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无锡节能环保大厦水源热泵中央空调方案

来源:互联网 时间:2021-04-06 阅读: 手机版

无锡节能环保大厦水源热泵中央空调方案 本文关键词:无锡,水源,中央空调,热泵,节能

无锡节能环保大厦水源热泵中央空调方案 本文简介:目录目录1一、工程概况2二、空调系统设计详情22.1、设计依据22.2、空调系统方案的选择32.3、系统方案初步设计及初投资、运行费用对比32.4、河水引水方式及水处理流程112.5、管道穿越马路的施工12一、工程概况无锡节能环保大厦位于江苏省无锡市,其中A楼的一至三十九层公共部分、B楼电梯厅、C楼

无锡节能环保大厦水源热泵中央空调方案 本文内容:

目录

目录1

一、工程概况2

二、空调系统设计详情2

2.1、设计依据2

2.2、空调系统方案的选择3

2.3、系统方案初步设计及初投资、运行费用对比3

2.4、河水引水方式及水处理流程11

2.5、管道穿越马路的施工12

一、工程概况

无锡节能环保大厦位于江苏省无锡市,其中A楼的一至三十九层公共部分、B楼电梯厅、C楼全部以及D楼一、二层和地下室餐厅要求夏季制冷冬季采暖。根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)的要求,夏天制冷的总冷负荷为:2259kw,冬季采暖的总热负荷为:1372kw。

根据现场的实际情况,考虑当地的气候条件以及周围的环境,为了满足空调系统的要求并能够使系统非常稳定的运行,通过对各种空调系统的综合分析,现提供地表水形式水源热泵中央空调、地表水源热泵+锅炉采暖(主要用于1月下旬或二月上旬,湖水温度低于5℃气候)、全地源热泵三个方案对比。主机采用湖南凌天科技有限公司特制满足特殊水质工况的满液式水源热泵机组和地源热泵机组。

二、空调系统设计详情

2.1、设计依据

1、设计规范

A

《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)

B

《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2002)

C

《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)

D

《民用建筑节能设计标准》(JGJ26-95)

E

《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)

F

《民用建筑防火规范》(GB50016-2006)

G

《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》(GB50242-2002)

H

甲方提供图纸及相关地质资料等

2、空调设计室内外参数

室外气象参数

项目

夏季

冬季

大气压强

1005.10hPa

1025.40hPa

室外空气干球温度

33.00℃

-5℃

室外空气湿球温度

28.6℃

相对湿度

86%

76%

冷水温度

25℃

5℃

室内设计参数

序号

建筑用途

室内人员密度

夏季

冬季

新风量

室内设计温度

相对湿度

室内设计温度

相对湿度

1

办公室

0.1人/㎡

26±2℃

≤60%

22±2℃

≥30%

30m3/(h*人)

2

餐厅

0.4人/㎡

25±2℃

≤60%

22±2℃

≥40%

20m3/(h*人)

3

商场

0.5人/㎡

26±2℃

≤65%

20±2℃

≥40%

30m3/(h*人)

4

大厅

0.15人/㎡

26±2℃

≤65%

20±2℃

≥30%

12m3/(h*人)

2.2、空调系统方案的选择

本次设计根据当前国家大力提倡的节能环保的原则,本着高效、节能、环保的理念以及降低顾客使用空调的综合费用的信念,通过多方面的比较,结合当地河水水质水温情况拟采用地表水形式水源热泵系统+地源热泵或燃气锅炉混合系统。夏季,地表水温度低于环境大气温度,机组通过冷凝器从地表水中获取冷量,这样可以不用采用冷却塔,将机组的制冷能效比与系统的制冷能效比都得到提高的同时也使系统运行稳定,机组长期运行在有利工况之下;而冬季,地表水温度高于环境大气温度,系统则从地表水中获取热量,(按凌天科技目前已运行的项目,冬季进水温度不低于5℃,是能够保证机组正常稳定运行,且机组COP值不低于3,根据梁溪河河水的水文资料分析,河水平均水温18.5℃,最高水温31℃,从水质和水温完全满足制冷工况;最低水温3℃,低于5℃水温时间不超过30天,主要集中在1月下旬和2月上旬,为确保系统万无一失,建设冬采用地表水水源热泵+土壤源热泵(或燃气锅炉系统)混合系统,运行方式为在水温5℃以上运行地表水水源热泵供暖,在水温低于5度以下运行土壤源热泵(或燃气锅炉),为节省投资,在设计混合系统中用于保证水温低于5℃时的空调负荷只考滤C栋和D栋,不考虑A栋新风负荷.

