地源熱泵節(jié)能技術(shù)在蘇州地區(qū)的應(yīng)用

段 云 亓軍強(qiáng)

1 蘇州市自然地質(zhì)條件

蘇州市屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),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(wǎng)平原中部,根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,其地貌成因和形態(tài)類型是在印支—燕山運(yùn)動所奠定的基底構(gòu)造格局基礎(chǔ)上,經(jīng)受各種內(nèi)、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(xiàn)代地貌形態(tài)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(fā)育較多的基巖山體,表現(xiàn)為構(gòu)造—剝蝕地形;東北部則因持續(xù)下降,長期接受第四系松散層的堆積,地形地貌上表現(xiàn)為廣闊的堆積平原。

蘇州地區(qū)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(dá)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(nèi)。

2 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工作原理

地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源采用埋管式土壤源熱泵系統(tǒng),也稱土壤耦合式熱泵系統(tǒng)。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(nèi)與熱泵機(jī)組間循環(huán)流動,實(shí)現(xiàn)機(jī)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(huán)水通過埋在土壤中的高密度聚乙烯管環(huán)路,從土壤中吸收熱量,使循環(huán)水溫度升高,供給地源熱泵機(jī)組,同時由熱泵機(jī)組提供熱水,通過風(fēng)機(jī)盤管或空調(diào)機(jī)組給室內(nèi)供暖;夏季循環(huán)水通過地埋管將熱量排放到土壤中,使循環(huán)水溫度降低供給地源熱泵機(jī)組。再由熱泵機(jī)組提供冷凍水,通過風(fēng)機(jī)盤管或空調(diào)機(jī)組給室內(nèi)供冷。

3 地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)與VRV中央空調(diào)系統(tǒng)的對比

現(xiàn)代建筑中,一般空調(diào)能耗占整個建筑全部耗能的40%～60%,在空調(diào)設(shè)計(jì)中考慮節(jié)能環(huán)保的熱泵技術(shù)符合國家建立節(jié)約型社會的政策。根據(jù)蘇州地區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)及氣候條件,風(fēng)源、水源、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)都是因地制宜的選擇。臨水(湖、河、塘)則宜采用水源熱泵系統(tǒng),場地許可且湖、河、塘較遠(yuǎn)難以滿足水源熱泵的設(shè)置經(jīng)濟(jì)性,則采用地源熱泵系統(tǒng),兩種條件都不具體則采用風(fēng)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?？紤]空調(diào)和熱水供應(yīng)兩功能,常規(guī)方案計(jì)劃采用VRV中央空調(diào)系統(tǒng)來解決夏季制冷、冬季供暖問題,采用太陽能加熱供熱水,設(shè)計(jì)按5 t熱水。另一個方案采用地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng),一機(jī)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(diào)系統(tǒng)與VRV中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合比較見表1。

表1 地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)與VRV中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合比較

3.1 機(jī)組性能比較

機(jī)組性能比較見表2。

表2 機(jī)組性能比較

3.2 運(yùn)行費(fèi)用比較

運(yùn)行費(fèi)用比較見表3。

表3 運(yùn)行費(fèi)用比較

以上對比表明,地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)不僅環(huán)保、節(jié)能,而且舒適性高,蘇州地區(qū)已有實(shí)例也證明,其制冷、制熱對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)都較柔和,可用四季如春來形容。

4 結(jié)語

1)地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是一種成熟、環(huán)保、節(jié)能的系統(tǒng)。2)蘇州地區(qū)因水位高、沉積土層厚,適于地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用。

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