08-(最新)九華山莊夏季運(yùn)行情況8.2

1、1九華山莊二期土壤熱泵/蓄冰工程介紹2 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起，能源問(wèn)題已成為發(fā)展的瓶頸，尋隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起，能源問(wèn)題已成為發(fā)展的瓶頸，尋找新的能源來(lái)減少對(duì)一次能源的依賴，減少對(duì)環(huán)境的破壞和找新的能源來(lái)減少對(duì)一次能源的依賴，減少對(duì)環(huán)境的破壞和污染，以成為必須解決的問(wèn)題。污染，以成為必須解決的問(wèn)題。 地源熱泵技術(shù)作為綠色、再生能源技術(shù)，在世界上已得地源熱泵技術(shù)作為綠色、再生能源技術(shù)，在世界上已得到廣泛應(yīng)用，在中國(guó)也正在越來(lái)越多的應(yīng)用于各類工程上，到廣泛應(yīng)用，在中國(guó)也正在越來(lái)越多的應(yīng)用于各類工程上，并取得了很好的效果。其中成功案例之一是并取得了很好的效果。其中成功案例之一是-九華山莊九華山莊土壤源熱

2、泵土壤源熱泵/ /蓄冰工程蓄冰工程。 34 北京九華山莊二北京九華山莊二期酒店工程位于北京期酒店工程位于北京市昌平區(qū)，是一家涉市昌平區(qū)，是一家涉外四星級(jí)、庭院式度外四星級(jí)、庭院式度假酒店，建筑面積共假酒店，建筑面積共計(jì)計(jì)131262m2，地下，地下一層，地上十三層，一層，地上十三層，建筑高度為建筑高度為55.2m。 5 本工程冷熱源系統(tǒng)采用土壤熱泵復(fù)合式系本工程冷熱源系統(tǒng)采用土壤熱泵復(fù)合式系統(tǒng)，冬夏季基本負(fù)荷由土壤熱泵系統(tǒng)承擔(dān)；統(tǒng)，冬夏季基本負(fù)荷由土壤熱泵系統(tǒng)承擔(dān)；峰值負(fù)荷冬季由汽水換熱系統(tǒng)承擔(dān)，夏季由峰值負(fù)荷冬季由汽水換熱系統(tǒng)承擔(dān)，夏季由冰蓄冷系統(tǒng)承擔(dān)。冰蓄冷系統(tǒng)承擔(dān)。65 x 土 壤 熱

3、泵垂 直 式 地 下 換 熱 器 系 統(tǒng)3 x 冷 卻 塔3 x 雙 工 況 主 機(jī)3 x 板 式 換 熱 器蓄 冰 槽接 末 端72x汽 水 換 熱 器5x土 壤 熱 泵垂 直 式 地 下 換 熱 器 系 統(tǒng)接 末 端接 室 外 蒸 汽 管 網(wǎng)8地球內(nèi)部的溫度深度（千米）溫度（） 地球是一個(gè)巨大的地球是一個(gè)巨大的能量?jī)?chǔ)存體，據(jù)計(jì)算，能量?jī)?chǔ)存體，據(jù)計(jì)算，地球陸地以下五公里內(nèi)，地球陸地以下五公里內(nèi)，1515攝氏度以上巖石和地?cái)z氏度以上巖石和地下水總含熱量達(dá)下水總含熱量達(dá)1.05E251.05E25焦?fàn)?，相?dāng)于焦?fàn)?，相?dāng)于99509950萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按世界年耗世界年耗100100

4、億噸標(biāo)準(zhǔn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，可滿足人類幾煤計(jì)算，可滿足人類幾萬(wàn)年能源之需要萬(wàn)年能源之需要. . 因而，因而，地?zé)崮苁且环N非常有前地?zé)崮苁且环N非常有前景的能源形式景的能源形式9：土壤熱泵是利用了地表淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，：土壤熱泵是利用了地表淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。10 冰蓄冷空調(diào)就是在夜間電網(wǎng)用電低谷時(shí)間，冰蓄冷空調(diào)就是在夜間電網(wǎng)用電低谷時(shí)間，同時(shí)也是空調(diào)負(fù)荷很低的時(shí)間，制冷主機(jī)開(kāi)機(jī)制同時(shí)也是空調(diào)負(fù)荷很低的時(shí)間，制冷主機(jī)開(kāi)機(jī)制冷并由蓄冷設(shè)備將冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)；待白天電網(wǎng)高冷并由蓄冷設(shè)備將冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)；待白天電網(wǎng)高峰用電時(shí)間，同是也是空調(diào)負(fù)荷高峰

