典型工程

如题所述

一、郑州市儿童医院地温中央空调系统

1.工程概况

郑州市儿童医院位于市区岗杜街。该项目于2000年11月投入运行,至今已顺利运行9年时间,应用建筑面积为1.8×104m2。该工程采用地下水源热泵系统,主机品牌:开封国立。

2.地质条件

工程位于郑州市区,地貌上属黄河冲积平原与冲洪积平原的交接部位,含水层岩性为细砂、粉砂等,厚159m,水位埋深9m。

该工程设计抽、灌井数6眼,其中抽水井2眼,井深98m,回灌井4眼,井深70m。单井出水量100m3/h,单井回灌量50m3/h。抽、灌井运行模式为两抽、四灌,实际运行时一般一眼抽水井即可满足水量要求。井的分布位置分布见图4-14,其中,3和6为抽水井,1、2、4和5为回灌井,井径均为0.4m。

系统运行情况为:夏季运行时间一般自5月25日至9月25日,全天运行,室外环境温度33~35℃时,室内温度可达到21℃;冬季运行时间一般从11月10日到次年的2月10日,全天运行,室外环境温度-5℃时,室内温度可达到20℃。运行效果较好。平均运行费用每天不足0.1元/m2,每年可节约大量电费。

二、洛阳电业局健康西路住宅小区地温中央空调系统

1.工程概况

该工程位于健康西路路南新建永兴苑小区,2004年建成投入使用,为5栋17层住宅楼组成,共有住户516户;路北既有建筑为4栋多层住宅楼,住户380户,总建筑面积约10×104m2。永兴苑小区地温中央空调已使用6年,成为洛阳市的模范小区。该工程采用地下水源热泵系统。

2.地质条件

该工程位于洛阳盆地洛河二级阶地上,地下水类型为第四系松散岩类孔隙水。含水层为卵砾石、中粗砂,渗透系数(k)为64m/d,厚度41m,地下水位埋深24m,地下水径流方向由西北向东南,单位涌水量80~130m3/h·m,单位回灌量54m3/h·m。

洛阳市多年平均气温14.9℃,浅层地下水温度一般为16~18℃,小区一带实测温度18℃。地下水位受气象和洛河水位影响,年变幅2~4m。

地下水水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg型,矿化度为680.26mg/L,pH 值为7.5,总硬度为471.5mg/L,锅垢总量为462.7mg/L,属锅垢较多的水。Fe3+为0.08mg/L,Fe2+为0.04mg/L,可溶性SiO2为18.0mg/L,耗氧量为0.72mg/L。

3.系统设计

(1)设计气象参数

冬季采暖室外计算温度:Tw为-5℃;夏季制冷室外计算温度:Tw为35.9℃。

(2)房间设计条件

客厅:夏季25℃,冬季18℃;餐厅:夏季25℃,冬季18℃;卧室:夏季26℃,冬季25℃;卫生间:夏季26℃,冬季25℃。

(3)最大冷、热负荷

本工程设计每户同时最大冷负荷8141W/7000kcd·h,每户同时最大热负荷6000W/5160kcd·h,夏季供应7~12℃冷水,冬季供应55~45℃热水。

工程设计最大同时冷负荷6460k W,供暖最大热负荷4596k W,热泵机组向卫生热水箱供应最高温度48℃的卫生热水,设计流量为40t/h。

(4)水源热泵机组

工程采用意大利克莱门特PE/SRH3602/B型水源热泵机组4台,每台制冷量(QL)为1648kW,总制冷量为6592kW,每台制热量(QR)为1670kW,3台热泵机组即可满足要求,一台热泵机组用来制备卫生热水。

(5)工程设计井

该工程设计水井8眼,布置成A、B两排(组),编号为A1至A4和B1至B4。两井组排间距为95m,井间距48.5~73.6m。其中4眼为抽水井,4眼为回灌井,A井组和B井组抽、注水可以互换。一般在换季时进行。

(6)深井泵变流量控制

1~4号深井泵为变频调速泵,水泵的变速由回灌水温度控制,夏季回灌水温度控制在(29±1)℃,低于下限时降低水泵转速,高于上限时增加水泵转速。冬季回灌水温度控制在(8±1)℃,低于下限时增加水泵转速,高于上限时降低水泵转速。最高频率50Hz,最低频率40Hz(可调)。当频率达到下限流量仍偏大时,关闭一台泵。当频率达到上限仍偏小时,启动一台水泵。从而达到节水、节电的目的。

