漢中西分中心水源熱泵論證報告

3、取用水合理性3.1項目取用水3.1.1建筑物冷、熱負荷的確定根據(jù)西安建筑科技大學高速公路房建附屬項目水源熱泵適應性研究課題組對已建成運行的西漢高速公路3個類似的對內(nèi)房建站點進行了調(diào)查研究成果，綜合樓、餐廳和宿舍三類建筑的人員密度和空調(diào)開啟時間如表3-1所示。表3-1-1三類建筑人員密度和空調(diào)開啟時間房建站點建筑類別人員密度（人/㎡）空調(diào)開閉時間秦嶺管理所綜合樓0.0918:00-17:00餐廳0.8337:00-8:00,11:30-13:00,18:00-19:30宿舍0.11118:00-7:00洋縣管理所綜合樓0.1438:00-17:00餐廳0.5407:00-8:00,11:30-12:30,17:30-18:30宿舍0.10518:00-7:00漢中管理所綜合樓0.1338:00-17:30餐廳0.5927:00-8:30,11:30-12:40,17:30-18:30宿舍0.11618:30-7:00如表3-1所示，建筑功能不同，空調(diào)的啟停時間不同，因此建筑負荷特性也不同。利用建筑全年動態(tài)負荷變化情況，根據(jù)空調(diào)的季節(jié)性適用規(guī)律，分別選取夏、冬季節(jié)某典型天（夏季，7月26日；冬季，12月31日）進行研究，得出冷熱動態(tài)負荷指標全天侯變化規(guī)律如表3-1-2、圖3-1-1、圖2-1-2與表3-1-3、圖3-1-3、圖3-1-4所示。根據(jù)房間功能，三類建筑空調(diào)開啟時間分別為：綜合樓，8:00—20:00；餐廳，7:00—17:00；宿舍，0:00—06:00、20：00—23:00。從圖3-1-1、圖3-1-3中可以看出不同使用功能的建筑單位面積冷負荷逐時變化特性差異較大，且單位面積冷負荷值差異也很明顯。其中表3-1-2、表3-1-3單體總冷、熱負荷采用建筑冷熱指標估算法進行計算，計算公式：其中：（冷/熱）——主機房冷、熱負荷，單位：kW；——建筑空調(diào)建筑面積，單位：m2；（冷/熱）——冷、熱功率指標，單位：W/m2；（1）單日最大總冷負荷值確定日期時間建筑冷負荷項目總冷負荷Q冷（kW）綜合樓(面積2888.15m2)宿舍樓(面積1642.0m2)餐廳(面積390.01m2)單位冷負荷q冷(W/m2)單體總負荷Q冷（kW）單位冷負荷q冷(W/m2)單體總負荷Q冷（kW）單位冷負荷q冷(W/m2)單體總負荷Q冷（kW）7.260:0049.5781.3981.391:0046.4576.2776.272:0041.6068.3168.313:0037.2361.1361.134:0028.9147.4747.475:0026.7943.9943.996:0023.0837.9037.907:00168.0265.53168.028:0098.22283.67101.3839.54323.219:0093.83271.0197.2137.91308.9210:0097.15280.58112.1943.76324.3411:00100.06288.98121.8947.54336.5212:0082.34237.81187.4873.12310.9213:0092.47267.08173.8267.79334.8714:00104.88302.90142.0355.39358.2915:00105.68305.21139.2754.32359.5316:00100.91291.43124.7648.66340.0917:0090.82262.31174.7168.14330.4518:0079.93230.86156.6561.10291.9619:0082.67238.78121.6947.46286.2420:0073.35211.8582.61135.65347.5021:0068.94113.20113.2022:0058.3495.8095.8023:0052.8886.8386.83圖3-1-2圖3-1-3從圖3-1-3可以看出，綜合樓日冷負荷逐時變化為三峰結構，第一個峰值（98.22KW）出現(xiàn)在上午8時，第二個峰值（100.06KW）出現(xiàn)在上午11-12時，第三個峰值（105.68KW）出現(xiàn)在下午15-16時，第一個峰值出現(xiàn)的原因是上午八時工作人員開始上班，水源熱泵冷負荷瞬時功率達到最大，后慢慢降低，第二個峰值出現(xiàn)的原因是在12時前為上班時間，冷負荷隨室外溫度升高和輻射強度的增加而升高，而在12時后為下班期間，導致冷負荷在下班時間有所降低，當進入下午上班時間后，冷負荷又開始上升，在下午15-16時達到最大，隨后溫度降低，冷負荷隨之呈遞減趨勢直至綜合樓關閉。