5、時(shí)間，再將峰用電時(shí)間，同是也是空調(diào)負(fù)荷高峰時(shí)間，再將冷量釋放出來(lái)滿足高峰空調(diào)負(fù)荷的需要。因此，冷量釋放出來(lái)滿足高峰空調(diào)負(fù)荷的需要。因此，冰蓄冷空調(diào)就是通過(guò)轉(zhuǎn)移制冷設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，冰蓄冷空調(diào)就是通過(guò)轉(zhuǎn)移制冷設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，利用低谷時(shí)的廉價(jià)電，減少峰值電負(fù)荷，達(dá)到移利用低谷時(shí)的廉價(jià)電，減少峰值電負(fù)荷，達(dá)到移峰填谷、使用戶節(jié)省大量運(yùn)行費(fèi)用的目的。峰填谷、使用戶節(jié)省大量運(yùn)行費(fèi)用的目的。111 1、：選用五臺(tái)熱泵機(jī)組，單臺(tái)制冷量：選用五臺(tái)熱泵機(jī)組，單臺(tái)制冷量為為1251KW1251KW，單臺(tái)制熱量為，單臺(tái)制熱量為1423 KW1423 KW；地下?lián)Q熱器的數(shù)；地下?lián)Q熱器的數(shù)量為量為700700個(gè)。個(gè)。2

6、2、：汽水換熱器：汽水換熱器2 2臺(tái)，單臺(tái)裝機(jī)容量為臺(tái)，單臺(tái)裝機(jī)容量為2100KW2100KW。3 3、雙工況主機(jī)采用三臺(tái)螺桿式雙工況雙工況主機(jī)采用三臺(tái)螺桿式雙工況機(jī)組，單臺(tái)制冷量機(jī)組，單臺(tái)制冷量1192kw，制冰量，制冰量821kw。蓄冰盤。蓄冰盤管采用管采用U型盤管，共型盤管，共936片，分別裝在片，分別裝在6個(gè)箱形基礎(chǔ)個(gè)箱形基礎(chǔ)內(nèi)內(nèi)。12 該項(xiàng)目周邊無(wú)城市供暖管網(wǎng)，同時(shí)本著綠該項(xiàng)目周邊無(wú)城市供暖管網(wǎng)，同時(shí)本著綠色、環(huán)保、節(jié)能的思想，經(jīng)多方論證，擬選擇色、環(huán)保、節(jié)能的思想，經(jīng)多方論證，擬選擇土壤熱泵系統(tǒng)，并通過(guò)兩種方案比較確定最終土壤熱泵系統(tǒng)，并通過(guò)兩種方案比較確定最終系統(tǒng)形式。系統(tǒng)形式。

7、：按滿足峰值負(fù)：按滿足峰值負(fù)荷需要設(shè)計(jì)土壤熱泵系統(tǒng)；荷需要設(shè)計(jì)土壤熱泵系統(tǒng)； 2、 ：土壤熱泵系統(tǒng)僅承擔(dān)基本：土壤熱泵系統(tǒng)僅承擔(dān)基本負(fù)荷，峰值負(fù)荷由其他冷熱源來(lái)補(bǔ)充。負(fù)荷，峰值負(fù)荷由其他冷熱源來(lái)補(bǔ)充。131、1.1 系統(tǒng)性價(jià)比低系統(tǒng)性價(jià)比低 與復(fù)合式系統(tǒng)相比，全部采用土壤熱泵系統(tǒng)地下?lián)Q熱器數(shù)量與復(fù)合式系統(tǒng)相比，全部采用土壤熱泵系統(tǒng)地下?lián)Q熱器數(shù)量會(huì)大量增加，系統(tǒng)初投資會(huì)提高會(huì)大量增加，系統(tǒng)初投資會(huì)提高3540% 。而峰值負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)。而峰值負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間不足全年運(yùn)行時(shí)間的間不足全年運(yùn)行時(shí)間的10% ，超過(guò)，超過(guò)80%設(shè)計(jì)負(fù)荷所出現(xiàn)的時(shí)間也設(shè)計(jì)負(fù)荷所出現(xiàn)的時(shí)間也并不長(zhǎng)，只有全年運(yùn)行時(shí)間的并不長(zhǎng)，只

