用較少，在具體做法上還存在需要探討的問(wèn)題，需要在施工過(guò)程中逐漸積累相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)。案例解析末端系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)和空調(diào)負(fù)荷說(shuō)明冷熱水供回水溫度末端系統(tǒng)冷熱源由地源熱泵機(jī)房提供，頂棚輻射系統(tǒng)夏季所需供回水溫度為18/20℃，冬季所需供回水溫度為28/26℃。置換新風(fēng)系統(tǒng)夏季所需供回水溫度為7/12℃，冬季所需供回水溫度為35/30℃。室內(nèi)主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1表1室內(nèi)主要設(shè)計(jì)參數(shù)售夏季平冬季擊新風(fēng)池量撫/?。ò祄蟲3午/h.叼p替）醫(yī)溫瑞度萄/鍛℃派相對(duì)濕涼度微/示％伙溫產(chǎn)度殺/砍℃父相對(duì)濕再度頁(yè)/兩％套26余60始20被40耐30末端空調(diào)系統(tǒng)冷、熱負(fù)荷我們利用TRNSYS對(duì)建筑負(fù)荷和空調(diào)系統(tǒng)的能耗作了典型年8760小時(shí)的模擬。得出整個(gè)系統(tǒng)夏季總冷負(fù)荷為2333.71kW，其中，天棚系統(tǒng)冷負(fù)荷432.17kW，新風(fēng)系統(tǒng)冷負(fù)荷1904.93kW;冬季總熱負(fù)荷為1827.83kW，其中，天棚系統(tǒng)熱負(fù)荷654.44kW，新風(fēng)系統(tǒng)熱負(fù)荷1173.42kW。地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)啞水系統(tǒng)設(shè)擴(kuò)計(jì)兵水系統(tǒng)設(shè)振計(jì)要結(jié)合各末染端系統(tǒng)的冷熱忘量要求、不同暖季節(jié)末端空調(diào)悟系統(tǒng)的運(yùn)行模共式、經(jīng)濟(jì)原則粒等諸多因素來(lái)猾考慮。兩頂棚輻射獅系統(tǒng)茅本系統(tǒng)設(shè)膠置兩臺(tái)斑地源法熱泵片機(jī)組供給天棚統(tǒng)系統(tǒng)，單臺(tái)制芳冷量惹為嘉418.9k商W閥，制熱量槳為百420k家W齒。通續(xù)過(guò)旅TRNSY懂S嘩對(duì)全年能耗模央擬分析，我們伯發(fā)現(xiàn)在過(guò)渡季團(tuán)節(jié)，系統(tǒng)需對(duì)晴天棚提供冷量也，為降低系統(tǒng)殃運(yùn)行能耗，設(shè)株置一臺(tái)板式換石熱器提供天棚搜系統(tǒng)冷水，其括一次水直接來(lái)炸自地源水。誦置換新風(fēng)共系統(tǒng)伍本系統(tǒng)另何設(shè)置兩臺(tái)帶熱?；厥昭b置的主批機(jī)供給新風(fēng)系雕統(tǒng)和生活熱水蘆，單臺(tái)制冷量驢為令1000.5能k聾W脅，制熱量纖為金1202k耍W秤。濃本存工程策包括六棟住宅仿樓，業(yè)主最初針提出地源允熱泵竊機(jī)房分別設(shè)置狡于六棟住宅樓穿地下一層設(shè)備課房?jī)?nèi)的方案，倘但施工圖設(shè)計(jì)俘過(guò)程中經(jīng)過(guò)多辮次專家論證和艦對(duì)全年負(fù)荷分春析計(jì)算最后確跨定改為一個(gè)機(jī)膏房，其相對(duì)于奶六個(gè)機(jī)房的優(yōu)義點(diǎn)有：忽矮陳1)卸耕由于各棟樓冷瘦熱負(fù)荷較小，膽故沒(méi)有相應(yīng)的扶標(biāo)況機(jī)恨組柱;箭而改為一個(gè)機(jī)躺房后能夠使用勇標(biāo)況機(jī)組，降住低了系統(tǒng)初投待資齡;興隔濃2)綢熟避免了使用六艦個(gè)機(jī)房時(shí)，各鍬環(huán)路水量過(guò)小萄導(dǎo)致的沿程阻欄力小，水泵選聾型困難的問(wèn)題涉。少地埋管鉆厭孔設(shè)計(jì)火地埋管的頭設(shè)計(jì)和施工是接本鷹工程董中難度最大的叼部分，合理地衡確定埋管型式慕，并選取適當(dāng)劈的地埋管單位賀長(zhǎng)度取熱量和寄釋熱量是設(shè)計(jì)潤(rùn)的關(guān)鍵。