【文章內容簡介】 6302732706130046507072300602305480確定設計負荷的最理想方法是對區(qū)域系統(tǒng)每幢建筑物的負荷進行詳細計算，目前某園林小區(qū)處于詳規(guī)階段，要求了解建筑物和構件的詳細情況是很困難的。因此，按我國現(xiàn)行的技術規(guī)程的計算方法，本項目參考《全國民用建筑工程設計技術措施——暖通空調動力》所推薦的冬季采暖負荷指標和夏季冷負荷指標，按三步節(jié)能估算小區(qū)冬季供熱負荷和夏季空調冷負荷。參照《建筑給水排水設計規(guī)范》GBJ1588估算生活熱水負荷。1. 住宅部分1) 采暖設計熱負荷的確定，以及二步節(jié)能已確定的采暖設計熱負荷45 W/m2，按比例其三步節(jié)能時采暖設計熱負荷為32W/m2。但通過對已有的房型的上機(計算機)計算，其采暖設計實際平均熱負荷為38W/m2(因二步節(jié)能及三步節(jié)能的室內平均溫度分別為16℃和20℃，因此數(shù)值有所提高)，計算過程從略。2)供冷設計冷負荷的確定根據(jù)《建筑節(jié)能示范項目設計指南》(三步節(jié)能)建筑物所推薦的圍護結構的各傳熱系數(shù)，以及每戶3人，設備負荷1200w/戶(包括電腦、電冰箱、電視等家電設備)和每人新風量為30m3/人計算，其單位面積冷負荷平均值為38W/m2(建筑面積，包括各房間面積、衛(wèi)生間和廚房不供冷房間面積、樓梯間面積)，計算過程從略。3) 房間冷、熱負荷的確定通過計算單個空調房間的冷負荷值均大于熱負荷值(選用空調末端設備所需值)，根據(jù)三步節(jié)能建筑物所推薦的圍護結構的各傳熱系數(shù)及不同房型及朝向所計算出的冷負荷值，加上3人的顯熱負荷及濕負荷和3人的新風負荷，以及1000w/間的設備負荷，即為該房間的總冷負荷值。由于公建內的燈光及人員較住宅要多一些，且還增加了一些設備負荷，根據(jù)設計實踐經驗，其外圍護結構形成的冷、熱負荷不超過總負荷10%，另外公建內還設有新風處理裝置，因此外圍護結構形成的冷、熱負荷對公建三步節(jié)能的影響很小。固還沿用《全國民用建筑工程設計技術措施》(暖通空調動力)中冷、熱指標的中間值，見下表。1)冬季供熱負荷節(jié)能建筑采暖熱負荷指標建筑類型住宅學校辦公醫(yī)院托幼旅館商店食堂餐廳影劇院展覽館大禮堂體育館熱指標(W/m2)4570608065806070657511514095115115160注：1. 熱指標已包括5%的管網熱損失在內。2. 總建筑面積大、外圍護結構熱工性能好、窗戶面積小，采用較小的指標；反之，采用較大的指標。冬季采暖負荷估算表建筑類型建筑面積(萬m2)熱負荷設計指標(W/m2)總設計熱負荷(kW)民用建筑住宅385092公共建筑托幼65182商業(yè)65780酒店702800地庫1050合計89042)夏季空調負荷節(jié)能建筑夏季冷負荷指標建筑類型醫(yī)院托幼旅館商店辦公樓影劇院展覽館大禮堂體育館熱指標(W/m2)8090809010512585100120160105135注：1. 上述指標為總建筑面積的冷負荷指標，建筑物的總建筑面積小于5000m2時，取上限值；大于10000m2時，取下限值。2. 按上述指標確定的冷負荷，即是制冷機容量，不必再加系數(shù)。夏季空調負荷估算表建筑類型建筑面積(萬m2)冷負荷設計指標(W/m2)總設計冷負荷(kW)民用建筑住宅385092公共建筑托幼90252商業(yè)1101320酒店1004000地庫——合計10664設計小時耗熱量QR=Kh其中：m—居住人數(shù)；q—每人每日熱水用量（L/人天）；tr—生活熱水溫度（℃）；tl—冷水溫度（℃）；c—水的比熱（J/kg℃）Kh—小時變化系數(shù)。