2.3

系统方案初步设计及对比

由于本建筑位于江苏,夏天制冷的总冷负荷为:2259kw,冬季采暖的总热负荷为:1372kw。其中夏季冷源可由梁溪或者地埋管换热器提供。在冬季,为了解决气候条件恶劣,空调系统效果不佳的问题,设计了以下三种方案,并进行了对比。

2.3.1地表水源热泵+地埋管方案

(1)埋管长度计算

埋管长度可按如下公式计算:

最大放热量Qmax1=[建筑冷负荷×(1+1/EER)]

(1)

最大吸热量Qmax2=[建筑热负荷×(1-1/COP)]

(2)

L=1000Qmax/ql

(3)

式中:L为埋管换热器总长(m);

ql为最大利用温差的每米换热功率(W/m),一般由接近实际工况的现场换热试验取得;

Qmax为夏季向埋管换热器排放的最大功率与冬季从埋管换热器吸收的最大功率中的较大值(KW)

(注:COP为机组制热性能系数,EER为热泵机组制冷性能系数,机组COP值与工况有关,在计算时应考虑地下水温度和末端形式。)这里冬季COP取4,夏季EER取5。

埋管系统只考虑保证C、D栋采暖负荷计算,那么埋管承担取热负荷为552kW。工具上式得出L为6572米。那么需要地埋管换热孔70个

,每孔深100米,有效换热深度95米。间距4.5米,占地1400㎡左右。

(2)河水水量分析

夏季制冷工况下:

q1=Q1/[1.163

(t2-t1)]

按照5-10℃温差设计,需水流量约为195-389

m3/h

冬季制热工况下:

q1=Q1/[1.163

(t2-t1)]

按照4-6℃设计温差计算,需水流量约118-80

m3/h

(3)机组选型

选用LDBL1300一台、LDBL1200M一台供冷采暖。冬季LDBL1300可切换到埋管换热器工作,为C、D栋供暖。

由于施工图纸尚未完成,水泵扬程不能确定,所以只能大致选配适当流量的水泵。为了确保埋管内水流为紊流,取流速0.3m/s。

(4)主要设备选型如下表:

序号

名称

型号规格

数量

技术参数

备注

1

水源热泵

LDBL1300

1

制冷量:1092KW

输入功率:108×2KW

制热量:1256KW

输入功率:144.3×2KW

2

满液式水源热泵

LDBL1200M

1

制冷量:1014KW

输入功率:83.6×2KW

制热量:1140KW

输入功率:119.1×2KW

3

水源循环泵

KQL150/370-37/4

2

流量:225m3/h,扬程:38.3m,N=37KW

1用1备

4

水源循环泵

KQL150/370-37/4

2

流量:225m3/h,扬程:38.3m,N=37KW

1用1备

5

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

流量:200m3/h,扬程:32m,N=30KW

1用1备

6

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

流量:200m3/h,扬程:32m,N=30KW

1用1备

7

地埋管循环泵

KQL125/320-15/4

2

流量:97m3/h,扬程:32m,N=15KW

1用1备

8

旋流除砂器

YLXC-200II

2

处理流量:250m3/h

9

综合水处理器

YS350I

1

处理流量:640~860m3/h

10

部分地埋管

6572M

制热量:552KW

2.3.2

地表水源热泵+燃气锅炉方案

在冬季拟用天然气锅炉代替水源热泵供暖运行一部分时间(可自由调整)。大约30天。

原水源热泵主机不变,埋管换热器去掉,换成一台CWNS

0.58-JK-Q锅炉。

主要设备选型如下表:

序号

名称

型号规格

数量

技术参数

备注

1

水源热泵

LDBL1300

1

制冷量:1092KW

输入功率:108×2KW

制热量:1256KW

输入功率:144.3×2KW

2

满液式水源热泵

LDBL1200M

1

制冷量:1014KW

输入功率:83.6×2KW

制热量:1140KW

输入功率:119.1×2KW

3

水源循环泵

KQL150/370-37/4

2

流量:225m3/h,扬程:38.3m,N=37KW

1用1备

4

水源循环泵

KQL150/370-37/4

2

流量:225m3/h,扬程:38.3m,N=37KW

1用1备

5

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

流量:200m3/h,扬程:32m,N=30KW

1用1备

6

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

流量:200m3/h,扬程:32m,N=30KW

1用1备

7

锅炉管循环泵

KQL125/320-15/4

2

流量:97m3/h,扬程:32m,N=15KW

1用1备

8

旋流除砂器

YLXC-200II

2

处理流量:250m3/h

9

综合水处理器

YS350I

1

处理流量:640~860m3/h

10

燃气锅炉

CWNS

0.58-JK-Q

1

制热量:580KW,水流量:100m3/h,

耗气量:60.4Nm3/

h,功率:1.5KW

2.3.3全地埋管方案

根据2.3.1内公式计算得出:

夏季建筑需要向地埋管中释放的热量Q1=2259×(1+1/5)=2711KW

冬季需要从地埋管中提取的热量Q2=1372×(1-1/4)=1029KW

通过以上计算可以看出,冬季从地下提取的热量远比夏季向地下释放的热量少。若完全按照埋管方式设计,可能会造成地温差的持续上升,从而可能会影响到系统的安全可靠性。建议按照冬季负荷设计,夏季不足部分用河水或者冷却塔进行辅助调峰。

但是,为了更充分的比较方案优劣,这里还是按照埋管方式设计一套方案。

按照夏季负荷计算,所需要的埋管长度L=43032米,需要453孔,每孔深100米,每孔有效换热长度95米。按照孔间距4.5米计算,需占地8500平米左右。

主要设备选型如下表:

序号

名称

型号规格

数量

技术参数

备注

1

水源热泵

LDBL1300

1

制冷量:1092KW

输入功率:108×2KW

制热量:1256KW

输入功率:144.3×2KW

2

水源热泵

LDBL1400

1

制冷量:1198KW

输入功率:120.6×2KW

制热量:1382KW

输入功率:160.3×2KW

3

地埋管循环泵

KQL200/320-37/4(Z)

2

流量:245m3/h,扬程:32m,N=37KW

1用1备

4

地埋管循环泵

KQL200/320-37/4(Z)

2

流量:245m3/h,扬程:32m,N=37KW

1用1备

5

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

流量:200m3/h,扬程:32m,N=30KW

1用1备

6

空调循环泵

KQL150/345-30/4

2

流量:209m3/h,扬程:33m,N=30KW

1用1备

7

综合水处理器

YS350I

1

处理流量:640~860m3/h

8

地埋管

43032M

制冷量:2259KW

制热量:1372KW

2.3.4

方案初投资和运行费用对比

方案1

地表水水源热泵+地埋管混合方案初投资

序号

项目

型号

数量

价格(万元)

1

空调主机

LDBL1300M

1

69.6

2

空调主机

LDBL1300

1

59.5

3

水源循环泵

KQL150/370-37/4

2

2.292

4

水源循环泵

KQL150/370-37/4

2

2.292

5

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

1.948

6

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

1.948

7

地埋管循环泵

KQL125/320-15/4

2

1.797

8

旋流除砂器

YLXC-200II

2

1.3

9

综合水处理器

YS350I

1

1.5

10

机房阀门、材料

1套

95

11

机房安装费

66.5

12

室外管材

螺旋钢管Φ325×9

700M

32

13

沉淀池、过滤装置

30

14

室外泵房

20

15

室外安装费

25

16

地埋管

6572M

1

98.5

合计

508.277

方案二

地表水水源热泵+燃气锅炉方案

序号

项目

型号

数量

价格(万元)

1

空调主机

LDBL1300M

1

69.6

2

空调主机

LDBL1300

1

59.5

3

水源循环泵

KQL150/370-37/4

2

2.292

5

水源循环泵

KQL150/370-37/4

2

2.292

6

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

1.948

7

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

1.948

8

锅炉循环泵

KQL125/320-15/4

2

1.797

9

旋流除砂器

YLXC-200II

2

1.3

10

综合水处理器

YS350I

1

1.5

11

机房阀门、材料

1套

95

12

机房安装费

66.5

13

室外管材

螺旋钢管Φ325×9

700M

32

14

沉淀池、过滤装置

30

15

室外泵房

20

16

室外安装费

25

17

燃气锅炉

CWNS

0.58-JK-Q

9.36

18

燃气安装费

1000M3

50

合计

470.037

方案三

全地埋管方案

序号

项目

型号

数量

价格(万元)

1

空调主机

LDBL1400

1

65.4

2

空调主机

LDBL1300

1

59.5

3

水源循环泵

KQL200/320-37/4(Z)

2

2.54

4

水源循环泵

KQL200/320-37/4(Z)

2

2.54

5

空调循环泵

KQL150/315-30/4

2

1.948

6

空调循环泵

KQL150/345-30/4

2

1.948

7

综合水处理器

YS350I

1

1.5

8

机房阀门、材料

1套

95

9

机房安装费

66.5

10

地埋管

43032M

1

602.44

合计

899.326

运行费用计算依据:

电价0.798元/kWh

天然气费3.3元/立方

计算地表水系统能效比夏季5,冬季4(根据工况不同会有所不同,取平均值)

