南京工程學(xué)院圖書館地源熱泵

1、南京工程學(xué)院圖書信息中心淺層地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)淺層地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（建設(shè)部節(jié)能示范工程）（建設(shè)部節(jié)能示范工程）建設(shè)部年科技示范項目建設(shè)部年科技示范項目項目承擔(dān)人：南京工程學(xué)院南京工程學(xué)院南京市建筑設(shè)計研究院南京市建筑設(shè)計研究院南京豐盛能源環(huán)境科技發(fā)展有限公司南京豐盛能源環(huán)境科技發(fā)展有限公司南京工程學(xué)院圖書信息中心介紹p 地理位置：位于南京市江寧區(qū)大學(xué)城南京工程學(xué)院新校區(qū)內(nèi)p 新校區(qū)建設(shè)收官之作標(biāo)志性建筑p 充分利用自然景觀和資源，實現(xiàn)與自然的和諧p 江蘇省首個低能耗圖書館建筑p 國內(nèi)首個采用淺表水源熱泵技術(shù)的工程圖書信息中心概況建 筑 概 況o 建筑功能：圖書館和計算中心o 工程總用地面

2、積：56000 o 建筑基底面積： 10158o 總建筑面積： 38370o 建筑密度： 18.1%o 容積率： 0.68o 綠地率： 31o 層數(shù)：5層 建筑高度：23.45米總平面布局原理原理utilityinoutwellover pressure valvep1p2p3evaporatordt = 5 ca1a2b2b1c2c1d1d2wintercondenserdt = 6 cinoututilityinoutwellover pressure valvep1p2p3evaporatordt = 5 ca1a2b2b1c2d1summerd2c1condenserdt = 12 c

3、inout 水中低品位（閑置）熱量轉(zhuǎn)移到高品位熱量水中低品位（閑置）熱量轉(zhuǎn)移到高品位熱量 為人類服務(wù)。為人類服務(wù)。 能效比高：制熱能效比高：制熱cop4.5 制冷制冷cop5.5 一次能源效率高。一次能源效率高。e1.3（最高）。（最高）。冷暖兼?zhèn)洌粰C(jī)三用。冷暖兼?zhèn)?，一機(jī)三用。工作穩(wěn)定、可靠、可調(diào)性強(qiáng)。工作穩(wěn)定、可靠、可調(diào)性強(qiáng)。環(huán)保、節(jié)能、再生。環(huán)保、節(jié)能、再生。水源熱泵系統(tǒng)能效比水源熱泵分類o 水源熱泵系統(tǒng)根據(jù)水源側(cè)分水源熱泵系統(tǒng)根據(jù)水源側(cè)分 1、開式系統(tǒng)、開式系統(tǒng) 2、 閉式系統(tǒng)（水池環(huán)路系統(tǒng)）閉式系統(tǒng)（水池環(huán)路系統(tǒng)）開式系統(tǒng)又分為開式系統(tǒng)又分為 1、 抽水抽水回灌系統(tǒng)回灌系統(tǒng) 2、只抽

4、水不回灌系統(tǒng)、只抽水不回灌系統(tǒng) 3、地表水系統(tǒng)、地表水系統(tǒng) 綜合設(shè)計方案綜合設(shè)計方案得天獨厚的可再生能源條件 離圖書信息中心約200米處，為擁有約300畝水面的天印湖。湖水最深處為10至12米，夏季平均蓄水深度約4米，冬季平均蓄水深度約3米，蓄水量約5萬立方米。 水溫監(jiān)測情況節(jié)能設(shè)計思路與基本方案 o 通過綜合設(shè)備與圍護(hù)系統(tǒng)各項節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用使建筑能耗明顯降低，實現(xiàn)建筑節(jié)能率大于65%的目標(biāo)。o 考慮在地表水豐富地區(qū)利用淡水源熱泵技術(shù)進(jìn)行供冷、供熱。 閉式淺層地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)o 夏熱冬冷地區(qū)低能耗圖書館建筑設(shè)計應(yīng)用 公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計、外遮陽設(shè)計圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施 倒置式屋面保溫，倒

5、置式屋面保溫，k=0.58 w/(k=0.58 w/(.k) .k) 外墻：干掛?；u外墻：干掛玻化磚+xps+xps+頁巖模數(shù)磚，頁巖模數(shù)磚，k=0.68 w/(k=0.68 w/(.k) .k) 內(nèi)墻內(nèi)墻200mm alc 200mm alc 板，板，k=0.78k=0.78 外窗、玻璃幕墻：外窗、玻璃幕墻： se=0.32se=0.32、k=2.1 w /(k=2.1 w /(.k) .k) 6mmplt-t+12a 6mmplt-t+12a（argonargon）+6mmst136+6mmst136 外遮陽：采用多種固定擋板外遮陽：采用多種固定擋板 地面地面 ： k=0.76 w /(