宿舍樓內(nèi)冷負荷呈遞減式變化（圖中0時-6時宿舍樓冷負荷數(shù)據(jù)與總負荷數(shù)據(jù)重合），這是由于夜間太陽輻射較弱，室內(nèi)外溫差小，因此負荷不大，夜間負荷的變化隨著室外綜合溫度的遞減逐漸降低。餐廳冷負荷逐時變化為三峰結構，第一峰值出現(xiàn)的時間在早上7時（168.02KW），第二個峰值出現(xiàn)在13時（187.48KW），第三個峰值出現(xiàn)在18時（174.71KW），這是由于在用餐前及用餐時餐廳內(nèi)部人員密度是影響冷負荷的主導作用，峰值的出現(xiàn)跟用餐人員時間習慣趨于一致。項目總冷負荷逐時變化在0-6時呈逐漸下降趨勢，7-8時逐漸上升，第一個峰值出現(xiàn)在早8時（81.39KW），這是由于這個時間段內(nèi)分中心工作人員開始上班、用餐，開始出現(xiàn)冷負荷，后餐廳關閉，冷負荷逐漸減少，到9時后冷負荷逐漸升高至中午11時第二個峰值出現(xiàn)（336.52KW），這是由于從9時餐廳再次運行，至11-12時工作人員下班就餐，此時間段內(nèi)綜合樓冷負荷降低，使總負荷呈下降趨勢，后冷負荷逐漸升高，到下午14-15時左右冷負荷達到當天最大值（359.53KW），后冷負荷呈遞減趨勢，至晚上19時后工作人員回宿舍休息，冷負荷上升，20時達到第四個峰值（347.50KW），后總冷負荷逐漸降低。通過分析得出漢中管理分中心項目冬季綜合樓、宿舍樓、餐廳單日最大單體熱負荷值分別為305.21KW、135.65KW、73.12KW，單日項目最大總熱負荷值為359.53KW。（2）單日最大熱負荷值確定日期時間建筑熱負荷項目總熱負荷（kW）綜合樓(面積2888.15m2)宿舍樓(面積1642.0m2)餐廳(面積390.01m2)單位冷負荷(W/m2)單體總負荷（kW）單位冷負荷(W/m2)單體總負荷（kW）單位冷負荷(W/m2)單體總負荷（kW）7.260:0040.9767.2767.271:0041.1167.5067.502:0041.1367.5467.543:0040.8667.0967.094:0040.9267.1967.195:0040.7766.9466.946:0041.1267.5267.527:00168.8665.8665.868:0067.40194.66179.3769.95264.629:0055.00158.85171.1366.74225.5910:0048.57140.28164.3164.08204.3611:0043.56125.81156.0260.85186.6612:0044.04127.19144.6756.42183.6213:0041.11118.73137.9753.81172.5414:0036.30104.84135.1752.72157.5615:0033.7297.39131.0251.10148.4916:0032.9795.22130.4750.88146.1117:0034.94100.91132.9351.84152.7518:0037.98109.69128.4450.09159.7919:0039.04112.75129.4050.47163.2220:0041.06118.5999.17162.84281.4221:0066.11108.55108.5522:0050.9083.5883.5823:0042.5069.7969.79圖3-1-3圖3-1-4從圖3-1-4中看出，不同使用功能的建筑單位面積熱負荷逐時變化的趨勢不盡相同，單位面積熱負荷指標值差異較大。從早上8時開始，氣溫較低，因此此時餐廳、綜合樓熱負荷值較大，至中午、下午，氣溫逐漸升高，因此，熱負荷逐漸減少，綜合樓的日熱負荷變化呈現(xiàn)V字型，餐廳在下午6點左右達到最小值（50.09KW），綜合樓在下午14點左右達到最小值（95.22KW），14時以后，氣溫逐漸降低，熱負荷呈逐漸升高狀態(tài)。宿舍由于夜間氣溫比較低，而且室外溫度變化一般不大，因此在0-6時時分趨于比較穩(wěn)定（圖中1時-8時宿舍樓冷負荷數(shù)據(jù)與總負荷數(shù)據(jù)重合），在20-23時之間呈逐漸遞減趨勢。