基于地源熱泵的冷熱雙蓄系統在電力工程附屬設施中的應用

0 前言

隨著我國關于“3060”碳排放控制目標發展的要求日益提高，推動冷熱供應系統向集約、高效、安全的清潔能源供應成為暖通工程師們需要考慮的問題。積極拓展綜合能源供應方案，實現“碳達峰、碳中和”的目標。地埋管地源熱泵系統是以地下巖土體為低溫熱源，由熱泵機組、地熱能交換系統、建筑內系統組成的空調系統。該系統能充分利用淺層地熱資源，提高系統的節能率和可再生性，具有良好的經濟與環保意義

。水蓄空調是一種簡單的蓄能系統，它是在常規空調系統中增設蓄能水槽（水罐或水池）作為蓄能設備，以冷水機組+電鍋爐或熱泵作為系統的冷熱源，利用夜間谷電時開啟主機設備制備高品質的冷熱水，并在白天電力高峰時段釋放出來的系統形式。

本文介紹了雄安新區劇村變電站附屬設施的暖通設計，從設計概況到設計思路、機組選型，通過本文的工程案例分享，為暖通設計人員提供參考。

跨境電商高速發展，傳統外貿企業對跨境電商還不是很了解，不了解電商的經營以及電商的狀況和其他企業的情況等。這就導致傳統外貿企業在內部管理上不能跟上跨境電商的模式。傳統外貿企業規模比較小，管理比較簡單，沒有系統的管理制度，面對跨境電商轉型，對企業倉庫管理、銷售策略、財務管理等提出了更高的要求，對客服人員的素質更是提出更高的要求，企業內部管理不到位，這就很容易導致外貿企業在對產品和人員管理上都無法跟上電商轉型的步伐，導致企業在跨境電商轉型的過程中受到了內部管理的限制。

1 工程概況

劇村變電站為河北省雄安新區容東片區220 kV降壓變電站，本工程作為變電站的附屬設施。根據新區建設的理念，在方案創作中以“多站融合”的新模式進行設計，與變電站共建，與公園共融，為節約用地充分利用坡下空間，與周邊居民共享。本工程業態包括數據中心、展示大廳、綜合能源服務中心、健身場所等功能。整個建筑以電為中心的清潔能源作為冷熱源供應系統。

Research on the Development of Yunnan Sports Tourism Industry based on Diamond Model___________________________BAI Yinlong,GUO Tengjie,GAN Songtian 42

2 設計參數

2.1 典型空調房間的室內設計參數

典型空調房間的室內設計參數見表1。

2.2 冷熱負荷

本模型利用藍色五角星代替脫氧核糖，其五個頂點當作五碳糖環上的五個原子，并在代表1、3號碳原子的地方用打孔器打孔，分別連接堿基與磷酸。在4號碳原子處打孔，穿上銀色細鐵絲，用銀色細鐵絲的另一端代表5號碳原子位置。

2.3 冷熱源

按照建筑使用性質及當地空調使用習慣，該建筑每年供冷工況和供熱工況運行時間分別為90 天和121 天。根據全年的負荷分析計算，本工程年設計空調總冷、熱負荷分別為 35.24 萬 kWh 和 22.03萬kWh，泳池熱水年熱負荷采用運行時間估算，其年耗熱量約為45.0 萬kWh。為保證地源熱泵的穩定運行，本工程為泳池配置150 kW 三集一體的熱泵機組和150 kW的輔助電加熱設施。

本工程選擇兩臺螺桿式地源熱泵機組，設置一座有效容積為230 m

的鋼制水罐（水罐直徑7 m，高7 m），蓄冷工況設計溫度為4 ℃/9 ℃，蓄熱工況設計溫度為43 ℃/48 ℃。設計蓄冷量為1 330 kWh，蓄冷比例為17.7%；設計蓄熱量為1 330 kWh，蓄熱比例為38.1%。主要設備參數見表2。

作為一個國家級專業水務投資和運營管理公司，中國水務公司更對此體現出高度的敏感性。圍繞當前新形勢，中國水務公司對市場進行了深入分析：隨著政府職能的轉變，未來政府在水務行業發展中的角色定位有望徹底改觀，政府在公共服務領域的采購將加大，資源性產品價格改革將加速，水務環保市場有望進一步開放，這將吸引眾多社會資本加速進入這一領域，進而帶來更加深入持久的水務兼并重組潮。在此形勢下，水務資產效率將提高，效益將變好，良好的市場前景和預期將吸引更多的競爭者加入，競爭激烈程度將進一步加劇。同時，政府對公共服務提供者的技術、資金、管理水平和資質要求將提高，市場的準入門檻將抬升，新的市場開拓難度將加大。

Q

=Σ[空調分區熱負荷×（1-1/COP）]

根據本工程的土壤熱物性測試報告，本區塊地源熱響應換熱量夏季按50 W/延米，冬季為38 W/延米設計。按照空調冷、熱負荷可分別計算地埋管需滿足的最大釋熱量Q

與最大吸熱量Q

，分別取制冷性能系數與制熱能效比為：

EER=5.6

COP=4.5

Q

=Σ[空調分區冷負荷×（1+1/EER）]