QR==設計熱水用量GR=Kh其中：m—居住人數(shù)；q—每人每日熱水用量（L/人天）；T—熱水供應時間（h）；Kh—小時變化系數(shù)。GR==理論上，在區(qū)域供熱系統(tǒng)中，任何一個用戶每小時的最大需熱（冷）量是確定此用戶管道尺寸的基礎，當考慮了所有用戶需求之后，才能確定冷熱源裝置的容量。實際上，每小時的需求量從未達到過理論值。因為全部用戶幾乎不會在某一時刻或在同一瞬間要求有最大的熱（冷）量，特別是最大負荷包括熱水供應時更是這樣。另外，負荷量減少的程度取決于民用住宅和公用建筑的比例，計量供熱系統(tǒng)的完善，及用戶習慣等多方面因素。截至目前，XX尚未測估過系統(tǒng)的同時供熱系數(shù)，國外測試過的系統(tǒng)表明熱（冷）~，這取決于區(qū)域供熱系統(tǒng)供熱的住宅樓數(shù)量。下圖是丹麥設計公寓式住宅樓區(qū)域供熱系統(tǒng)時，所使用的同時供熱系數(shù)曲線。某園林小區(qū)按六層住宅計算，樓幢數(shù)==，查上圖，同時使用系數(shù)SDF=。依據(jù)同時負荷系數(shù)SDF=，某住宅小區(qū)中央空調系統(tǒng)設計負荷詳見下表。設計負荷一覽表序號區(qū)域系統(tǒng)規(guī)劃負荷設計負荷同時負荷系數(shù)1采暖負荷890471232熱水負荷1/3空調負荷1066485311)熱負荷延時曲線傳導損耗與室內、外溫差成正比變化，在負荷延時曲線中以小時作為橫坐標，總的傳導損耗作為縱坐標，按下降的順序整理曲線，可以找出有多少小時負荷等于或高于給定的負荷。此外，在繪制熱負荷延時曲線時，還應考慮到生活熱水負荷、日照熱能、室內得熱（人體、照明、烹調等）、輸配管線的熱損失的影響。其中，生活熱水的熱消耗量在采暖季是一個常數(shù)，可以作為一個固定值增加到傳導損耗中去?！睹裼媒ㄖ?jié)能設計標準(采暖居住建筑部分)》中指出，它像生活熱水一樣在整個采暖季認為是一個不變的負荷量。輸配管線的熱損失通常用設計熱負荷的百分數(shù)來考慮。現(xiàn)代的預制保溫管管線損失約為3%，在采暖季它可能作為一個常數(shù)。2)冷負荷延時曲線由于建筑物的使用性質和業(yè)主要求，民用建筑（住宅）采用風機盤管系統(tǒng)，公共建筑采用全空氣系統(tǒng)?？照{系統(tǒng)的冷、熱負荷由設在地下熱泵站的水源熱泵機組提供。冬季末端裝置進出口水溫為45℃/35℃；夏季末端裝置進出口水溫為6℃/13℃。根據(jù)區(qū)域地熱地質條件和水源熱泵特性，考慮提高熱泵效率及居住區(qū)布井條件，提出如下兩種地熱利用預設方案。方案一：奧陶系井＋熱泵調峰供熱，淺井（咸水）+熱泵制冷方案在園區(qū)熱泵站布置奧陶系熱水井兩眼，一采一灌，為方便管理，兩眼井均為斜井，井口間距35m，井底間距800~1000m。預計單井產水量為230m3/h，水溫60℃。采用風機盤管和熱泵將尾水溫度降低回灌。該奧陶系井作為冬季供暖和全年生活熱水供應的熱源。在熱泵站附近布置四組井，每組由五眼H=70m地熱井構成，其中兩組生產，兩組回灌，夏季作為熱泵的冷卻水源。冬季回灌井水采用空氣冷卻方式降溫儲備到生產井中，以備夏季供冷用。方案二：第四季淡水承壓井組＋熱泵冬季供熱、夏季制冷方案在園區(qū)熱泵站附近布置四個井組，其中兩個為開采井組，兩個為回灌井組。每個井組由四眼淡水承壓井（H=250m，H=350m，H=450m，H=630m）組成，井間距為4m，正方形布置。井組間距按冷鋒面穿透時間計算為62m，可依據(jù)場地情況按60~65m選取。