(7)水处理

1)旋流除砂:井水进入热泵机组前,先通过旋流除砂器,除去砂粒,使含砂量小于1:20×104,设计4台旋流除砂器,型号为BC-160,单台流量为150~170m3/h。

2)电子水处理仪除垢:选用MHW-I-G16-1.6型智能除垢型电子水处理仪,水处理能力为1040m3/h。起作用原理为,利用主机产生高频电信号,由电极直接作用于水,在高频震荡电路产生的交变电磁场的作用下,氢键被破坏,大分子团断裂成单个水分子;水分子在高频电磁场下,偶极距拉长,极性增强,形成偶极子:偶极子的负极与水中的Ca2、Mg2等阳离子亲和,偶极子的正极与水中的

等阴离子亲和,使水中阴阳离子间的运动速度降低,碰撞结垢的概率减小,达到防垢的目的;在高频交变电磁场作用下,偶极子不断撞击垢层,破坏CaCO3分子间作用力,使原有垢层逐渐松软、脱落、变成CaCO3微小颗粒悬浮在水中,随着系统排污而除掉;同时随着偶极子与水中盐的正负离子亲和能力增强,使水垢形成的动态平衡向溶解方向移动,其结果是越来越多的水垢溶解,达到除垢的目的。

4.系统运行情况

2004年以来,系统运行状况良好,由于北区老住宅末端没有改造,至今仍不能使用,仅南区水兴苑小区5栋高层使用。夏季运行时间为6月15日至9月15日,冬季运行时间为11月15 日至次年3月15日,高峰期启动2台水泵就可以满足用户使用要求。运行多年来室内温度达到设计舒适要求,抽水井和回灌井系统运行正常,可保证全额回灌。且运行费用低,每天为0.07元/m2,每年可节约电费百万元人民币,远近参观考察者每年百余次。

三、河南省地矿局第一地质工程院办公楼地下水源热泵空调系统

1.工程概况

河南省地矿局第一地质工程院办公楼位于驻马店市乐山路90号,总建筑面积3200m2,为南北两栋3层建筑,老式墙体绝热效果差,非节能建筑。北楼为单面拐角楼,南楼为双面楼。该工程采用地下水源热泵系统,空调设计为冬季采暖、夏季制冷。

2.浅层地热能条件

浅层地热能赋存于第四系中、下更新统黏土、粉质黏土、薄层砂和地下水中。地下水赋存于黏性土裂隙和砂层孔隙中,富水性一般较弱,200m深度内温度19.1℃,单井涌水量一般500m3/d左右,含水层回灌能力一般较弱,单井回灌量一般小于500m3/d。

该项目共施工水井3眼,单井深度130m,钻孔孔径(9)650mm,井管为(φ)300mm钢筋水泥焊接管,其中含水层段为相应规格的滤水管,单井出水能力32m3/h。采用一抽两回方式,通过抽回灌试验,抽水量27m 3/h,完全回灌后水位上升13.2m,相应的水位埋深10.9m。

3.地下水源热泵系统

1)冷、热负荷

冷负荷指标130W/m2,热负荷指标90W/m2;计算夏季冷负荷247kW,冬季热负荷171kW。

2)空调主要设备表(表8-1)

3)工程造价

地源热泵中央空调系统总造价为736000元人民币,低于传统中央空调造价。

4.运行效果

(1)夏季制冷:2009年6月26日至9月7日,运行73天,房间温度一般25~27℃,制冷温度及各项指标达到国家标准。期间最低温度21.7℃,远低于国家标准。

表8-1 空调主要设备表

(2)冬季采暖:2009年11月5日至2010年3月15日,运行122天,房间温度一般18~20℃,供暖温度及各项指标达到国家标准。期间最高温度为27℃,远高于国家标准。

(3)在运行使用过程中,水系统1抽2灌满足使用要求,空调系统全自动控制,实现了低噪音、节能、环保、舒适、安全的效果。

5.经济效益分析

夏季制冷运行73天,共用电15912度;冬季采暖运行122天,共用电61944度。合计总用电量77856度。电费单价为0.78元/度,计算运行总费用为60727.68元人民币,综合折算运行单价为每天0.0973元/m2。在改造之前,原办公楼制冷、供暖(锅炉+电空调)年运行费用为320000元人民币。使用地温空调后,年节约运行费用25.93万元人民币,3年即可收回安装成本。

四、部分其他地温中央空调系统

目前研究区已有各类地温空调用户千余家,发展迅速,应用效果较好(表8-2)。

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