6、k=0.76 w /(.k) .k) xps xps、頁巖模數(shù)磚列江蘇省、頁巖模數(shù)磚列江蘇省20052005年第三批建設(shè)科技成果推年第三批建設(shè)科技成果推廣項目（廣項目（20052005）046046、058058。alcalc列列20012001年建設(shè)部科技成果推年建設(shè)部科技成果推廣轉(zhuǎn)化指南項目廣轉(zhuǎn)化指南項目20010242001024。內(nèi)庭視圖（外遮陽內(nèi)庭視圖（外遮陽1 1）東立面（外遮陽東立面（外遮陽2 2）設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計與選型設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計與選型空調(diào)冷熱負(fù)荷計算o 采用動態(tài)負(fù)荷計算理論：采用動態(tài)負(fù)荷計算理論： 夏季空調(diào)計算冷負(fù)荷為6120kw6120kw 冬季空調(diào)計算熱負(fù)荷為3860kw38

7、60kwo 考慮不同功能部分應(yīng)用時間的不同與使用率，考慮不同功能部分應(yīng)用時間的不同與使用率，取負(fù)荷系數(shù)為取負(fù)荷系數(shù)為0.8,0.8,則：則： 夏季實際空調(diào)計算冷負(fù)荷為4896kw4896kw 冬季實際空調(diào)計算熱負(fù)荷為3088kw3088kw多種冷熱源比較1o 燃?xì)忮仩t供暖燃?xì)忮仩t供暖+ +螺桿式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)螺桿式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng) 供冷量3624195kwh/3624195kwh/年年耗電量906049kwh/906049kwh/年年供熱量1525106kwh/1525106kwh/年年水泵耗電量89142kwh/89142kwh/年年耗氣量192881m3/192881m3/年年總能耗折標(biāo)

8、煤:630630噸標(biāo)煤噸標(biāo)煤直接費用113113萬元萬元冷卻水水費17727x2.8/10000=517727x2.8/10000=5萬元萬元人工與維護(hù)費1515萬元萬元合計運(yùn)行費138138萬元萬元系統(tǒng)造價800800萬元萬元多種冷熱源比較2供冷量3624195kwh/3624195kwh/年年耗電量1294355kwh/1294355kwh/年年供熱量1525106kwh/1525106kwh/年年耗電量610042kwh/610042kwh/年年總（電）能耗1904397kwh/1904397kwh/年、折標(biāo)煤年、折標(biāo)煤779.4t779.4t直接費用124124萬元萬元人工與維護(hù)費10

9、10萬元萬元合計運(yùn)行費134134萬元萬元系統(tǒng)造價980980萬元萬元p空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng) 多種冷熱源比較多種冷熱源比較3 3o 閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng) 供冷量3624195kwh/3624195kwh/年年耗電量805378kwh/805378kwh/年年供熱量1525106kwh/1525106kwh/年年耗電量435745kwh/435745kwh/年年總(電)能耗 1241123 kwh/1241123 kwh/年、折標(biāo)煤年、折標(biāo)煤508t508t總費用8181萬元萬元人工與維護(hù)費1010萬元萬元合計運(yùn)行費9191萬元萬元系統(tǒng)造價1028

10、1028萬元萬元閉式地表水地源熱泵系統(tǒng)選型考慮閉式地表水地源熱泵系統(tǒng)選型考慮o 效率高、運(yùn)行費用低、節(jié)能效率高、運(yùn)行費用低、節(jié)能 全年地表水的溫度波動較小，是很好的熱泵冷熱源。這種溫度特性使其比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高約40。o 節(jié)水、衛(wèi)生、環(huán)保節(jié)水、衛(wèi)生、環(huán)保 淺層地表水源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行沒有廢棄物，省去了冷卻塔和水處理系統(tǒng)，節(jié)省了大量冷卻用自來水，避免了冷卻塔噪音及霉菌、軍團(tuán)菌和熱島環(huán)境。 閉式系統(tǒng)使得循環(huán)水與地表水隔絕，不會干擾湖底的微生物，更環(huán)保，運(yùn)行更安全。o 運(yùn)行穩(wěn)定可靠運(yùn)行穩(wěn)定可靠 受天氣及環(huán)境、溫度變化的影響小，在寒冷的冬季制熱無結(jié)霜、除霜之慮；無安全隱患；機(jī)組使用壽命長，主要零

11、部件少，維護(hù)費用低，主機(jī)運(yùn)行壽命可達(dá)到15年以上。設(shè)備選型及參數(shù) o 空調(diào)系統(tǒng)選用空調(diào)系統(tǒng)選用3 3臺臺意大利克萊門特意大利克萊門特水源熱泵機(jī)組，每臺水源熱泵機(jī)組，每臺機(jī)組設(shè)計工況制冷量為機(jī)組設(shè)計工況制冷量為1658kw1658kw，輸入功率，輸入功率238kw238kw，設(shè)計工，設(shè)計工況制熱量為況制熱量為1600kw1600kw，輸入功率，輸入功率420kw420kw；o 設(shè)計工況為設(shè)計工況為, , 夏季夏季: :空調(diào)供回水溫度分別為空調(diào)供回水溫度分別為6/126/12，冷凝器進(jìn)出水溫度分別為冷凝器進(jìn)出水溫度分別為30/35; 30/35; 冬季冬季: :空調(diào)供回水溫空調(diào)供回水溫度分別為度分