8、有全年運(yùn)行時(shí)間的25%。這樣使得系統(tǒng)初投資高、利。這樣使得系統(tǒng)初投資高、利用效率低。用效率低。 141.2 系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力差，熱平衡無(wú)法保證。系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力差，熱平衡無(wú)法保證。本工程中夏季空調(diào)所需本工程中夏季空調(diào)所需要的冷量要比冬季供暖要的冷量要比冬季供暖所需的熱量大得多。如所需的熱量大得多。如果負(fù)荷全部用土壤熱泵果負(fù)荷全部用土壤熱泵系統(tǒng)承擔(dān)，系統(tǒng)承擔(dān)， 夏季空調(diào)向夏季空調(diào)向土壤排放的熱量遠(yuǎn)大于土壤排放的熱量遠(yuǎn)大于冬季供暖時(shí)所提取的熱冬季供暖時(shí)所提取的熱量量, 那么長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果那么長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果勢(shì)必使土壤溫度越來(lái)越勢(shì)必使土壤溫度越來(lái)越高高, 右圖模擬了右圖模擬了25年來(lái)年來(lái)溫度的變化情況。溫度的變化

9、情況。Base loadPeak cool loadPeak heat loadYear 25JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DECFluid temperature 篊555045403530252015Peak minPeak maxBase minBase maxYear252015105Annual min-max fluid temp. 篊50403020100152、：按冬季負(fù)荷選擇地下?lián)Q熱按冬季負(fù)荷選擇地下?lián)Q熱器，夏季采用冷卻塔補(bǔ)充的方式。器，夏季采用冷卻塔補(bǔ)充的方式。冬季采用冬季采用“地地下?lián)Q熱器下?lián)Q熱器+蒸汽換熱蒸汽換熱

10、”方式，蒸汽換熱來(lái)承擔(dān)峰值負(fù)荷；方式，蒸汽換熱來(lái)承擔(dān)峰值負(fù)荷；夏季采用夏季采用“地下?lián)Q熱器地下?lián)Q熱器+冷卻塔冷卻塔”方式，地下埋管多少由方式，地下埋管多少由冬季基本熱負(fù)荷來(lái)確定，超出冬季從土壤吸熱量的那部分冬季基本熱負(fù)荷來(lái)確定，超出冬季從土壤吸熱量的那部分夏季排熱量由冷卻塔來(lái)提供。夏季排熱量由冷卻塔來(lái)提供。16：夏季土壤熱泵系統(tǒng)承擔(dān)峰值負(fù)荷的夏季土壤熱泵系統(tǒng)承擔(dān)峰值負(fù)荷的48%48%，其余，其余52%52%由蓄冰系統(tǒng)來(lái)承擔(dān)，融冰系統(tǒng)提供冷量占峰值冷由蓄冰系統(tǒng)來(lái)承擔(dān)，融冰系統(tǒng)提供冷量占峰值冷負(fù)荷的負(fù)荷的25%25%。冬季土壤熱泵系統(tǒng)承擔(dān)峰值負(fù)荷的冬季土壤熱泵系統(tǒng)承擔(dān)峰值負(fù)荷的60%60%，其余，

11、其余40%40%由蒸汽換熱器來(lái)承擔(dān)。由蒸汽換熱器來(lái)承擔(dān)。17冷負(fù)荷 18熱負(fù)荷2x汽水換熱器5x土壤熱泵垂直式地下?lián)Q熱器系統(tǒng)接末端接室外蒸汽管網(wǎng)19： 電價(jià)政策電價(jià)政策 建筑物功能建筑物功能 運(yùn)行方式運(yùn)行方式 夜間負(fù)荷夜間負(fù)荷 在原設(shè)計(jì)初期，我們先后根據(jù)工程功能及在原設(shè)計(jì)初期，我們先后根據(jù)工程功能及負(fù)荷分布情況做出了不同蓄冰量情況下的經(jīng)濟(jì)技負(fù)荷分布情況做出了不同蓄冰量情況下的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，最后確定采用的形式為：總蓄冰量術(shù)分析，最后確定采用的形式為：總蓄冰量28128 28128 kwhkwh，承擔(dān)設(shè)計(jì)日峰值負(fù)荷的，承擔(dān)設(shè)計(jì)日峰值負(fù)荷的25% 25% 。 20 冰蓄冷系統(tǒng)冰蓄冷系統(tǒng)采用部分負(fù)荷蓄