由于室外氣象條件是熱負荷的主導因素，因此總熱負荷變化趨勢也與當天的氣溫變化一致，凌晨時分，由于氣溫較低，總負荷呈平穩(wěn)狀態(tài)，至早8時工作人員上班時達到第一個峰值（264.62KW），至下午16時氣溫處于逐漸提升趨勢，因此總熱負荷呈逐漸降低趨勢，到16時達到最低（146.11KW），后由于氣溫逐漸降低，項目總熱負荷隨之升高，至晚20時達到當日最大峰值（281.42KW），后由于只有宿舍樓存在熱負荷，因此總熱負荷逐漸降低。因此，通過分析得出漢中管理分中心項目冬季綜合樓、宿舍樓、餐廳單日最大單體熱負荷值分別為194.66KW、162.84KW、69.95KW，單日項目最大總熱負荷值為281.42KW。3.1.2機組最大循環(huán)利用水量參考《水源熱泵機組》（GB/T19409-2003），根據(jù)溫差、能效比與總冷（熱）負荷計算地下水循環(huán)利用量的公式為：EEREER其中：——機組制熱量（總熱負荷），單位：kW；——冬季供熱所需地下水循環(huán)利用量，單位：m3/h；——機組制冷量（總冷負荷），單位：kW；——夏季制冷所需地下水循環(huán)利用量，單位：m3/h；EER——系統(tǒng)制冷能效比，取4.94；COP——系統(tǒng)制熱能效比，取6.25；計算參數(shù)及結果見表3-1-4：表3-1-4地下水循環(huán)利用量計算表指標建筑物QL冷（kW）Qh熱（kW）ΔT冷（℃）ΔT熱（℃）GL（m3/h）Gh（m3/h）綜合樓305.21194.6611827.5618.30宿舍樓135.65162.8411812.2515.31餐廳73.1269.951186.606.58合計513.98427.45--46.4140.183.1.3取用水量確定表3-1-5地下水年利用量計算表指標建筑物每天運行時間年運行時間GL（m3/d）Gh（m3/d）年利用水量制冷期采暖期綜合樓12h92d121d330.72219.65.70×104m3宿舍樓11h92d121d134.75168.413.28×104m3餐廳12h92d121d79.278.961.68×104m3合計-544.67466.9710.66×104m3由表3-1-5可知，制冷期地下水最大時利用量46.41m3/h（544.67m3/d），采暖期地下水最大時利用量40.18m3/h（466.97m3/d），年利用地下水規(guī)模為10.66×104m3。由4.4.2章節(jié)，地下水資源量計算可知，項目論證區(qū)范圍內(nèi)承壓水補給量為6186.68m3/d（257.78m3/h），能滿足項目最大46.41m3/h用水需求。經(jīng)分析計算，項目最大可循環(huán)利用地下水量為68m3/h（34.76×104m3/a），經(jīng)對比，可以滿足漢中管理分中心約4920.16m2面積使用水源熱泵空調(diào)。3.2取水合理性分析3.2.1符合國家產(chǎn)業(yè)政策水源熱泵所需地下水經(jīng)過提取水溫后全部同層回灌入地層中，屬可再生能源?？稍偕茉丛诟纳颇茉葱枨螅瑴p少環(huán)境污染，促進經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。（2）國家經(jīng)貿(mào)委、國家稅務總局[2002年第23號]：水源熱泵中央空調(diào)為第二批國家鼓勵發(fā)展的環(huán)保產(chǎn)業(yè)設備，國家給予鼓勵和政策的扶持。（3）國家發(fā)展和改革委員會發(fā)改能源[2005年2517號]：要求各省、直轄市及計劃單列市、新疆生產(chǎn)建設兵團發(fā)展改革委、經(jīng)貿(mào)委（經(jīng)委），國務院各部委、各直屬機構，各計劃單列企業(yè)集團大力應推廣地源熱泵和空調(diào)系統(tǒng)，包括利用地下水、河湖水源、海水源、污水源（城市污水、工業(yè)污水、醫(yī)院污水）和土壤源等熱泵系統(tǒng)。3.2.2符合水資源開發(fā)利用規(guī)劃根據(jù)論證區(qū)水資源情況、地下水水質(zhì)情況及區(qū)域水資源開發(fā)利用程度，論證區(qū)補大于排，不屬于超采區(qū)。漢中管理分中心水源熱泵用水取水水源確定為承壓水和潛水混合開采，以承壓水為主，取水量34.76×104m3/a，最大取水量為68m3/h，水源熱泵用水提取水中冷、熱能后尾水全部同層回入地下，不改變水質(zhì)，不消耗水資源，對區(qū)域地下水資源無不利影響，具有一定開采潛力。