廣州市住宅小區(qū)供暖方案論證與比較

丁雪 單衍省 段彬彬 周勃

摘要：介紹了廣州市住宅小區(qū)采暖的原因，熱源的選擇，供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)可行性分析，為廣州市等非傳統(tǒng)供暖地區(qū)的采暖方案提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：廣州； 供暖； 地表水水源熱泵系統(tǒng)； 地板輻射供暖

以往，我國僅在秦嶺、淮河這條等溫線以北的地區(qū)實(shí)施城市供暖工程，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，公眾對(duì)居住舒適度和安全性的要求也越來越高，實(shí)施南方冬季供暖已得到了絕大多數(shù)南方居民的贊成，廣州市便是這些城市之一。廣州市屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，由于冬季濕冷的氣候條件和建筑物大多只注意通風(fēng)散熱而忽略了冬季的保暖，致使廣州居民住宅供暖以及城市供熱工程的建設(shè)，已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)需求。

本文針對(duì)廣州市某一住宅小區(qū)進(jìn)行了熱源的選擇、供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可為我國非傳統(tǒng)供暖地區(qū)的供暖設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 熱源的選擇

廣州市的某住宅小區(qū)為普通住宅公寓，共有1053戶，廣州地區(qū)的采暖室外計(jì)算參數(shù)如下：冬季采暖室外計(jì)算干球溫度-2℃，冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為20℃，室內(nèi)相對(duì)濕度不作要求。初步估算本工程設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)約為45W/㎡，按照一期10萬平方米計(jì)，使用系數(shù)定為0.9，供暖熱負(fù)荷為4050kw，采暖系統(tǒng)僅冬季運(yùn)行，生活熱水負(fù)荷1150kW，全天制供應(yīng)，生活熱水溫度60℃。

根據(jù)廣州市的自然環(huán)境資料可知，廣州市內(nèi)集水面積寬廣，水源豐富，且有一條河在小區(qū)的內(nèi)部穿過，鑒于此，該小區(qū)十分適合選用水源熱泵機(jī)組作為熱源。

1.1熱泵系統(tǒng)的選擇

水源熱泵是利用地球水所儲(chǔ)存的太陽能資源作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的技術(shù)[1]。水源熱泵可分為地?zé)嵩礋岜煤退h(huán)熱泵。地源熱泵包括地下水熱泵，地表水熱泵，土源熱泵；利用自來水的水源熱泵習(xí)慣上被稱為水環(huán)熱泵[2]。由于我們要利用的是廣州市內(nèi)的江河水，所以確定選用地表水熱泵。

根據(jù)系統(tǒng)末端裝置的形式區(qū)分，水源熱泵系統(tǒng)又分為集中的大型水-水源熱泵機(jī)組和分散的水-空氣源熱泵機(jī)組形式[3]。兩種系統(tǒng)各有自己的特點(diǎn)，水-水源熱泵系統(tǒng)是一種更為集中的方式，初投資較小，但熱泵機(jī)組需要在建筑中設(shè)置專用的機(jī)房。水-空氣源熱泵系統(tǒng)相對(duì)分散，所需機(jī)房面積也較小。就系統(tǒng)的綜合造價(jià)而言，水-空氣水源熱泵機(jī)組較貴，但水-水源熱泵系統(tǒng)所需的風(fēng)機(jī)盤管和空調(diào)箱，保溫費(fèi)用，多占機(jī)房帶來的費(fèi)用增加。根據(jù)以上所述水源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合本工程的具體情況，適宜采用大型水-水源熱泵機(jī)組+地板輻射供暖的形式。

1.2水源熱泵系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響

根據(jù)水源熱泵系統(tǒng)的原理可知，地表水水源熱泵系統(tǒng)對(duì)地表水的利用僅限于熱量的提取和轉(zhuǎn)換，并在使用中嚴(yán)格限制對(duì)地表水進(jìn)行任何的化學(xué)處理，有限的處理也僅限于對(duì)其進(jìn)行過濾、沉淀以及加熱冷卻等物理處理，地表水的成分在整個(gè)使用過程中沒有發(fā)生任何變化。在嚴(yán)格遵循以上原則的前提下，水源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行是不會(huì)給所在區(qū)域地表水帶來污染問題的。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工合理，且地表水水源熱泵系統(tǒng)正常使用的前提下，一般不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面的影響。

