地源熱泵系統在綜合性建筑群中的節能應用

地大熱能地熱+多能互補新聞網(wǎng)訊：本項目用地位于北京市大興區團河地區，東至現狀鳳河用地權屬，南至現狀排水渠，西至規劃基本農田，北至現狀北京政法職業(yè)學(xué)院。集教學(xué)、辦公、服務(wù)、住宿等為一體的綜合性建筑群。北京社會(huì )管理職業(yè)學(xué)院回遷項目一期工程地源熱泵系統供冷和供熱范圍包含：1號、2號、3號、4號、5號、9號、10號樓、綜合樓，地源熱泵系統服務(wù)的總建筑面積為122347.64 m2。根據建筑物的分布情況將該項目劃分為南北兩個(gè)獨立系統，分別為兩個(gè)區域內的建筑提供冷熱源。

系統設計

南區系統

南區系統包含：1號樓、2號樓、3號樓、4號樓、5號樓、綜合樓。南區總冷負荷：6 998.86 kW,南區總熱負荷：6 076.31 kW。二期預留10 000 m2建筑冷負荷：820 kW,熱負荷：720 kW。根據南區系統總冷熱負荷，選用4臺(3大1小)地源熱泵主機共同承擔南區的冷熱負荷需求；現一期階段選用3臺制冷量為2064.8kW;功率：338.6kW(標準工況);制熱量為2057.5kW;功率：440.3kW(標準工況)地源熱泵主機可以滿(mǎn)足一期南區建筑物的冷熱需求；二期預留的10000m2建筑同時(shí)有制冷和供暖需求時(shí)，一期現有的3地源熱泵主機不能同時(shí)滿(mǎn)足一期和二期建筑物使用需求時(shí)，增加1臺制冷量為929.3kW;功率：155.6kW(標準工況);制熱量為916.9kW;功率：198.9kW(標準工況)地源熱泵主機，將設備接入現有的地源熱泵系統中，由4臺設備共同承擔南區建筑物的冷熱負荷[水泵的位置及機房管路全部預留好，需要增加設備時(shí)，直接將設備接入系統即可。地源熱泵主機制冷標準工況：冷凍水供回水溫度7℃/12℃,冷卻水供回水溫度：25℃/30℃;制熱標準工況：冷凍水供回水溫度10℃/5℃,熱水供回水溫度：45℃/40℃。

南區機房一期系統需要用總電負荷約為1780kW。

南區系統機房最大用電功率：冬季最大用電負荷約為1770.9kW;夏季最大用電負荷約為1465.8kW。

北區系統

北區系統包含：9號樓、10號樓，北區總冷負荷：2587.98kW,北區總熱負荷：2521.96kW;二期預留10000m2建筑冷負荷：910kW,熱負荷：1100kW;根據北區系統總冷熱負荷，現選用3臺地源熱泵主機共同承擔北區的冷熱負荷需求；現一期階段選用2臺制冷量為929.3kW;功率：155.6kW(標準工況);制熱量為916.9kW;功率：198.9kW(標準工況)地源熱泵主機可以滿(mǎn)足一期北區建筑物的冷熱需求；二期預留的10000m2建筑同時(shí)有制冷和供暖需求時(shí)，一期現有的2地源熱泵主機不能同時(shí)滿(mǎn)足一期和二期建筑物使用需求時(shí)，增加1臺制冷量為929.3kW;功率：155.6kW(標準工況);制熱量為916.9kW;功率：198.9kW(標準工況)地源熱泵主機，將增加的設備接入現有的地源熱泵系統中，由3臺設備共同承擔北區建筑物的冷熱負荷。一期機房?jì)戎鳈C、水泵等設備的位置及機房管路全部預留好，需要增加設備時(shí)，直接將設備接入系統即可[冬季最大用電負荷約為517.8kW;夏季最大用電負荷約為431.2kW。

向地質(zhì)體排放的冷熱計算

夏季制冷時(shí)間為：每年5月1日～9月30日，共153 d（運行周期）, 每年暑假假期為：每年7月15日～8月25日，假期時(shí)間為：42 d, 暑假期間停止供冷，每年非暑假時(shí)間為：111 d; 冬季供暖時(shí)間為：每年11月1日～次年3月31日，共151 d; 寒假期間校區內的空調系統低溫運行，寒假30 d, 非寒假期間121 d保證校區內正常供暖。

夏季供冷：非暑假期間供冷天數為111 d, 熱泵每天運行14 h(考慮圖書(shū)館、辦公等區域不同使用要求),全負荷使用系數取0.5(整個(gè)供冷周期較長(cháng));暑假期間停止供冷，但是考慮部分辦公區域需要供冷，暑假期間(42d)熱泵每天運行8h, 全負荷使用系數取0.25;冬季供暖：非寒假期間供暖天數為：121d, 熱泵每天運行24h, 全負荷使用系數取0.5(熱泵供暖區域大都為教室、辦公及圖書(shū)館等建筑，白天正常運行，夜晚保證低溫運行);寒假期間(30 d)熱泵每天運行24 h, 全負荷使用系數取0.3。

地源熱泵運行一年地質(zhì)體溫度上升約為0.009 6 ℃?？紤]地下水流動(dòng)對地層熱均衡的影響，以及熱泵系統的間歇期，均有利于地層溫度的恢復，總體上地埋管換熱系統對地層溫度的影響不大。

運行成本

地源熱泵機組負荷率100%,75%,50%,25%,與之在不同負荷率下的地源熱泵機組開(kāi)啟臺數和運行效率匹配相應的循環(huán)水泵運行臺數，并分別在各運行工況下計算其耗電量。

地源熱泵機組電功率=熱泵機組運行時(shí)的電功率×使用天數×每天運行時(shí)間×使用系數×熱泵機組工作效率。

水泵電功率=水泵電功率×使用天數×每天運行時(shí)間×使用系數×循環(huán)水泵工作效率。

地源熱泵機房耗電總功率=地源熱泵機組運行工況下電功率+水泵運行工況下電功率。

南區供暖期或供冷期節約的運行費用=(法定每平方米運行費用-實(shí)際每平方米運行費用)×建筑面積。

南區供暖期節約的運行費用=(30元/m2-22.2元/m2)×92 611 m2=722 365.8元。

南區供冷期節約的運行費用=(30元/m2-10.1元/m2)×92 611 m2=1 842 958.9元。

北區供暖期或供冷期節約的運行費用=(法定每平方米運行費用-實(shí)際每平方米運行費用)×建筑面積。

北區供暖期節約的運行費用=(30元/m2-20.2元/m2)×29 737 m2=291 422.6元。

北區供冷期節約的運行費用=(30元/m2-9.3元/m2)×29 737 m2=615 555.9元。

地源熱泵系統優(yōu)勢：

1)南區每個(gè)冬季供暖期能夠節約運行費用約為72萬(wàn)元。

2)南區每個(gè)夏季供冷期能節約運行費用約為184萬(wàn)元。

3)北區每個(gè)冬季供暖期能夠節約運行費用約為29萬(wàn)元。

4)北區每個(gè)夏季供冷期能節約運行費用約為62萬(wàn)元。

5)達到了節約能源的目的，同時(shí)響應了“金山銀山不如綠水青山”的指導思想和理念。