地源熱泵節能技術在蘇州地區的應用

段 云 亓軍強

1 蘇州市自然地質條件

蘇州市屬北亞熱帶季風氣候區,四季分明,氣候溫和濕潤,是典型的海洋性氣候。多年平均氣溫15.7℃,極端最高氣溫38.8℃,極端最低氣溫-9.8℃。多年平均降水量1 128.9 mm,最大降水量1 611.7 mm,日最大降水量343.1 mm,降水主要集中在6月～9月。蘇州地處長江三角洲東南緣太湖水網平原中部,根據區域地質資料,其地貌成因和形態類型是在印支—燕山運動所奠定的基底構造格局基礎上,經受各種內、外力營力的長期作用而成。大體上自西南向東北方向呈階梯狀逐級跌落,在現代地貌形態類型上,形成了西南部與東北部兩個地貌單元。西南部基巖抬升,廣泛出露地表,發育較多的基巖山體,表現為構造—剝蝕地形;東北部則因持續下降,長期接受第四系松散層的堆積,地形地貌上表現為廣闊的堆積平原。

蘇州地區除西部有山部位沉積覆蓋土層較薄,其余各地沉積土層均達百米以上,以隔水的黏性土層和飽水的砂性土層交互沉積為主,且降水充沛,地勢較低,一般僅在平均海平面以上1 m～3 m左右,地下水位較高,一般在自然地面以下1 m以內。

2 地源熱泵空調系統的工作原理

地源熱泵中央空調系統的冷熱源采用埋管式土壤源熱泵系統,也稱土壤耦合式熱泵系統。具體采用立埋的埋管方式,以水作為冷熱量載體,水在埋于土壤中的換熱管道內與熱泵機組間循環流動,實現機組與大地土壤之間的熱量交換。換熱量的大小決定地埋管的總長度。

冬季循環水通過埋在土壤中的高密度聚乙烯管環路,從土壤中吸收熱量,使循環水溫度升高,供給地源熱泵機組,同時由熱泵機組提供熱水,通過風機盤管或空調機組給室內供暖;夏季循環水通過地埋管將熱量排放到土壤中,使循環水溫度降低供給地源熱泵機組。再由熱泵機組提供冷凍水,通過風機盤管或空調機組給室內供冷。

3 地源熱泵中央空調系統與VRV中央空調系統的對比

現代建筑中,一般空調能耗占整個建筑全部耗能的40%～60%,在空調設計中考慮節能環保的熱泵技術符合國家建立節約型社會的政策。根據蘇州地區的地質、水文地質及氣候條件,風源、水源、地源熱泵空調系統都是因地制宜的選擇。臨水(湖、河、塘)則宜采用水源熱泵系統,場地許可且湖、河、塘較遠難以滿足水源熱泵的設置經濟性,則采用地源熱泵系統,兩種條件都不具體則采用風源熱泵。

以蘇州某單位兩棟辦公樓工程為例,其中一棟建筑地上3層,面積約1 400 m2,另一棟建筑地上5層,面積大約4 000 m2,主要功能為宿舍、食堂、辦公室、會議室等。考慮空調和熱水供應兩功能,常規方案計劃采用VRV中央空調系統來解決夏季制冷、冬季供暖問題,采用太陽能加熱供熱水,設計按5 t熱水。另一個方案采用地源熱泵中央空調系統,一機三用,來解決夏季制冷、冬季供暖以及生活熱水問題。地源熱泵中央空調系統與VRV中央空調系統的綜合比較見表1。

表1 地源熱泵中央空調系統與VRV中央空調系統的綜合比較

3.1 機組性能比較

機組性能比較見表2。

表2 機組性能比較

3.2 運行費用比較

運行費用比較見表3。

表3 運行費用比較

以上對比表明,地源熱泵空調系統不僅環保、節能,而且舒適性高,蘇州地區已有實例也證明,其制冷、制熱對室內溫度的調節都較柔和,可用四季如春來形容。

4 結語

1)地源熱泵中央空調系統是一種成熟、環保、節能的系統。2)蘇州地區因水位高、沉積土層厚,適于地源熱泵空調系統的應用。

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