12、冰系統(tǒng)，雙工況主機(jī)采用部分負(fù)荷蓄冰系統(tǒng)，雙工況主機(jī)與蓄冰裝置采用串聯(lián)方式，雙工況主機(jī)在上游。與蓄冰裝置采用串聯(lián)方式，雙工況主機(jī)在上游。 MMM蓄冰設(shè)備乙二醇泵換熱器板式器分水水器集負(fù)荷泵串聯(lián)方式流程圖(制冷機(jī)上游)雙工況主機(jī)21： 移高峰電量（KWH） 移平峰電量（KWH） 和常規(guī)電制冷機(jī)組相比，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用和常規(guī)電制冷機(jī)組相比，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用30%以上。以上。22 土壤熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是地下?lián)Q熱器的土壤熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是地下?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì),地下?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)與土壤的熱工參數(shù)、建地下?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)與土壤的熱工參數(shù)、建筑物的負(fù)荷情況以及運(yùn)行時(shí)間都有很大關(guān)系，筑物的負(fù)荷情況以及運(yùn)行時(shí)間都有很大

13、關(guān)系，不能僅僅根據(jù)冷熱峰值負(fù)荷簡(jiǎn)單計(jì)算地下埋管不能僅僅根據(jù)冷熱峰值負(fù)荷簡(jiǎn)單計(jì)算地下埋管長(zhǎng)度，要綜合考慮熱泵機(jī)組全年運(yùn)行的影響。長(zhǎng)度，要綜合考慮熱泵機(jī)組全年運(yùn)行的影響。232425Base loadPeak cool loadPeak heat loadYear 25JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DECFluid temperature 篊302520151050-5Peak minPeak maxBase minBase maxYear252015105Annual min-max fluid temp. 篊302520151050-5

14、 2627回 填 泵回填管U型 管U型 管282930 開(kāi)啟開(kāi)啟1臺(tái)熱泵機(jī)組，臺(tái)熱泵機(jī)組， 按設(shè)計(jì)要求地下開(kāi)啟按設(shè)計(jì)要求地下開(kāi)啟2個(gè)區(qū)，地下?lián)Q熱器進(jìn)個(gè)區(qū)，地下?lián)Q熱器進(jìn)/出水溫度基本穩(wěn)定出水溫度基本穩(wěn)定在在31.3/27.4度，與設(shè)計(jì)參數(shù)基本相符度，與設(shè)計(jì)參數(shù)基本相符。 圖示開(kāi)機(jī)時(shí)，進(jìn)入地下?lián)Q熱器的水溫較圖示開(kāi)機(jī)時(shí)，進(jìn)入地下?lián)Q熱器的水溫較高，是由于開(kāi)始時(shí)地下溫度過(guò)低，熱泵高，是由于開(kāi)始時(shí)地下溫度過(guò)低，熱泵機(jī)組進(jìn)行低溫保護(hù)，須關(guān)小冷凝器出口機(jī)組進(jìn)行低溫保護(hù)，須關(guān)小冷凝器出口閥門，降低冷卻水流量，溫差大，故冷閥門，降低冷卻水流量，溫差大，故冷凝器出水溫度很高，當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行后，凝器出水溫度很高，當(dāng)機(jī)

15、組正常運(yùn)行后，調(diào)整冷凍水、冷卻水流量至設(shè)計(jì)值，地調(diào)整冷凍水、冷卻水流量至設(shè)計(jì)值，地下溫度比較穩(wěn)定。下溫度比較穩(wěn)定。31 32 33 為了測(cè)試地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)不足的狀況，開(kāi)啟為了測(cè)試地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)不足的狀況，開(kāi)啟1臺(tái)熱泵機(jī)組，臺(tái)熱泵機(jī)組，地下開(kāi)啟地下開(kāi)啟1個(gè)區(qū)，地下?lián)Q熱器進(jìn)個(gè)區(qū)，地下?lián)Q熱器進(jìn)/出水溫度穩(wěn)中有升，機(jī)組滿負(fù)荷出水溫度穩(wěn)中有升，機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行運(yùn)行15小時(shí)，停機(jī)時(shí)地下?lián)Q熱器溫度超過(guò)小時(shí)，停機(jī)時(shí)地下?lián)Q熱器溫度超過(guò)37，證明地下?lián)Q熱器，證明地下?lián)Q熱器超負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組效率下降，不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。超負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組效率下降，不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。小時(shí)34總結(jié)總結(jié)目前測(cè)試結(jié)果表明，土壤熱泵機(jī)組

