熱源塔在培訓(xùn)大樓的應(yīng)用范文
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《建筑熱能通風(fēng)空調(diào)雜志》2014年第三期
熱源塔系統(tǒng)通過熱源塔與大氣的熱交換和熱泵機組的作用，能實現(xiàn)供暖、制冷、蓄冰（暖通專業(yè)空調(diào)需求）以及提供熱水（給排水生活熱水的需求）等功能（圖1）。對于本項目典型的賓館類項目，既有空調(diào)需求，也有生活熱水需求，使用該系統(tǒng)是比較合適的。該系統(tǒng)與風(fēng)冷熱泵相比，冬季不存在結(jié)霜現(xiàn)象，不需要融霜就能正常工作。夏季，有特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的熱源塔能夠起到高效冷卻塔的作用。該系統(tǒng)與地源熱泵相比，不需要室外場地埋管。該系統(tǒng)與冷水機組加鍋爐系統(tǒng)相比不需要設(shè)置鍋爐，就能滿足冬季用熱需求。熱源塔系統(tǒng)的設(shè)計需注意以下幾個方面：1）該系統(tǒng)冬季原理一是吸收空氣的顯熱，使空氣溫度降低，二是吸收空氣中水蒸汽變?yōu)橐后w的潛熱，使空氣變干，與室外的空氣濕度參數(shù)是比較密切相關(guān)的。因此，在出現(xiàn)干冷的天氣，供暖效果不好，而且運行效率較低。另外在環(huán)境濕球溫度較低時（低于-6℃），能提供的生活熱水溫度最高為50℃，因此該系統(tǒng)僅適用于室外濕球溫度高于-9℃以上長江以南地區(qū)。常州地區(qū)的冬季濕度設(shè)計參數(shù)為77%，基本可以滿足熱源塔的運行條件。2）日常運行維護麻煩。該系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，與大氣有直接的熱質(zhì)交換，必須做好日常運行維護，避免雜質(zhì)進入系統(tǒng)。該系統(tǒng)冬季運行吸收空氣凝結(jié)潛熱時，防凍液由于不斷吸收空氣中的水汽濃度變小，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一套補液裝置，不斷添加防凍液，需要精確控制防凍液的正常濃度，系統(tǒng)才能保證不凍。而且在夏季制冷工況時防凍液要全部稀釋排空換自來水。冬季供暖工況時系統(tǒng)要重新?lián)Q上防凍液。3）系統(tǒng)冬夏模式切換。由于熱源塔夏季作為冷卻塔，冬季作為熱源側(cè)，系統(tǒng)管路在冬夏制冷制熱模式必須有一個管路切換，實現(xiàn)熱源塔熱泵機組的蒸發(fā)側(cè)和冷卻側(cè)的互換。系統(tǒng)中保證冬夏切換時不串水的保證措施：a）冬季轉(zhuǎn)換的時候在蒸發(fā)器相連接的轉(zhuǎn)換閥門上增加盲板；b）所有切換管路的閥門采用雙閥門控制。4）熱源塔側(cè)的防腐措施。該系統(tǒng)載冷劑為防凍液，本項目采用的載冷劑為符合HG/T2327-2004《工業(yè)氯化鈣》標(biāo)準(zhǔn)要求的Ⅰ型氯化鈣，管載冷劑管道采用襯塑鋼管或PE管。a）熱源塔應(yīng)采取防載冷劑飄溢措施，工作過程中飄水率控制在0.001%，因此鹽溶液不會對周邊環(huán)境造成影響。B）熱源塔側(cè)的水泵應(yīng)采用化工水泵，內(nèi)部必須襯氟，耐腐蝕，載冷劑管路上的閥門及管件采用內(nèi)部全襯氟的防腐閥件。
2熱源塔系統(tǒng)運行能耗分析
2.1建筑理論能耗通過HDY-SMAD空調(diào)負(fù)荷計算及分析軟件4.0（能耗分析版本）作為能耗分析模型，比較建筑11月份及12，1月份的建筑理論能耗。賓館主要服務(wù)于全國各省曲棍球員的訓(xùn)練住宿，從11月份到次年的3，4月份入住率穩(wěn)定在75%，因此在能耗模型中，客房部分調(diào)整了時間表，峰值設(shè)置在75%。這是與負(fù)荷計算模型中不同的地方。餐廳的能耗根據(jù)實際使用的時間調(diào)整了時間表。