12、別為45/3945/39，蒸發(fā)器進(jìn)出水溫度分別為，蒸發(fā)器進(jìn)出水溫度分別為4/24/2； o 采用水泵變頻控制，系統(tǒng)變水量運(yùn)行。采用水泵變頻控制，系統(tǒng)變水量運(yùn)行。 換熱器單元結(jié)合湖床條件采用形展開式,每20個單元為一組,系統(tǒng)由六個獨立地表水換熱器回路組成, 連接換熱器單元組的集管采用同程方式連接。每個換熱器單元夏季設(shè)計工況設(shè)計接近溫度為5,換熱量為9.6kw(2.73rt),管內(nèi)流速為0.86m/s,阻力為80kpa.最遠(yuǎn)換熱器單元距離機(jī)房約800米,系統(tǒng)設(shè)流量為330m3/h,揚(yáng)程為3mh2o的變頻水泵三臺。經(jīng)校核計算,該閉式地表水換熱系統(tǒng)冬季設(shè)計工況的最大取熱量為3840kw,滿足工程設(shè)計要

13、求。 閉式地表水換熱器系統(tǒng)閉式地表水換熱器布置平面圖系統(tǒng)流程圖施工現(xiàn)場圖片閉式地表水地源熱泵系統(tǒng)性能指標(biāo)o 工程空調(diào)系統(tǒng)采用高效、節(jié)能、環(huán)保的閉式地表水工程空調(diào)系統(tǒng)采用高效、節(jié)能、環(huán)保的閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)；地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)；o 螺桿式水源熱泵機(jī)組螺桿式水源熱泵機(jī)組3 3臺，制冷設(shè)計工況能效比為臺，制冷設(shè)計工況能效比為5 5，制熱設(shè)計工況能效比為制熱設(shè)計工況能效比為4.04.0，運(yùn)行穩(wěn)定性保證率：，運(yùn)行穩(wěn)定性保證率：100100 ; ;o 空調(diào)水溫差空調(diào)水溫差66，水泵，水泵erer值值0.019(0.019(小于小于0.0241)0.0241)。綜合節(jié)能率綜合節(jié)能率65%65%o 建筑

14、能耗性能化設(shè)計建筑能耗性能化設(shè)計destdest模擬分析結(jié)果：模擬分析結(jié)果：全年累計空調(diào)能耗 141.49 141.49 全年累計采暖耗電量 19.85 19.85 全年累計采暖能耗 59.54 59.54 全年累計空調(diào)耗電量 35.37 35.37 全年累計照明能耗 52.04 52.04 建筑物總耗電量 107.26 107.26 節(jié)能率 65.03% 65.03% 效益分析效益分析o 1 1、閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與、閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與燃?xì)忮仩t供暖燃?xì)忮仩t供暖+ +螺桿螺桿式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)比較式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)比較 運(yùn)行費（前者運(yùn)行費（前者/ /后者）：（后者）：（919

15、1：138 138 ）萬元）萬元/ /年；年； 系統(tǒng)造價系統(tǒng)造價 （前者（前者/ /后者）后者）:(1028:(1028：800 800 ）萬元；）萬元； 增量投資回收期（靜態(tài)）：增量投資回收期（靜態(tài)）：4.854.85年；年； 每年節(jié)省能耗折標(biāo)煤每年節(jié)省能耗折標(biāo)煤122.5122.5噸，節(jié)能率噸，節(jié)能率19.219.2； 同時節(jié)省大量冷卻塔補(bǔ)水同時節(jié)省大量冷卻塔補(bǔ)水17727m17727m3 3 。 效益分析效益分析o 2 2、閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與、閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與空氣源熱泵空空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)比較調(diào)系統(tǒng)比較 運(yùn)行費（前者運(yùn)行費（前者/ /后者）：（后者）：（9191：1

16、34 134 ）萬元）萬元 系統(tǒng)造價系統(tǒng)造價 （前者（前者/ /后者）：（后者）：（10281028：980980） 增量投資回收期（靜態(tài)）：增量投資回收期（靜態(tài)）：1 1年年 每年節(jié)省電能每年節(jié)省電能663mwh663mwh，折合標(biāo)煤，折合標(biāo)煤271t271t，節(jié)能率，節(jié)能率3535以上以上 地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告 測試地點：南京工程學(xué)院測試地點：南京工程學(xué)院測試單位：東南大學(xué)能源與環(huán)境測試單位：東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院學(xué)院日期：日期：20062006年年1212月月8 8日日地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告o 試驗方案試驗方案o 為測試不同形式地表水換熱器的性能，湖水中的換熱器設(shè)計成三種形式：o 一、拋管：用一根長為200m直徑為32mm的pe管排成水平的u型管。地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告o 二、盤管：用一根直徑為32mm的pe管盤成四個有16圈的盤管。地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告o 三、螺旋管：用一根直徑為32mm的pe管繞成n圈的螺旋管。地表水換熱器的實驗研究報告地表水換熱器的實驗研究報告試驗部分部分溫度、循環(huán)水流量、壓力曲線圖試