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華東地區(qū)某住宅小區(qū)無干擾中深層地?zé)峁┡到y(tǒng)方案設(shè)計
文章來源：地大熱能 發(fā)布作者： 發(fā)表時間：2025-01-16 11:22:20瀏覽次數(shù)：1249
1 工程概況
項目地址為青島某地塊
。工程建設(shè)規(guī)模為21棟高層住宅,層數(shù)為地上16/17層,地下1層,總建筑面積為16.74 hm2。 在建筑功能布局方面,地上16/17層為住宅,地下1層為機動車庫、電動汽車庫及設(shè)備用房?div id="d48novz" class="flower left">2 氣象參數(shù)
參考《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB 50736—2012),青島市冬季室外設(shè)計參數(shù)如表1所示
以青島市全年逐時氣象資料作為計算常年負(fù)荷用的氣象資料,該資料包括青島市室外全年8 760 h逐時干球溫度
、相對濕度等參數(shù),經(jīng)分析,青島市全年日溫度統(tǒng)計如圖1所示,青島市全年溫度統(tǒng)計如圖2所示。
對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,全年溫度低于-5 ℃ 的時間為536 h,約占供熱時間的15%,全年溫度為-5~5 ℃的時間為2 197 h,約占供熱時間的65%, 全年溫度為5 ℃以上的時間約占供熱時間的20%
。3 熱負(fù)荷計算
根據(jù)青島市各類熱用戶的比例及使用特點,參照 《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T 34—2022)推薦的各類建筑物供暖熱指標(biāo),得出供暖熱指標(biāo)推薦值如表 2所示,確定建筑物供暖綜合熱指標(biāo)為40 W/m2。
根據(jù)建筑面積及供暖熱指標(biāo),該項目供暖設(shè)計總熱負(fù)荷為1.2 MW
。平均負(fù)荷Qpj的計算公式如下:
式中:Qj為設(shè)計負(fù)荷;t n為供暖室內(nèi)計算溫度,取1 8 ℃;tpj為供暖期室外平均溫度,取1 ℃;t Wj為供暖期室外計算溫度,取-5 ℃
。
經(jīng)計算,Qpj=0.888 MW。
供暖期總供熱量∑Q的計算公式如下:
式中:NP為供暖期時間,取141 d
。
經(jīng)計算,∑Q=10 823 GJ。
根據(jù)該地區(qū)的能源稟賦,適合該項目的熱源形式有市政供熱(熱源為燃煤鍋爐)
、空氣源熱泵
、地?zé)崮?/a>
。 雖然有市政熱源,但目前供熱能力已經(jīng)飽和,根據(jù)國家和青島市節(jié)能減排政策,也無增加傳統(tǒng)熱源的可能性
。空氣源熱泵供熱受場地限制,也較難實施
。根據(jù)當(dāng)?shù)?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/地?zé)豳Y源勘察.html" >地?zé)豳Y源勘察成果,地溫梯度為0.028~0.03 ℃/m,中深層地?zé)豳Y源儲量豐富?div id="jfovm50" class="index-wrap">？刹捎谩爸?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/取熱不取水.html" >取熱不取水”的換熱方式,向地下1 500~3 000 m深處的高溫巖層鉆孔, 在鉆孔中安裝套管式換熱器,通過換熱器內(nèi)工質(zhì)的循環(huán)實現(xiàn)井內(nèi)換熱,將地下深處的熱能導(dǎo)出,并通過專用高溫?zé)岜?/a>系統(tǒng)向地面建筑物供熱
。該取熱方式不會對地下水造成破壞和污染,供熱過程沒有氮氧化物和二氧化碳排放。中深層地源熱泵供暖系統(tǒng)原理如圖3所示
。