2.2建筑實際能耗該建筑在2013年10月常州花博會期間已開始投入了使用，滿足了使用要求。管理公司為確保熱源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加了一臺1163kW燃?xì)鉄崴仩t作為備用熱源，熱水通過鍋爐的循環(huán)泵接入制冷機房內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)。本項目11月份使用了熱源塔作為熱源，12月份及1月份采用一臺燃?xì)忮仩t作為熱源。本文通過對11月~1月三個月份的理論與實際能耗分析，來考察熱源塔冬季使用的能耗效率。由于本項目計量的原因，水泵能耗，包括冷凍泵，冷卻水泵，供應(yīng)生活熱水循環(huán)泵（不包括生活熱水系統(tǒng)的循環(huán)泵），以及防凍液補液泵，包括鍋爐的循環(huán)泵的電量全部統(tǒng)計計量為一個值。本項目主要服務(wù)于曲棍球運動員的住宿，可以認(rèn)為本項目中的生活熱水能耗為一個穩(wěn)定值（30t），自來水初始溫度按照月平均最高溫度減去5℃計算，則10.21~11.20的熱水能耗為1256kW/天（使用熱源塔）；11.21~12.15的熱水能耗為1500kW/天（使用鍋爐），12.16~1.20的熱水能耗為1570kW/天（使用鍋爐）。因此，水泵能耗+主機能耗（熱源塔或者鍋爐）扣除生活熱水能耗即可得到。為方便和理論能耗的比較，天然氣能耗全部折算為kWh進行對比。在實際日能耗中僅統(tǒng)計了主機（熱源塔，主機，鍋爐）和水泵部分。
2.3熱源塔與鍋爐系統(tǒng)的能源效率本文定義一個能耗率，能耗率=熱源能耗/理論熱能耗=（實際電能耗+鍋爐能耗-生活熱水能耗）/理論熱能耗有新風(fēng)（或者無新風(fēng)），其中，實際電能耗包括了機組和泵，熱源用設(shè)備的電耗。能耗率了反映實際能耗與理論能耗的偏移，能耗率越低，表明系統(tǒng)越節(jié)能。表2為熱源系統(tǒng)能耗率計算表，從表中可以看出，實際能耗不到理論能耗的一半。實際能耗小于理論能耗的主要原因在于實際能耗中新風(fēng)系統(tǒng)能耗占的比例很小。從表2中可以看到熱源塔系統(tǒng)略高于鍋爐系統(tǒng)的能耗率（0.36>0.31），差異百分率為（0.36-0.31）/0.31=16%>5%的工程誤差。由于新風(fēng)系統(tǒng)在實際很多情況下沒有開啟運行，因此對不包含新風(fēng)能耗的兩系統(tǒng)能耗率進行分析，具體見表3。從表3中可以看到熱源塔系統(tǒng)略高于鍋爐系統(tǒng)的能耗率（0.99>0.95），差異百分率為(0.99-0.95)/0.95=4.2%<5%的工程誤差。因此可認(rèn)為在沒有新風(fēng)的工況下兩系統(tǒng)的能耗基本無差別。
2.4實際能耗費用折算比較能耗費用與室外的氣象參數(shù)和室內(nèi)使用情況緊密相關(guān)。本項目中，可認(rèn)為室內(nèi)使用情況基本穩(wěn)定。因此為評價能耗費用的實際高低，本文通過單位理論能耗費用來考核。單位理論能耗費用=能耗費用/理論能耗（有新風(fēng)或者無新風(fēng)）。理論能耗是根據(jù)室外條件模擬計算出來的能耗，這樣，可以比較各個月份之間的能耗費用（表4）。從表4可以看到，熱源塔系統(tǒng)的單位理論能耗費用高于鍋爐系統(tǒng)的單位理論能耗費用。在無新風(fēng)的情況下，(1.71-0.86)/0.86=0.99，接近1倍。同時，熱源塔還有隱含的系統(tǒng)成本，即補充冷凍液的成本，及相應(yīng)的人力管理成本。綜合表3和表4，可以看到熱源塔系統(tǒng)的能源效率雖然和鍋爐差不多，但由于能源價格的原因，并不省錢。
3結(jié)論
1）在常州地區(qū)使用熱源塔系統(tǒng)需要有低谷電價的支持。2）熱源塔從能耗使用的角度上在冬季是基本可行的，但費用高。在夏季的使用效果需要工程數(shù)據(jù)進一步的驗證，來衡量全年的系統(tǒng)空調(diào)使用效果。
作者：安秋香單位：上海同濟華潤建筑設(shè)計研究院有限公司