16、均在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，此項(xiàng)目是目前測(cè)試結(jié)果表明，土壤熱泵機(jī)組均在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，此項(xiàng)目是成功的。成功的。35 在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果熱泵機(jī)組間歇運(yùn)行，在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果熱泵機(jī)組間歇運(yùn)行，每天滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間不長(zhǎng)，停機(jī)后，地下溫度很每天滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間不長(zhǎng)，停機(jī)后，地下溫度很快就會(huì)恢復(fù)到原始地溫；如熱泵機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷快就會(huì)恢復(fù)到原始地溫；如熱泵機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，這樣會(huì)導(dǎo)致地溫持續(xù)升高，當(dāng)流體最高連續(xù)運(yùn)行，這樣會(huì)導(dǎo)致地溫持續(xù)升高，當(dāng)流體最高溫度達(dá)到溫度達(dá)到3737時(shí)，則需很長(zhǎng)時(shí)間地下土壤才能恢復(fù)時(shí)，則需很長(zhǎng)時(shí)間地下土壤才能恢復(fù)到初始溫度。到初始溫度。36 從圖中可以看出，在一個(gè)月內(nèi)，土

17、壤溫度從圖中可以看出，在一個(gè)月內(nèi)，土壤溫度90米以米以上基本無(wú)變化，上基本無(wú)變化，95米至米至110米深有米深有0 .1的溫升。的溫升。12131415161718102030405060708090100108深 度 (m)溫度()6.1日 土 壤 溫 度 6月 14日 土 壤 溫 度6月 19日 土 壤 溫 度6月 30日 土 壤 溫 度37當(dāng)末端負(fù)荷較大，當(dāng)末端負(fù)荷較大，1臺(tái)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間臺(tái)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間100%開(kāi)啟，而冷凍水開(kāi)啟，而冷凍水溫度不能在短期內(nèi)降低至溫度不能在短期內(nèi)降低至7度，說(shuō)明機(jī)組制冷能力不夠，度，說(shuō)明機(jī)組制冷能力不夠，此時(shí)它的制冷量會(huì)超過(guò)額定制冷量，向地下?lián)Q熱器排熱此時(shí)它的制冷

18、量會(huì)超過(guò)額定制冷量，向地下?lián)Q熱器排熱量也會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)值，會(huì)造成地下流體溫度升高，機(jī)組量也會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)值，會(huì)造成地下流體溫度升高，機(jī)組cop下降，機(jī)組耗電量增加。下降，機(jī)組耗電量增加。當(dāng)出現(xiàn)機(jī)組當(dāng)出現(xiàn)機(jī)組2小時(shí)內(nèi)不能將冷凍水溫度控制在設(shè)計(jì)范圍小時(shí)內(nèi)不能將冷凍水溫度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，要及時(shí)開(kāi)啟第內(nèi)，要及時(shí)開(kāi)啟第2臺(tái)機(jī)組和相應(yīng)的地下?lián)Q熱器，避免臺(tái)機(jī)組和相應(yīng)的地下?lián)Q熱器，避免機(jī)組和地下?lián)Q熱器長(zhǎng)期超負(fù)荷工作。機(jī)組和地下?lián)Q熱器長(zhǎng)期超負(fù)荷工作。38制定合理運(yùn)行策略的重要性：制定合理運(yùn)行策略的重要性： 成功運(yùn)行的土壤熱泵系統(tǒng)，除了設(shè)計(jì)的合理性，還必須制成功運(yùn)行的土壤熱泵系統(tǒng)，除了設(shè)計(jì)的合理性，還必須制定合理的運(yùn)行策略，并依此指導(dǎo)運(yùn)行管理，尤其是在土壤定合理的運(yùn)行策略，并依此指導(dǎo)運(yùn)行管理，尤