摘要:随着社会经济的快速发展,能源瓶颈问题日益突出。寻找更高效的供暖空调方式刻不容缓。土壤源热泵系统自问世以来,以其高效节能的特点逐渐得到大力发展。蓄冷系统凭借“削峰填谷”的优势一直备受青睐。两系统优点存在理论上的互利共存。本文以某实际工程为例,采用DeST软件建立建筑模型,模拟全年负荷特点,并研究分析土壤源热泵与蓄冷耦合系统特性,得到如下结论:相比多联式空调系统,耦合系统全年运行费用节约40%。
关键词:土壤源热泵蓄冷DeST耦合系统
众说周知,空调耗电量约占建筑运行能耗50%~60%,且空调和电力负荷曲线趋势类似,这加剧电力供需矛盾。因此,降低空调能耗是降低建筑能耗的关键,是“削峰填谷”的重要措施。
由于土壤蓄热性能好,故与空气源热泵相比,机组效率更高,无需除霜,没有结霜和融霜的能耗损失,系统稳定,运行费用低。冰蓄冷空调技术,是在电力负荷很低的夜间用电低谷期,采用电动制冷机制冰,用蓄冰设备将冷量贮存起来,电力负荷较高的白天,将贮存的冷量释放出来,一方面平衡电网;另一方面利用峰谷电价差,节约空调系统运行费用[1-2]。
王建华等人对目前复合系统存在的问题提出相应解决措施[3];周瑞芳等人结合实际工程,对地源热泵联合蓄冷系統的经济性进行分析[4];褚赛等人以某工程为例,分析了复合系统的运行策略[5];王俊等人分析了分布式能源高效应用的途径[6];陈明彪从能效和经济性2个方面对跨季节蓄冷技术进行了分析[7]。
本文将以实际工程为例,利用DeST软件分析负荷特征,并配置土壤源热泵与蓄冷耦合系统,探讨耦合系统运行模式,与多联式空调系统进行比较,得出该耦合系统的全年运行费用约节约40%。
1 负荷模拟
本文以武汉某建筑部分区域为例,利用DeST软件对其全年动态负荷进行模拟,分析该建筑负荷特征。
本建筑物为办公性质。办公时间为:工作日8:00-17:00。根据文献[8]中的方法,拟定制热季为:12月1日~3月5日,空调季为:6月1日~9月25日。由此通过软件模拟得到该区域全年动态冷热负荷,如图1所示(0轴上为热负荷,0轴下为冷负荷):
由图1可以看出,冷负荷最大值为104.87kW,热负荷的最大值为78.98kW。
2 系统配置
结合本项目实际情况,采用土壤源热泵+蓄冷耦合系统实现供冷供热。
由于建筑负荷较小,压缩机为涡旋式,因此蓄冷系统形式采用水蓄冷,蓄冷槽采用温度分层型,水箱体积为57m?。机组夏季COP约为5.3,制冷量为76.5kW,因此得到地源热泵排至土壤中的热量为91kW。本项目地埋管侧的钻井深度设计为100m,埋管形式为双U,钻井单位换热量为55W/m,并考虑钻井数量10%~20%的附加量,故所需的钻井数量为20口。