由于中深層地?zé)?/a>換熱井出水溫度較高,且用戶為地板輻射供暖,用戶側(cè)的設(shè)計供溫度為45 ℃,回水溫度為35 ℃,因此能實現(xiàn)兩種供暖模式:一種是地?zé)峋?/a>直接供暖模式,另一種是地?zé)峋?/a>熱泵換熱供暖模式。 在供暖季室外溫度較高或熱負(fù)荷較小時,開啟閥門1
、 閥門3,關(guān)閉閥門2和閥門4,使用采用地?zé)?/a>井直接供暖系統(tǒng)模式
。當(dāng)建筑熱負(fù)荷增大時,關(guān)閉閥門1、閥門3,開啟閥門2和閥門4,采用地?zé)?/a>井熱泵換熱供熱系統(tǒng)模式
。
5 主要設(shè)備確定
5.1 中深層地?zé)?/a>換熱井
單個中深層地?zé)峋?/a>下換熱器取熱功率Qi的計算公式如下:
式中:T為地溫梯度;Ks為巖土導(dǎo)熱系數(shù);H為中深層地?zé)峋?/a>下換熱器安裝深度
。
根據(jù)該區(qū)域已進(jìn)行的地溫測試,井底巖層溫度達(dá) 75.6 ℃,未供熱時出水溫度為46 ℃。計算確定新建2口深度為2 000 m的中深層地?zé)?/a>井,地?zé)?/a>換熱井參數(shù)如表3所示 5.2 熱泵主機及輔助設(shè)備 增加1臺水冷螺桿式地源熱泵主機聯(lián)合運行,中深層地源熱泵機房主要設(shè)備材料如表4所示。 6 經(jīng)濟、環(huán)境效益分析 將中深層地源熱泵系統(tǒng) 在能源方案對比中,中深層地源熱泵系統(tǒng) 從表5中可以看出,中深層地?zé)?/a>井費用投資比重很大,中深層地源熱泵系統(tǒng)初投資費用最高,采用市政管網(wǎng)集中供熱投資最低 各供暖方案投資回收期如表7所示 從表7可知,市政管網(wǎng)和空氣源熱泵系統(tǒng)投入即回本 與常規(guī)方案相比,采用該方案每年將減少約3.516×108 MJ,減少顆粒物 135.15 t,減少二氧化硫排放57.6 t,具有較好的環(huán)境效益。 7 結(jié)論 文章以青島膠州市某高層住宅小區(qū)供熱系統(tǒng)設(shè)計對象,在當(dāng)?shù)?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/能源.html" >能源稟賦和供熱領(lǐng)域能源轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)上, 采用中深層無干擾地?zé)崮?/a>進(jìn)行供熱方案設(shè)計,確定地?zé)?/a>換熱井級相關(guān)主要設(shè)備的數(shù)量及參數(shù),并從經(jīng)濟性和環(huán)保性方面進(jìn)行分析,得出的主要結(jié)論如下: (1)基于當(dāng)?shù)?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/能源.html" >能源政策和能源稟賦,根據(jù)勘查結(jié)果,當(dāng)?shù)氐闹猩顚觾α控S富,適宜采用中深層無干擾地?zé)嶙鳛樵擁椖康臒嵩础?o:p> (2)與天然氣鍋爐系統(tǒng)對比,中深層無干擾供熱系統(tǒng)初投資高,但運行1.5 a后,天然氣鍋爐系統(tǒng)出現(xiàn)虧本狀態(tài),中深層無干擾供熱系統(tǒng)11 a后可收回成本, 且有較好的環(huán)境效益,節(jié)能效果明顯。
。、空氣源熱泵系統(tǒng)成本主要來自水電費、設(shè)備維護(hù)、人工費等, 天然氣鍋爐運行成本主要是燃?xì)赓M、水費、設(shè)備維護(hù)、 人工,其中燃?xì)赓M占據(jù)絕大比例。各供暖方案運行成本對比(含設(shè)備折舊)如表6所示。
。。但受實際條件限制,以上兩個方案均無法實施
。 因此可供選擇的方案為中深層地源熱泵系統(tǒng)和天然氣鍋爐,雖然天然氣鍋爐方案投入即回本,但1.5 a后虧本,因此采用中深層地源熱泵系統(tǒng)作為供熱熱源
。
。
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