3.2.3水源配置合理漢中管理分中心項目區(qū)距離褒河5km，距離漢江4.5km，均較遠。因此，選用地下水作為水源熱泵供水水源配置是合理的。3.2.4工藝技術及取水方案合理水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種高效、節(jié)能、供冷供暖兩用且無污染的新型中央空調(diào)系統(tǒng)，地下水作為載體將地溫帶至機組，借助壓縮機系統(tǒng)，完成制冷制熱。不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣，抽出的地下水全部回入地層中，基本不消耗水資源，水源熱泵供暖、制冷工藝技術成熟。取水水源為項目場地內(nèi)地下水，每小時最大可取水量68m3，同時配備一可蓄300m3水的蓄水池配合使用，在機組滿負荷運行期調(diào)節(jié)水量平衡，既滿足機組用水需求，又節(jié)約地下水資源，取水方案合理。3.3用水合理性分析3.3.1用水環(huán)節(jié)合理該建設項目用水為水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)用水，抽出的地下水經(jīng)管道送入水源熱泵機組進行制冷或制熱，并把熱冷源通過換熱器輸送至末端，經(jīng)風積盤管散熱冷后送給用戶，地下水經(jīng)提取熱冷能后的尾水又回入地層中，再通過抽水井抽出，反復循環(huán)使用。3.3.2參數(shù)設計合理據(jù)甲方提供空調(diào)設計資料，該項目總冷負荷為601.5kw，總熱負荷為627kw?？照{(diào)公司設計提供長虹SSDR-3750熱泵主機2臺總制冷量750kw，總制熱量780kw。水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)冷暖能耗參數(shù)見表3-3-1。表3-3-1水源熱泵空調(diào)設備參數(shù)表編號型號制熱性能（單臺）制冷性能（單臺）備注輸入功率（KW）制熱量（KW）能效比COP輸入功率（KW）制冷量（KW）能效比COP第一組長虹SSDR-3750（2臺）793904.94603756.25制冷（采暖）～翌各功能單體每日運行時間如下：綜合樓，8:00—20:00；餐廳，7:00—17:00；宿舍，0:00—06:00、20：00—23:00。由于各建筑物單體功能不同，空調(diào)使用時間不同，單位面積冷負荷73.12-305.21w/m2，熱負荷69.95-194.66w/m2，制冷時，最大用水量46.41m3/h（544.67m3/d），制熱時，最大用水量40.18m3/h（466.97m3/d），年利用地下水規(guī)模為10.66×104m3。水源熱泵空調(diào)機組最大時循環(huán)利用量為46.41m3/h。本項目空調(diào)設計采用的計算參數(shù)選取符合《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》、《公共建筑節(jié)能設計標準》與《暖通空調(diào)系統(tǒng)設計手冊》，亦符合本地區(qū)的一般經(jīng)驗，選用的空調(diào)機組能夠滿足需求。空調(diào)制冷（供熱）所需能量均采用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)解決，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用地下水溫進行制冷及制熱的一種新型工藝，抽出的地下水通過制冷制熱后全部回灌到地層中，取水量與回灌量一致，不消耗水資源，在相對封閉環(huán)境中運行，管道材料為無毒PE管，制冷供熱后除水的溫度有所變化外，水質(zhì)與使用前地下水相同，不污染地下水。綜上，本項目擬采用的水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)不消耗水資源，不污染地下水，且對于水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，該場地地下水水溫18℃，水質(zhì)良好，適于應用。因此，該項目用水是合理可行的。3.3.3污廢水處理及回用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)將地下水作為冷熱載體，當空調(diào)運行時，抽出的地下水先進入除砂器，經(jīng)除砂器過濾掉水中的砂