忽略傳送過程的熱損與水泵傳熱部分

，則有：

在本次的設計工作開展過程中，充分地將城市的建筑開發與自然生態環境的保護進行了有效融合。從設計區域至外部交通以及空間層面都十分符合生態建筑理念，濕地公園水岸與周邊城市居民之間相互呼應的效果十分貼合于城市可持續發展的目標[1]。具體而言，在進行景觀設計時，使用的是一種幾何抽象的折線形湖水紋樣斑塊，然后在其中融入了工程當地的文化符號以及生態環境形象。另外一方面，在進行生態濕地設計時，需充分與城市的發展理念相融合，為城市的發展創造了良好的休閑與綠化空間，同時也為當地的旅游、綠化生態帶以及經濟活力提供了有效的發展活力。

Q

=488×（1+1/5.6）=575.2 kW

由于本工程設置了蓄冷蓄熱裝置，夜間谷電開啟熱泵機組制取冷水和熱水儲存在蓄能水槽內，在白天電力高峰時段釋放給系統末端。通過蓄能裝置的“儲能”可以減少冷/熱源系統的裝機容量和對電網的壓力。100%負荷工況下的機組供冷/供熱運行策略見圖1和圖2。

Q

=490×（1-1/4.5）=381 kW

根據該工程的建設用地范圍與建筑物形式，地埋管布置在二層地下室底板下，垂直布井，雙U設置，埋管管徑為DN32的聚乙烯管，有效孔深為120 m。由Q

、Q

可計算出所需地能井的數量分別為96口、84口。夏季釋熱量Q

計算所需打井數量大于冬季吸熱所需井數，故取Q

確定本工程地埋管長度的計算依據。地能井總數為118 口，地能井夏季工況下可消納的最大峰值釋熱量為708 kW。

3 系統形式

本工程冷熱源機房位于地下二層。系統中所選用水泵，與冷水機組一一對應連接，水泵參數見表3?？照{水系統采用一次泵壓差旁通控制變流量系統，地埋管布置在地下二層底板基礎之下?？照{冷熱源系統見圖3。

在對木蘭溪百里風光帶進行整體規劃的過程中，可以邀請國內的高水平設計者對其進行設計和籌劃，將木蘭溪沿線的城鎮以及水利、生態等產業進行合理的規劃，進而促進流域范圍內的一體化發展。另外，還可以進行水陸結合，共同發展，從而充分展現莆田市的特色風貌。除此之外，還可以將還水于民以及還溪于民的理念充分融入建設中，在對木蘭溪進行規劃的過程中，還需要將防洪以及生態等功能進行合理考慮，從而使木蘭溪百里風光帶的建設充分實現城市河道的防洪、環保以及旅游等多項功能，為建設優美濱水岸線奠定良好的基礎。

4 運行模式

主機在夜間進入蓄能工況，全負荷運行，兩臺機組共同運行3 h，蓄冷（熱）量為1 250 kWh時，主機停止運行，蓄冷（熱）溫度為4 ℃（48 ℃）?？照{及蓄能系統應具備不同工況和運行模式的自動轉換功能及負荷跟蹤和判斷功能，以確定具體的運行策略。在任何運行模式下，系統始終以釋能優先和在新的蓄能時段開始時，用盡所蓄冷（熱）量為控制目標，并同時保證可能出現的最大逐時負荷的需求。根據工程實際需要，本系統的運行策略如下：

綜上所述，對急診胸腹部創傷患者的臨床診斷過程中，采用螺旋CT檢查診斷的準確性更高，其有助于患者病情觀察，應用價值優異，于臨床中進行推廣的意義較為深遠。

1）夏季工況，地源熱泵蓄冷；

2）夏季工況，地源熱泵單獨供冷；

5）水罐單獨供冷；

4）夏季工況，熱回收模式；

3）夏季工況，地源熱泵+水罐聯合供冷；

6）冬季工況，地源熱泵蓄熱；

7）冬季工況，地源熱泵單獨供熱；

8）冬季工況，地源熱泵聯合供熱；

（2）高速公路上舊路基對應土層OCR比高速公路下新路基土體OCR有較高的趨勢，說明舊路基先期固結壓力較大，因此在進行新老路基差異沉降變形計算時應考慮OCR的變化。

5 系統介紹

冷熱源機房夏季提供7～12 ℃冷凍水，冬季提供40～45 ℃空調熱水。熱回收式熱泵機組空調季節運行時可提供50～55 ℃的熱水供泳池加熱。地源熱泵機組蓄冷釋冷溫度為4 ℃/9 ℃，蓄熱釋熱溫度為48 ℃/43 ℃，通過板式熱交換器與負荷側循環水實現能量交換?？照{冷、熱水采用閉式機械循環系統，空調水系統分別設置公共區、泳池兩個區，可全年供應冷凍水和空調熱水，空調水系統均為二管制?？照{水冷源側及用戶側均為變水量系統，系統分集水器之間裝設壓差旁通控制閥，采用壓差控制水泵頻率，在水泵達到最小頻率時由旁通保證冷水機組水流量。地源側根據進/出水溫差，自動調節水泵轉速，以保證冷卻水供水溫度不低于冷機限值。

