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典型案例:地铁隧道废热源热泵示范工程

   2023-10-12 地热能网6970
核心提示:该实际工程将毛细管网作为前端换热器埋设于地铁隧道内,但受现场施工条件制约,毛细管换热器实际敷设面积仅为 5910m2 ,前端换热器的换热量不足以为整栋建筑提供充足的冷热源。

青岛灵山卫地铁废热源热泵示范工程位于青岛市黄岛区,青岛地铁13号线从附近穿过。建筑为灵山卫停车场上的综合楼, 该综合楼与停车场上下组合布置, 整栋建筑共七层,高26.9m ,为二类高层公共建筑;总建筑面积为46755.9m2 ,其中地下建筑面积为14141.5m2 ,地上建筑面积为32614.4m2。

地下一层有派出所、配套车库、后勤用房和机房;其中,派出所位于建筑西侧, 采用独立冷热源,建筑面积为1605m ,由于地形原因,完全露出地面;地上一层至六层均为地铁服务的办公空间,其中包括运营用房、 西海岸轨交公司等。综合楼于2019年开始投入使用,目前只有部分楼层和楼层的部分房间为使用状态。

该实际工程将毛细管网作为前端换热器埋设于地铁隧道内,但受现场施工条件制约,毛细管换热器实际敷设面积仅为 5910m2 ,前端换热器的换热量不足以为整栋建筑提供充足的冷热源,故该综合楼采用多系统综合制冷制热的方式,除地源热泵系统外,还有风冷热泵系统、冷水机组系统为该建筑供冷供热, 地铁源热泵系统承担该综合楼办公部分冷热负荷, 夏季地铁源热泵额定制冷量为313kW ,冬季地源热泵额定制热量为341kW。主要设备参数如下表所示。

夏季上述三类机组均投入使用, 加载顺序依次为:冷水机组、地源热泵、风冷热泵(两台);冬季只有三台机组投入,加载顺序依次为:地源热泵、风冷热泵(两台)。

两台风冷热泵的优先加载顺序根据机组的累计运行时间选择,优先运行累计时间短的一台。所有减载顺序与加载顺序相反。机组的启停及开启台数主要受用户侧回水温度控制。夏季制冷时,温度设定控制在11~16℃,高于范围加载一个机组和环路,低于范围减载一个机组和环路;冬季制热时,温度设定控制在 37~43℃,低于范围加载一个机组环路,高于范围减载一个机组和环路。地源热泵系统除需满足上述机组加减载要求外,还需监控毛细管出水温度;夏季时,出口水温高于 38 ℃,则加载新的机组;冬季时,出口水温低于4℃,则加载新的机组。

通过对地源热泵系统在典型工况下的实际运行性能的实测。测试期间,系统源侧供回水温度见图7-4-1。从图中可以看出,源侧供水温度(即毛细管网前 端换热器进口温度) 一直在升高, 最小值为34.8℃,最大值为55.9℃,机组运行78h后温度升高了21.1 ℃;源侧回水温度(即毛细管网前端换热器出口温度) 随着供水温度升高而升高, 最小值为25℃,最大值为46.7℃,机组运行78h后温度升高了21.7℃。供回水温差较为稳定, 最小值为8.8℃,最大值为10.1℃,均值为9.3 ℃。测试期间,负荷侧供回水温度见图 7-4-2。

从图7-4-2中可以看出,负荷侧供回水温度随着机组的启停而不断波动;其中负荷侧回水温度 最低值为10.3℃,最高值为 14.1℃,平均值为11.8 ℃;负荷侧供水温度最低值为6.7℃,最高值为10℃,平均值为8.1℃。负荷侧供回水温差最大值为 4.6℃,最小值为3.3℃,平均值为3.7 ℃。

根据测试结果,计算各时刻毛细管换热器换热量, 如图7-4-3 所示。由于源侧为定流量系统,源侧水泵功率取定值, 所以毛细管网换热器系统换热功率与源侧供回水温差变化情况一致。随着热泵系统运行时间增长,毛细管换热器换热效果较为稳定,测试期间毛细管换热器单位面积换热量大小平均为103.2W/m2。

注:本文摘选自《中国地热能产业发展报告(2021)》,更多地埋管地源热泵工程应用、地源热泵复合式利用工程应用、污水源热泵工程应用、地表水源热泵工程应用、地下水源热泵工程应用典型案例请查阅本报告

责编:dhl


 
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