土壤源热泵空调系统在商业和公共建筑的应用.ppt
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1、BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,土壤源热泵空调系统在商业和公共建筑中的应用Geothermal Heat Pump for Space Heating and Cooling,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,内容Contents,土壤源热泵复合系统的应用,商业和公共建筑耗能现状,土壤源
2、热泵系统发展趋势,土壤源热泵系统经济技术分析,土壤源热泵系统设计与施工,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,商业和公共建筑能耗现状,1、各类大型公共建筑的单位建筑面积全年耗电量为 100-350kWh,是城镇住宅单位面积用电量的10-15倍2、空调、照明和动力设备的能耗占到建筑能耗的80%左右,其中空调系统占35%以上,用于补偿围护结 构传热耗能、处理 新风、空调设备用电,采暖、制 冷能耗是欧洲发达国家的3-4倍3、目前占总建筑面积不到15%的公共建筑,在不提 供采暖的条件下,占总建筑能耗的47.3%,能
3、耗现状,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,公共建筑能耗现状,面临的问题:1、新建公共建筑面积以34亿平方米/年的速度得到迅速发展,预计到 2020年将增加6070亿平方米,不采取节能措施的话,建筑能耗 将增加33004100亿kWh,而国家至2020年公共建筑能耗的增长目标 为11001400亿kWh,任务艰巨 2、公共建筑中尤其大型商业建筑,采暖通风空调能耗相当高,一般 会占 到该商业建筑总能耗的60%以上暖通空调节能方案:从改善冷、热源做起,利用土壤源热泵这种高能效比、节能、环保的新型空调技术实现热
4、、冷及卫生热水三联供,运行费用低,在高能耗的公共建筑中应用能达到节能要求,能耗现状,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,常用冷热源方案组合,1、冷水机组供冷+热网或余热(废热)供热;2、冷水机组供冷+天然气或煤气供热;3、冷水机组供冷+燃煤锅炉供热;4、冷水机组供冷+燃油(气)锅炉供热;5、冷水机组供冷+电锅炉供热;6、蒸汽(热水)溴化锂吸收式冷水机组供冷+燃煤锅炉供热;7、燃油(气)直燃式溴化锂吸收式冷水机组供冷+燃油(气)锅炉供热;8、燃油(气)直燃式溴化锂吸收式冷热水机组供冷、供热;9、热泵冷热水机
5、组供冷、供热;10、建筑冷热电联供系统(BCHP),高能耗的原因?,目前,大多数公共建筑采用热泵空调机组和锅炉两套设备来实现夏季供冷、冬季供暖,冷、热源机组能效比低,能耗现状,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,发展趋势,全世界:已安装800 000套机组总容量9 500 兆瓦热量年增长率为 10%美国:年安装50 000 套机组瑞典、德国、瑞士是欧洲的主要市场,地源热泵工程应用现状,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUT
6、E,发展趋势,2001年11月14日布什总统和劳拉在他们位于德克萨斯克劳福特的加州接待来访的普京总统和夫人。去年,他们刚刚将家中的空调系统升级为地源热泵系统。在新闻记者面前,布什总统多次提及地源热泵系统是如何在德克萨斯炎热的季节里给他们带来凉爽和清新的,一对竞争对手不约而同地将其私家别墅的空调改造为地源热泵系统,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,据星期日泰晤士报05年8月21日报道,素以生活奢华而为民众诟病的英国王室,也将加入“建立节约型社会”的行列英国女王日前下令:在白金汉宫建立一个利用天然地热供暖的
7、地源热泵系统,从而削减王室高昂的能源费用。但这一打造“节约型王宫”的浩大工程,将节约英女王大量费用。,发展趋势,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,国内工程应用现状,2005年,建设部将地源热泵技术列为建筑业十项新技术之一,到2005年全国范围内共有地源热泵应用工程2537项,发展趋势,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,近年来地源热泵工程应用日益增多,土壤源热泵技术在我国尚处于起步阶段。,结合工程实例,对土壤源热泵
8、空调系统的节能及经济性能进行分析。并阐述了设计和施工的特点,提出了经比较后的优化设计方案。还提出了“冷却塔辅助冷却土壤源热泵”和“太阳能辅助加热土壤源热泵”的方法,并对其原理、负荷计算、系统设计、经济分析等方面作了介绍。,发展趋势,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,经济分析,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,经济分析,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DE
9、SIGN INSTITUTE,几种制热方式的能量利用系数,几种供热方式对环境的影响(提供同样的100kJ热量),经济分析,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,经济分析,“橄榄”特性,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,经济分析,系统负荷计算,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,经济分析,土壤源热泵技术参数,BEIJING TSI
10、NGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,两种空调系统投资成本分析表,经济分析,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,经济分析,夏季,通过对土壤源热泵系统空调侧冷冻水进出口温度、流量和埋管侧冷凝水进出口温度、流量的测量,计算制冷量,与机组消耗功率相除得到机组COP基本稳定在5.3左右,比传统空调系统夏季COP=2.9高近83%。冬季,通过对土壤源热泵系统供暖侧冷凝水进出口温度、流量和埋管侧冷冻水进出口温度、流量的测量,计算得热量,与机组消耗功率相
11、除得到机组COP基本稳定在4.3左右,相对于传统空调系统冬季COP=2.8高近54%。土壤源热泵中央空调系统与单冷机+冷却塔+电锅炉的中央空调系统相比:在夏季制冷的同时供卫生热水,节约38%的运行费用;在冬季制热和制卫生热水时能节约65%的运行费用;过渡季节提供生活热水时能节约70%的运行费用。,土壤源热泵系统性能及环境效益,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,设计施工,本工程为江苏省海安县行政中心,建筑面积约73000m2,高度75 m2,分为1、2、3个区。一区为档案馆,空调面积5141.5m2,冷热
12、负荷分别为500 KW和500 KW;二区为主楼,空调面积48590.4 m2,冷热负荷分别为5000KW和4500 KW;三区为会议餐饮楼,空调面积5139.9 m2,冷热负荷分别为1000 KW和500 KW。经逐时负荷计算,最大空调瞬时冷负荷出现在14时。,海安县行政中心建筑照片,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,地埋热交换器设计,设计施工,单U62m深埋地换热管在不同进水温度、不同循环水流量下的换热能力,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING
13、DESIGN INSTITUTE,设计施工,双U94m深埋地换热管在不同进水温度、不同循环水流量下的换热能力,单U96m深埋地换热管在不同进水温度、不同循环水流量下的换热能力,BEIJING TSINGHUA 北京清华城市规划设计研究院 URBAN PLANNING DESIGN INSTITUTE,设计施工,埋地换热管循环水进出口温差,地下土壤温度测量区间地下土壤平均温度15.6,根据实测结果在3537进水条件下,单U62m埋地管和单U96m埋地管的单位长度换热率基本相同,每米井深换热量为70W/m井深,双U94m埋地换热管每米井深换热量为90.5W/m井深,采用双U埋地换热管每米井深的换热
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