常州地區地源熱泵空調系統適用建筑的研究

方燕燕　朱煒亮　劉曉華

(常州市規劃設計院,江蘇 常州　213002)

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常州地區地源熱泵空調系統適用建筑的研究

方燕燕朱煒亮劉曉華

(常州市規劃設計院,江蘇 常州213002)

結合常州地區辦公、商業和酒店三類建筑的實際案例，從經濟性、節能性和可靠性三方面將冷水機組加鍋爐方案和地源熱泵方案進行了比較，得出了最適用于地源熱泵空調系統的建筑類型。

建筑類型，地源熱泵，空調系統，適用性

0　引言

地源熱泵空調系統是可再生能源的一種，可有效節約空調和采暖能耗，在大型公建的應用上有很大的節能潛力，但應用中也存在很多問題，若不分地域和建筑特性盲目利用，會造成冷熱不平衡等問題。地源熱泵系統工作原理是將地源作為儲能體，進行冬季吸熱夏季散熱的動態平衡，因此必須確保壽命周期內冷熱相互平衡，才能使系統保持長期、高效運行[1]。

地源熱泵系統在建筑中是否適用，需綜合考慮建筑使用功能、負荷特性、占地面積等多種因素。大型公共建筑主要分為辦公建筑和商場建筑，其次是酒店類建筑。因此本文以這三類建筑為主進行分析。

1　經濟性分析

建筑物的空調系統冷熱負荷和建筑類型緊密相關。不同功能的建筑，如辦公樓、商場、酒店等，由于使用時間、人員密度、散熱設備開啟時間等因素不同，其單位面積冷、熱負荷指標、負荷強度和負荷的持續時間不同，土壤的恢復程度也不同，冷熱不平衡率的指標要求也不同。

從初投資和運行費用兩方面對不同建筑類型的不同空調方案進行比較分析。

初投資概算內容：包括地源熱泵冷熱源機房系統、地埋管系統冷水機組+燃氣鍋爐冷熱源機房系統。因末端太多，且兩種方案末端系統相近，故末端不在初投資考慮范圍內。方案的回收期比較如表1所示。

表1　各類建筑回收期比較

根據表1可以看出，對于三種不同類型的建筑，地源熱泵空調系統的初投資都是高于冷水機組加鍋爐，而運行費用則都是低于冷水機組加鍋爐形式，而且回收期都在7年以內，三類建筑的回收期排序為商業建筑>辦公建筑>酒店建筑。

2　節能性分析

電位接地端子板連接。第一級限壓型SPD連接相線銅導線最小截面面積為16 mm2，SPD接地端連接銅導線最小截面面積為25 mm2，第二級限壓型SPD連接相線銅導線最小截面面積為10 mm2，SPD接地端連接銅導線最小截面面積為16 mm2。SPD應安裝牢固，其位置及布線正確。

3　結語

雷電災害是“聯合國國際減災十年”公布的最嚴重的十種自然災害之一，其危害性雖大，但可以預防。只有嚴格執行國家防雷規范和標準，科學設計、精心施工，才能最大限度地預防和減少項目所在地雷擊事故的發生，任何單位和個人都不能存有僥幸心理。本文以枝江市氣象局防雷工程整改項目為依托，創造性地利用局地雷暴資料和地閃資料分析結果優化防雷設計方案，作為一份完整的工程案例，值得借鑒。另外，進一步的優化設計，有待繼續研究。

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[7]GB 50601—2010，建筑物防雷工程施工與質量驗收規范[S].