同時(shí)周應(yīng)該考慮買建筑旦物土建結(jié)構(gòu)及向其他設(shè)施，布正置地埋孔時(shí)避孔免與之沖突。梅常規(guī)的土隙壤換熱器有垂蹤直埋管型和水寒平埋管型兩種梢。垂直埋管型貞土壤換熱器占搖地面積少，深敞度方向有調(diào)劑抱性，愈深，受哥大氣影響而引刷起的波動(dòng)愈小蠶，但造價(jià)高于育水平埋管，施期工難度較大。夠由于本智工程盜建筑食周圍場(chǎng)地很小牙，因此考慮采駝?dòng)脴痘窆?，究不足的部分在揭地面倍建筑釀空地采用垂直險(xiǎn)埋管補(bǔ)充。埋爹于樁基中的地荷埋管型浙式至(塌U洲型崗或矛W光型夏病)筐和長(zhǎng)度均由樁哨基的形狀和深相度決定。通過(guò)凱對(duì)當(dāng)?shù)赝寥罁Q是熱的測(cè)試，可激確敞定駐U占，醒W隙，割U+笨W祖，貓U+印U效等各種類型埋芬管的每米取熱蔑量和釋熱量。弟樁基埋管從樁哪相互之間距離堤及避免交叉等政因素考慮，共剛計(jì)有效利用樁敘孔環(huán)路招為握88臺(tái)5馬個(gè)，室外補(bǔ)俘孔恰30呀2秩個(gè)，間擋距旺5耐米，鉆孔深哭度剝6宴0弄米。民地埋管水援力平衡設(shè)計(jì)牌本墻工程才地埋管環(huán)路數(shù)碗量大，如何合櫻理地進(jìn)行水力直調(diào)節(jié)也是設(shè)計(jì)毛的難點(diǎn)。各個(gè)黃環(huán)路阻力損元失筑Δ優(yōu)P詳，包括沿程阻墳力損失和局部何阻力損末失淺Δ跟P驕j朋。斯各環(huán)路沿箭程阻力損甜失遮Δ封P喇m輪計(jì)炮算蔬(普三陡級(jí)漸)曲各環(huán)路沿交程阻力損獎(jiǎng)失諸Δ炕Pm幕(撞毫米水羞柱擁)=i親L龍，太式罪中漂i題-醒塑料管水力坡漸降毯(集毫米水蘭柱遲/期米皂);躍沒(méi)艇L含-戶各環(huán)路總長(zhǎng)頃度敵(壘米繪);企塑料管水蔬力坡降，可近毛似按下式計(jì)算階：沫珠遲i=0.00呀095×10鴨00×G1.千774/dj下4.77著4第，剪式宇中臟G辯-呀每個(gè)環(huán)路流芳量名(珠m3/s);檢夜轟dj狠-析地埋管計(jì)算內(nèi)叨徑，本綿工程種為導(dǎo)0.020惰4千米。菜各環(huán)路局旺部阻力損膝失粒Δ扛P主j竭計(jì)些算商(正二持級(jí)觸)軍各環(huán)路沿憂程阻力損稀失式Δ毒Pj警(喬毫米水厚柱耽)=iL'顏式陷中賊i肆-財(cái)塑料管水力坡貸降冤(恩毫米水暴柱預(yù)/謊米媽)安，同糊上務(wù);團(tuán)浮葬L'甚-狹各環(huán)路局部阻置力當(dāng)量長(zhǎng)紡度蛾(掛米侮);窩根據(jù)以上主公式，我們對(duì)背所有埋管環(huán)路丙進(jìn)行詳細(xì)的水跡力計(jì)算，依據(jù)同計(jì)算出的阻力估數(shù)值進(jìn)行分組緊，阻力相近的濟(jì)埋管劃為同組路，眨以敞1律#穴樓樓為例，地渾埋管分組詳見飽表濫2斥、錢表匹3倚。侮表呈2蠢竿字1雅＃樓地埋管分嘴組達(dá)表憶3洲安酒2捷#潑樓地埋管分組脾本設(shè)計(jì)采梢用兩級(jí)分集水手器，二級(jí)分集剛水器置于各棟溜樓專設(shè)的窗井黨內(nèi)，一級(jí)分集房水器置于地源步熱泵羞機(jī)房?jī)?nèi)。分組妨的地埋管環(huán)路姥首先接入相應(yīng)紗的二級(jí)分集水迫器，為了合理鐮分配各棟樓的減水量，在二級(jí)為集水器總管上應(yīng)加裝平衡譽(yù)閥躬;科各棟樓地埋管錦二級(jí)分集水總市管再接入機(jī)房液內(nèi)一級(jí)分敏集水器。這就匯避免了環(huán)路過(guò)喜多且各個(gè)環(huán)路獅阻力相差過(guò)大轉(zhuǎn)造成的水力失料調(diào)現(xiàn)象。威地埋管系咽統(tǒng)圖見臥圖忘1此。蛛土壤熱平租衡恢從地源篩熱泵漆系統(tǒng)的使用特好點(diǎn)可以看出，野地源的熱平衡情是保證系統(tǒng)成虧功持久運(yùn)行的光關(guān)鍵。如果熱陪平衡受到破壞礎(chǔ)，將使土壤溫峽度發(fā)生改合變烈(斤不論升高或降啦低波)紹，會(huì)嚴(yán)重影響樂(lè)若干年后的可霧靠使用，因此馳地源額熱泵湊系統(tǒng)的熱平衡昂是能否成功的鄭關(guān)鍵因素。通碗過(guò)對(duì)全年地源百熱泵之系統(tǒng)向土壤的顧排熱守量鋪(彩主要包括夏季偏的苗建筑攪需冷量和技熱泵眾機(jī)組的耗電趣量龍)藏和全年系統(tǒng)從遮土壤中的取熱挺量計(jì)