2 供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1是水源熱泵供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡圖，主要介紹了水源熱泵系統(tǒng)的地下機(jī)房部分。從圖1可以看出該供暖系統(tǒng)的流程是通過板式換熱器和水源熱泵系統(tǒng)提取冬季河水中的熱量傳輸給自來水，使自來水的水溫達(dá)到地板輻射供暖和生活熱水所需的45～60℃。通過水泵的動(dòng)力循環(huán)，從而使整個(gè)供暖系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來。

圖1 供暖系統(tǒng)示意圖

3技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

3.1初投資比較

廣州地區(qū)常規(guī)供暖方式包含小區(qū)暖氣燃?xì)夥考泄┡图彝ト細(xì)忮仩t供暖。根據(jù)工程概況，設(shè)計(jì)三種供暖方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算和比較，這三種方案分別是：A小區(qū)暖氣燃?xì)夥考泄┡?散熱器，B家庭燃?xì)忮仩t供暖+散熱器，C水源熱泵系統(tǒng)+地板輻射供暖。小區(qū)暖氣燃?xì)夥康慕ㄔO(shè)出投資約為22元/m2；家庭燃?xì)忮仩t的建設(shè)出投資約為60元/m2。根據(jù)工程實(shí)際，水源熱泵系統(tǒng)選擇標(biāo)準(zhǔn)型LTLH（R）-70和超高溫型熱泵LTLHCGR-100L兩級(jí)連用，用電量約為160KW，建設(shè)完成出投資約為45元/m2。室內(nèi)末端散熱器系統(tǒng)的出投資約為50元/m2，地板輻射末端系統(tǒng)的出投資約為50元/m2。三種供暖方案的出投資比較見表1。

從上表可以看出家庭燃?xì)忮仩t供暖的出投資要比其他兩種方案得出投資高出很多，不可取。

3.2運(yùn)行費(fèi)用比較

根據(jù)廣州地區(qū)使用燃?xì)忮仩t房供暖的經(jīng)驗(yàn)，本小區(qū)使用燃?xì)忮仩t房供暖燃燒消耗的燃?xì)赓M(fèi)用為40.9元/m2，設(shè)備運(yùn)行時(shí)的耗電費(fèi)用為1.4元/m2，管理加維修費(fèi)用為3.4元/m2。根據(jù)有關(guān)資料，廣州地區(qū)冬季供暖系統(tǒng)負(fù)荷分布假定如下：平均水泵，熱泵負(fù)荷在90%的運(yùn)行時(shí)間占全部運(yùn)行時(shí)間的15%；平均水泵，熱泵負(fù)荷在60%的運(yùn)行時(shí)間占全部運(yùn)行時(shí)間的30% ；平均水泵，熱泵負(fù)荷在30%的運(yùn)行時(shí)間占全部運(yùn)行時(shí)間的55%。廣州市的供暖時(shí)間根據(jù)歷年來的天氣溫度暫定為90天，廣州地區(qū)電價(jià)按照0.7元/度計(jì)算。

如采用小區(qū)暖氣燃?xì)夥考泄┡?散熱器的供暖方案，計(jì)算得到的運(yùn)行費(fèi)用如表2所示。

在水源熱泵+地板輻射供暖系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算中假定地表水和系統(tǒng)冷熱水都是定流量運(yùn)行，水源熱泵機(jī)組的使用按照60%滿負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到的運(yùn)行費(fèi)用如表3所示。

從表中得出，地表水水源熱泵系統(tǒng)+地板輻射供暖系統(tǒng)每供暖季的運(yùn)行費(fèi)用約為25.5元/m2。

4結(jié)論

通過分析廣州市某住宅的氣象條件、負(fù)荷條件和能源條件，建議采用地表水水源熱泵系統(tǒng)。根據(jù)初步估算，采用地表水水源熱泵系統(tǒng)供暖其出投資加運(yùn)行費(fèi)用為105.5元/m2，低于燃?xì)忮仩t房供暖價(jià)117.7元/m2，整個(gè)住在小區(qū)年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約155萬元。

參考文獻(xiàn)

[1]劉婷婷，彭建國，張國強(qiáng)，陳曉.水源熱泵在湖南地區(qū)推廣的可行性探討[J].中央空調(diào)市場，2006.

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[3]李衛(wèi)寧.中福世福匯大酒店的水環(huán)式水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)[J].機(jī)電信息，2006.