村镇建筑地源热泵系统节能设计

16村镇建筑地源热泵系统节能设计................................................16.1室内温湿度参数与节能...........................................................................16.2水系统节能设计.......................................................................................16.2.1空调水系统的特点与节能...............................................................................16.2.2定流量水系统...................................................................................................26.2.2.1定流量水系统的主要构成.......................................................................26.2.2.2定流量水系统的运行分析.......................................................................36.2.2.3定流量水系统的利弊...............................................................................46.2.3变流量水系统...................................................................................................46.2.3.1变流量水系统的基本组成.......................................................................56.2.3.2变流量水系统的控制方式分析...............................................................76.2.3.2.1温差控制法....................................................................................76.2.3.2.2压差控制法....................................................................................86.2.3.3控制方法的运行分析...............................................................................96.2.3.4变流量水系统的利弊.............................................................................106.2.4水系统水力平衡.............................................................................................116.2.4.1冷冻水系统管道布置与水力平衡.........................................................126.2.4.2水力平衡阀门调节.................................................................................136.2.5大温差小流量水系统设计.............................................................................156.2.6水质处理与节能.............................................................................................176.3空调设备节能设计.................................................................................176.3.1设备选型.........................................................................................................176.3.1.1地源热泵机组的设备选型.....................................................................176.3.1.2冷、暖水泵配置.....................................................................................196.3.2调节控制.........................................................................................................216.3.2.1单台机组控制方式.................................................................................216.3.2.2多台机组控制方式.................................................................................216.3.2.3水泵变频控制方法.................................................................................216.3.2.4室内末端设备与节能.............................................................................236.4参考文献.................................................................................................2616村镇建筑地源热泵系统节能设计6.1室内温湿度参数与节能据资料统计，重庆、上海、广州等地区，夏季室内温度低1℃或冬季高1℃，工程投资将增加6%，能耗增加5-10%。由此可见，适当提高夏季的室内空气温度和降低冬季的室内空气温度有显著的节能效果。为此，我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）对室内设计参数做出了规定，对于舒适性空调，室内设计参数可按表6.1规定的数值选用。表6.1舒适性空调室内空气设计参数季节温度(℃)相对湿度(%)风速(m/s)夏季22～2840～650.3冬季18～2430～600.2室内的温室度设定的高低影响着冷（热）负荷的大小，在夏季温度、湿度设定值越高（冬季室内温湿度设定值越低），冷（热）负荷越小，所以，在一些地区为了节能，规定夏季空调室内温度不得低于26℃。设计参数的取值，不仅直接影响系统的造价，也影响着系统运行效率和运行能耗。在满足要求的前提下尽量降低设计标准，在舒适度相同的情况下根据实际情况在允许范围内调整室内温湿度的取值。考虑利用热湿环境的各个因素，都可以减少空调系统的能耗。不同地区的村镇居民对热舒适的要求也是不同的，比如：南方地区的人们对湿热环境的适应程度要高于北方地区的人们。所以，在村镇住宅负荷计算时，可根据当地情况适当提高室内空调设计参数，本设计指南推荐室内空调设计温度为26-28℃。6.2水系统节能设计6.2.1空调水系统的特点与节能空调水系统应包含三个目标：1）根据负荷变化，能在大范围内调节末端装置的流量，以保证室内的空气2参数符合要求；2）保证冷水机组的流量不能低于最小值，以防止机内冻结，一般冷水机组所允许的流量波动范围较小；3）循环水泵在满足1、2的条件下，尽量减少能耗。目前多数民用建筑的空调系统采用空气—水方式，空调设备绝大部分时间内在低于额定负荷的情况下运转。国内空调水系统大多数仍采用一次泵定流量水系统（图6.1）,该系统在部分负荷时靠调节阀门的开度来改变用户侧流量,以分集水器压差来控制主机侧旁通从而保持主机定流量这样导致空调水系统供回水温差较低,无法进行有效的质调节,因此需采用流量调节的做法来达到要求。对应于水系统流量Q,总有水泵扬程H∝Q2,水泵轴功率N∝Q3,因此水系统节能潜能还是很大。6.2.2定流量水系统6.2.2.1定流量水系统的主要构成根据我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）的规定，空气调节水系统宜采用闭式系统，对于中小型工程宜采用一次泵系统。设置两台或两台以上冷水机组和冷水循环泵的空气调节系统，应能适应负荷变化改变系统流量。简单的冷冻水循环回路基本上都是定流量系统，它的主要组成部件包括：冷水机组、冷冻水泵、末端设备（如风机盘管）、膨胀水箱、排气阀和平衡阀。对于地源热泵系统，如用于村镇建筑，定流量水系统主要包括地源热泵机组，定频泵，室内末端（如风机盘管），阀门，排气阀，膨胀水箱等附件。3机组机组水泵二通阀室内末端旁通阀图6.1常规的一次泵定流量水系统示意图该系统中通常每台机组配有一台水泵，水泵保持定流量运行，水泵与机组联动，当加载一台冷水机组时，其对应的水泵先启动，当减载一台机组时，先关闭机组，然后关闭水泵。用户侧的末端设备上安装电动二通调节阀，根据供回水管之间的压差变化来调节旁通水量的大小。6.2.2.2定流量水系统的运行分析在定流量系统中,通过蒸发器的冷冻水流量保持恒定，当负荷侧的负荷减小时，通过减小冷冻水供、回水温差来适应负荷的变化，所以冷源侧的冷冻水经常处在大流量、小温差状态运行，增加了水泵的能耗。水泵电动机的输入功率DN：若电动机的输出功率等于水泵的轴功率，则有：dDGHN8.96.1式中：DN—点击的输入功率，kw；G—冷冻水循环水量，m3/s；H—水泵扬程，m；—水泵效率，%；d—电动机的效率，%。4空调设备绝大部分时间内是在低于设计计算负荷情况下运行,故水泵大部分时间在极低的效率点工作,耗能严重。据统计，空调制冷系统在满负荷情况下运行只占20%-30%，在70%-80%的时间是在部分负荷下运行，其中一年中负载率50%以下的时间占全部运行时间的50%以上，在定流量系统中，全年绝大部分运行时间温差仅为1℃-3℃，温差低、流量大的工况，水泵系统长期在低温差、大流量情况下工作，即长期处在“大马拉小车”的状态下运行，这增加了水泵输送系统的能量损失，所以随负荷而改变水流量的空调水泵系统就显示出巨大的优越性。在设计中一般选起供、回水温差为5℃，但实际运行中夏季冷冻水系统供回水温差较好地为4℃，较差的只有2℃-2.5℃，造成实际水流量比设计水流量打1.5倍以上，使水系统的能耗大大增加，因此设计人员应充分重视水系统的设计。6.2.2.3定流量水系统的利弊定流量水系统的初投资较变流量水系统的初投资要低些，无变频装置，控制简单。定流量系统在负荷减小时，流量不是减小而是增大，在部分负荷下，该空调系统不能随着负荷的变化而进行相应的调节，导致在大流量小温差的工况下长期运行,因此该系