土壤源系统能效比夏季4.5,冬季3.8

运行电费=建筑冷(热)负荷/系统能效比×电价×每日运行小时数×运行天数

夏季运行120天,冬季运行90天。其中冬季大约有30天切换冷热源到埋管系统或锅炉(时间可以调节)。

A,B栋每天运行10小时

C栋每天运行24小时

D栋每天运行14小时

部分地埋管运行费用为:

夏季

AB栋电费=1242/5×0.798×10×120=23.8万元

C栋电费=432/5×0.798×24×120=19.8万元

D栋电费=585/5×0.798×14×120=15.7万元

冬季

AB栋电费=820/4×0.798×10×90=14.7万元

条件恶劣切换埋管(时间大约为30天左右)

C栋电费=189/3.8×0.798×24×(60+30)=8.52万元

D栋电费=363/3.8×0.798×14×(60+30)=9.57万元

总运行费用约为92.09万元

锅炉+水源热泵方案运行费用:

夏季

AB栋电费=1242/5×0.798×10×120=23.8万元

C栋电费=432/5×0.798×24×120=19.8万元

D栋电费=585/5×0.798×14×120=15.7万元

冬季AB栋电费=820/4×0.798×10×90=14.7万元

C栋电费=189/4×0.798×24×60=5.4万元

D栋电费=363/4×0.798×14×60=6.1万元

条件恶劣切换锅炉(时间大约为30天左右,同土壤源热泵系统运行相同)

CD栋气费=60.4×3.3×24×30=14.3万元

总运行费用约为99.1万元

全地地埋管方案:

夏季

AB栋电费=1242/4.5×0.798×10×120=26.44万元

C栋电费=432/4.5×0.798×24×120=22万元

D栋电费=585/4.5×0.798×14×120=17.44万元

冬季

AB栋电费=820/3.8×0.798×10×90=15.47万元

C栋电费=189/3.8×0.798×24×90=8.52万元

D栋电费=363/4×0.798×14×90=9.57万元

总运行费用约为99.44万元

方案一地表水水源热泵+土壤源热泵方案初投资约508.277万元,年运行费用约92.09万元。

方案二地表水水源热泵+锅炉方案初投资470.037万元,年运行费用约99.1万元。

方案三全地埋管方案初投资899.326万元,年运行费用99.44万元。

从上表可知,方案3初投资较大。方案1初投资比方案2增加38.24万元,年运行费用减少7万元,增加投资部份将在伍年半时间内收回投资,另从节能示范方面考虑,方案全部用的是可再生能源,示范意义更大.请业主方综合考虑!

2.4

河水引水方式及水处理流程

为了保证机组的正常运行,特制定如下河水处理方案:

河水从梁溪河取水,取水口设在鸿桥下,距建筑群约500米,取水池初步尺寸:4米×4米×4米(深),取水口尺寸初步定为:3米×3米×3米(深),取水口布置在取水池中。取水池初步计划的施工方法:在距河边8米处,先用挖机挖出一个5米×5米×6米(深)的基坑,并做好护坡,除临河面设置通水阻泥带外的其余三面及底板均用钢筋混凝土浇筑,浇筑厚度为30cm,且将取水管预埋好,取水口布置好。在保证取水池4米深处浇筑20cm厚的混凝土盖板,盖板上覆土绿化,用挖机将取水池与河道挖通。

河水泵房设在A楼地下二层的水泵房内,水在进入机组之前,会经过旋流除砂器以及全程综合水处理器的处理,根据本公司已成功的实际工程经验,经过如上处理后,水质能达到进入机组的要求,如果经过检测后水质在某方面还达不到要求,我们将进行针对性的处理,保证机组的稳定、安全运行。

进入热泵机组的水质要求

含砂量小于1/200000

PH值为6.5~8.5

CaO小于200mg/L

矿化度小于3g/L

CL-小于100

mg/L

SO2-4小于200

mg/L

Fe2+小于1

mg/L

H2S小于0.5

mg/L

水处理设备

名称

型号及参数

数量

备注

旋流除砂器

YLXC-250II

3

除沙(物理方式处理)

全程综合水处理器

YS350II

1

综合水处理(物理方式处理)

2.5

管道穿越马路的施工

因为该建筑群与河之间隔了一条马路,所以必须考虑管道穿越马路的方式,该项目具体施工方式:

1、开挖土方铺设管道,采用管沟形式,方便检修。阀门处设阀门井。为了达到自留取水的效果,管沟必须深至梁溪最低水平线以下一米。

2、工程需穿越马路,马路宽约30米,采用顶管方式施工。施工前应征得有关部门同意。

11

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