第四系淡水承壓井組作為熱泵的冷、熱源，冬季采水取熱，夏季采水制冷，設備運行過程中，僅呈現(xiàn)水溫有所升降，整個系統(tǒng)封閉回灌，含水層地層壓力沒有變化，不會造成水質污染和地面沉降等環(huán)境問題。該方案生活熱水由第三系館陶組提供，該井設計井深H=1300m，水溫t=46~50℃，水質好可直接應用。、熱泵組合方案水源熱泵空調系統(tǒng)的經濟性與熱泵的冷、熱源溫度，熱泵的驅動方式，熱泵的運行期長短，冷、熱源水質有關。地熱、熱泵組合方案以上節(jié)地熱利用預設方案為基礎，按電力驅動熱泵方式可構成如下兩種組合方案。方案1：奧陶系井＋電動熱泵調峰供熱，淺井(咸水)＋電動熱泵制冷方案2：第四季淡水成壓井組＋電動熱泵(一)奧陶系井供熱＋熱泵供熱，淺井(咸水)＋熱泵制冷1)參數(shù)設定奧陶系井：H=2300m，t=60℃，G=230t/h，打井費1300元/米。淺井：H=70m，t=15℃，G=60t/h，打井費1300元/米。2)工藝流程3)技術經濟參數(shù)及負荷延時圖驅動方式工況井深(m)井數(shù)(眼)流量(t/h)井溫(℃)灌溫(℃)設計負荷(kW)地熱直供負荷熱泵負荷(kW)熱泵性能系數(shù)熱泵功率電力驅動冬23002230607123夏70201229853185314)熱泵站經濟數(shù)據(jù) 熱泵驅動方式熱泵站設備費(萬元)熱泵站動力費 (萬元/年)打井費熱泵機組換熱器空冷設備合計熱泵動力費水泵動力費合計電力驅動7801195166802221(二)第四季淡水承壓井組+熱泵方案1)參數(shù)設定Ⅱ含水組：H=250m，t=17~18℃，G=70t/h，Ⅲ含水組：H=350m，t=20~22℃，G=70t/h，Ⅳ含水組：H=450m，t=23~25℃，G=70t/h，Ⅴ含水組：H=630m，t=27~32℃，G=70t/h，2)工藝流程3)技術參數(shù)驅動方式工況井深(m)井數(shù)(眼)流量(t/h)井溫(℃)灌溫(℃)設計負荷(kW)熱泵負荷(kW)熱泵性能系數(shù)熱泵功率電力驅動冬淺井16238712371231696kW夏淺井1612328531853154)熱泵站經濟數(shù)據(jù)熱泵驅動方式熱泵站設備費(萬元)熱泵運行費 (萬元/年)打井費熱泵機組合計熱泵動力費水泵動力費合計電力驅動1248(三)方案最終確定預設方案一擬打2眼奧陶井、20眼淺（咸水）井，奧陶井開鑿前應做人工地震等地質勘探工作確定鉆孔位置。20眼淺井屬同深度井，井間距要求62m，在建筑密集的居住小區(qū)井位布置困難。盡管其熱水溫度高，冷水溫度低，熱泵站運行較經濟，但工程有難度。預設方案二擬打淡水承壓井16眼，由于每組的4眼井深度不同，取水層位不同，井間距4m即可，井位布置容易，占地面積小。該方案一套設備冬季供熱、夏季供冷，設備利用率高，工程投資較方案一低。盡管其運行經濟性稍遜于方案一，但技術成熟，工程易于實現(xiàn)。綜上所述，考慮工程投資、運行經濟性、工程難度、技術成熟度等因素，確定某工程采用淡水承壓井組+熱泵供熱、供冷方案。(四)熱水供應方案在預設方案二中，生活熱水擬由第三系館陶組井提供。直接利用該地熱水均不能滿足熱水供應要求。設計方案采用板式換熱器加熱自來水，加熱后自來水升溫至60℃。1） 工藝流程2） 工程投資估算序號設備名稱單位數(shù)量單價（萬元）合計1打井費m13001562熱泵機組臺27143換熱器㎡59合計3）數(shù)據(jù)比較項目地熱井+熱泵參考方案—燃氣鍋爐燃料成本工程投資25萬元CO2排放量少多地熱井+熱泵供應生活熱水較燃氣鍋爐供應生活熱水成本低，礦物燃料消耗少，有利于環(huán)境保護。所以，確定采用地熱井+熱泵供應生活熱水方案。1)井身結構 全井通孔孔徑ф1000mm；上部泵室段為ф478mm井管，長度約180m；下部井管直徑為ф311mm