根據計算,本工程夏季空調冷負荷峰值約為660 kW，冬季空調熱負荷為635 kW，泳池熱水負荷為150 kW。本工程地下一層作為數據中心，獨立出租使用，空調預留機位由運營商自理，其冷負荷不計入系統，不在本文設計范圍之內。本工程泳池熱水初次加熱最大熱負荷為380 kW。

1)制冷空調費用

理論基礎是學科存在與發展的基石。旅游者行為基礎理論的建立，必須要解決的首要問題就是認識旅游者行為的本質，發現旅游者行為與其他行為的不同之處，找到其獨特性所在，進而把握旅游者行為的基本發展規律。同時，要對旅游者行為研究中使用的專業術語與概念進行統一界定與劃分，避免對概念術語的混用、亂用和錯用。從概念的夯實到方法的豐富再到研究范式的改進，是旅游者行為研究理論建構的重要發展路徑。

6 年運行分析

空調冷、熱水系統為閉式兩管制機械循環異程式系統。末端側變流量運行，供、回水總管上設置壓差旁通閥以保證水系統正常運行。各新風機組的回水管路上設置動態平衡電動調節閥、風機盤管機組的回水管路上設置動態平衡電動二通閥以維持系統水力平衡。辦公等場所采用風機盤管和新風系統，新風機組風機采用變頻控制，根據室內CO

濃度控制風機轉速。新風由新風機組冷熱處理、加濕后直接送至各功能房間內。加濕方式采用濕膜加濕。新風空調機組內設置空氣凈化裝置，用以除塵、滅菌、分解有害揮發性氣體并消除異味，保證室內空氣品質，滿足衛生防疫要求

。

制冷計算時間為90 d，制熱時間為121 d，不同負荷的分布情況根據《公共建筑節能設計標準》中IPLV 的規定。即：100%負荷占1.2%，75%負荷占32.8%，50%負荷占39.7%，25%負荷占26.3%。每天空調運行時間為14 h。

雄安市電網峰谷分時銷售電價見表4。

分別對不同負荷工況下的運行工況進行計算，各負荷工況下的運行電費見表5。其年運行地區費用可通過負荷工況占比后加權得出，詳見表5。全年空調用電費用為供冷季和供熱季的用電費用，為95 248元。

2)熱回收節約電費

行為記錄的追蹤分析在商業領域已經獲得充分地應用，并取得了一定的成果，例如淘寶策劃的“雙十一”活動就是在對海量用戶訪問、購買行為記錄的分析基礎上策劃了一次十分成功的營銷活動。在這一點上，黨校圖書館的信息整合建設也可以吸取經驗。例如，黨校圖書館可以以中央黨校為核心，以各省市黨校為分支，以地級市黨校為末梢，對我國黨校讀者的行為記錄進行采集、分布式計算以及非結構化的數據挖掘與分析，統計分析不同區域不同層次的黨員干部的閱讀傾向、知識結構、關心要點、知識漏洞，大數據的數據采集、挖掘、分析能夠讓黨校圖書館更好地進行信息整合建設，為我國黨校的教學科研更好地提供服務。[4]

本工程年冷、熱負荷分別為35.24 萬kWh、22.10萬kWh，空調冷、熱負荷均通過地源熱泵機組排入地下土壤，相應地下土壤的得熱、冷量分別為41.53 萬 kWh、17.18 萬 kWh。為保證土壤的吸熱、放熱量平衡，原則上約有24.35 萬kWh 的熱量可供應泳池熱水。

3)運行問題

泳池全年運行需提供區域內的供冷、供熱以及泳池加熱等供能服務，考慮到土壤熱平衡，地源熱泵系統理論上可以提供約160 d 所需的泳池加熱量，因此為該區域另外配置一套三集一體冷熱源設備。

7 結論

本工程同劇村變電站均建設于公園地塊內，且同為地下建筑，因此，設計時需充分考慮通風、空調設備對地形風貌的影響，綜合對比了冷水機組+鍋爐、風冷熱泵系統、吸收式制冷+市政熱網、地源熱泵系統等方案后，最終確定本工程冷熱源的形式為地源熱泵系統。

地源熱泵+蓄冷蓄熱系統是首次運用到雄安地區的變電站附屬設施的冷熱源形式，隨著國家對控制碳排放的要求日益提高，民用建筑領域對供冷供熱所使用清潔能源種類也提出了更高要求。合理的系統設計對區域電力供應的安全性十分重要，這需要設計師在方案制定、參數確定、設備選擇等方面綜合考慮。在項目實施過程中可能還會遇到其他復雜問題，本文旨在針對特定項目的設計思路進行歸納總結，便于其他設計師更重視節能與環保的有關內容，使暖通專業設計能引領行業內能源領域的新發展。

[1]民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范（GB 50736-2012）[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]地源熱泵系統工程技術規范（GB50366-2009）[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[3]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊（第2版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.