經濟性與節能性是緊密相關的，三類建筑每平方米節約標煤量的多少排序為：酒店建筑>辦公建筑>商業建筑。

使用地源熱泵系統不僅可以節約標準煤量，還可以減少SO2，NOX，TSP(煙塵)排放量，減少對大氣的污染和溫室效應。地源熱泵空調系統相對傳統空調系統可大量減少污染物排放量，使用地源熱泵系統更節能環保。

3　可靠性分析

常州地區冷負荷大于熱負荷，空調負荷以冷負荷為主，散熱量與吸熱量不平衡。故在實際設計過程中應結合常州地區建筑類型進行合理分析[3]。

3.1建筑負荷總量的累計效應特性

利用HDY-SMAD4.0對三類建筑進行全年逐時動態負荷分析，不同功能建筑總量的累積效應分析如圖1所示。

負荷總量的累積效應如式(1)所示，CL值越大，負荷總量的累積效應越顯著。

CL=WL/WR

(1)

式中:CL——負荷總量的累積效應特性參數；

WL——全年逐時累積冷負荷；

WR——全年逐時累積熱負荷。

由圖2可以看出：CL商業>CL辦公>CL酒店。故CL值最大的商業建筑不宜采用地源熱泵系統。

3.2建筑負荷強度的變化特性

負荷強度即為冷熱負荷的大小，可以把負荷的持續時間與狀態緊密聯合起來[5]。用供暖期(或供冷期)建筑逐時負荷的單位面積平均值Cq來表征負荷強度，即:

(2)

其中，Qh為建筑逐時負荷，kW；Cq值越大，表明向土壤釋放或提取的熱量越多。不同類型建筑逐時負荷平均值大小見圖3。由圖3可知，辦公建筑負荷強度較小，商業建筑和酒店建筑的負荷強度都較大。

3.3建筑負荷的持續特性

負荷的持續性是指建筑的空調系統在一個周期內連續運行的時間。在建筑逐時負荷強度變化較為穩定的前提下，負荷的持續性越強，對地埋管換熱器的換熱效果越不利[6]。

酒店類建筑負荷的持續性較強，商場類建筑其次，辦公類建筑負荷的持續性較弱。

故從可靠性三個方面來分析三類不同建筑對地源熱泵系統的適應性情況見表2，表中2分代表十分適合，1分代表比較適合，0分代表不適合。

表2　不同建筑類型在可靠性上對地源熱泵系統的適應性匯總

表3　不同建筑類型對地源熱泵系統的適應性匯總

由表2可以看出，在可靠性方面，三類建筑對地源熱泵系統的適應性為：辦公建筑>酒店建筑>商業建筑。

故從經濟性、節能性、可靠性三方面分別分析了辦公類、商業類和酒店類建筑對地源熱泵系統的適應性情況，進行匯總如表3所示。

由表3可以看出，三類不同建筑對地源熱泵系統的適應性情況為：酒店建筑>辦公建筑>商業建筑。

4　結論與建議

通過本文分析，使用生活熱水的酒店建筑最適合采用地源熱泵空調系統，但是因為酒店建筑全天運營的特點，其空調系統必須全天連續運行，這就需要持續向土壤散熱，導致土壤熱積累嚴重，故建議采用冷卻塔輔助制冷的方式讓土壤源熱泵系統間歇運行，可有效地提高熱泵機組的運行效率，降低系統能耗，減少運行費用，使地源熱泵系統長期、高效運行。

參考文獻：

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Abstract: For actual case analysis of Changzhou on three kinds of buildings as office, commercial and hotel, compared with chiller plus boiler program and ground source heat pump program, to analyze economic, energy efficiency and reliability of the three aspects, come to the best suited building type for the use of ground source heat pump system.

Key words: building type, ground source heat pump, air conditioning system, applicability

On optimization of design scheme for lightning proof projects

Yu Xiaoyao

(Changde Meterology Bureau, Changde 415000, China)

Taking the reconstruction program of the lighting proof project in Zhijiang Meterological Bureau as the example, the paper analyzes the lightning environment background of the program according to the thunderstorm and ground flashes in the city, and illustrates the protection design measures of the direct lightning and lightning induction, so as to reduce the occurance of the lightning disasters.

lightning proof project, direct lightning, lightning induction, lightning strip

Study on applicable building in Changzhou of ground source heat pump system

Fang YanyanZhu WeiliangLiu Xiaohua

(Changzhou City Planning and Design Institute, Changzhou 213002, China)

1009-6825(2016)25-0138-03

2016-06-24

方燕燕(1986- )，女，碩士，工程師

TU831

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