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1、第 2 8卷第 3期 2 0 1 4年 6月 制冷 与空调 Ref r i ge r a t i o n a n d Ai r Co nd i t i o ni ng V_0 1 28 No3 J u n2 01 4-3 O5 30 9 文章编号：1 6 7 1 6 6 1 2(2 0 1 4)0 3 3 0 5 0 5 成都某办公楼河水源热泵能耗与经济性分析 卢宁博苏 华 张忠英(西华大学能源与环境学院成都6 1 0 0 3 9)【摘 要】用建筑能耗模拟软件 e q u e s t 对成都地区某办公楼进行了全年能耗模拟。比较了河水源热泵及多联机两 种空调方案的能耗及经济性。结果表明，尽管河水
2、源热泵系统初投资高，但其能耗更低，经济性更高。【关键词】办公楼；e q u e s t；河水源热泵；多联机；能耗模拟；经济性 中图分类号T U8 3 文献标识码B Ene r g y Co ns umpt i o n a nd Ec o no m i c Ana l ys i s O f Ri ve r W at e r So ur c e He a t Pu m p u s e d i n a n Offi c e Bui l d i ng i n Che ng du Lu Ni n g bo S u Hua Zha ng Zh o ng y i ng (S c h o o l o f e
3、n e r g y a n d e n v i r o n me n t，Xi h u a Un i v e r s i t y，C h e n g d u，6 1 0 0 3 9)Ab s t r a c t A n n u a l e n e r g y s i mu l mi o n f o r a n o f fi c e b u i l d i n g i n C h e n g d u w a s c o n d u c t e d wi t h b u i l d i n g e n e r g y s i mu l a t i o n s o f t wa r e e q u
4、e s t Co mp a r i s o n b e t we e n r i v e r wa t e r s o u r c e h e a t p u mp an d mu l t i p l e s p l i t a i r c o n d i t i o n i n g s ys t e m i n t e r m s o f t h e i r e n e r gy c o n s u mp t i o n a n d c o s t-e ffi c i e n c y wa s a l s o ma d e T h e r e s u l t i n d i c a t e
5、s t h a t i n s p i t e o f t h e h i g h c o s t o f i n i t i a l i n v e s t me n t o f r i ve r wa t e r s o ur c e he a t pump，i t h a s l o we r c o ns u mp t i o n a n d i s mo r e e c on omi c a1 Ke y wo r d s o f fi c e b u i l d i n g；e q u e s t；r i v e r w a t e r s o u r c e h e a t p u
6、 mp s y s t e m；mu l t i p l e s p l i t a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m；e n e r gy c o ns ump t i on s i mul a t i o n；ec o no my 0 引言 随着社会 的不断发展，人类对能源的需求越来 越大【j J，但是 日益严峻的能源危机给人类敲响了警 钟，所 以建筑的节能也势在必行。而在建筑能耗中 空调能耗 占了很大的 比例，所 以空调系统的节能对 建筑节能有重要意义L 2 J。空调系统的冷热源是空调 系统的重要组成部分，它的选取直接决定着整个系 统的能耗与
7、经济性。河水源热泵技术是利用河流中 的河水作为低温低位 的热 能资源，并利用热泵原 理，通过少量的高位 电能的输入实现低位热能向高 位热能转移的一种技术【3 。多联机技术是利用一台 或者 多台风冷的室外机连接多 台具有不同形式和 不 同容量的直接蒸发式室内机，共 同组成具有单一 热泵循环系统，可以同时向多个功能区直接提供处 理后的一种技术。河水源热泵与多联机相比较，虽 作者简介：卢 宁博(1 9 8 9 一)，男，在 读研 究生 通讯作者：苏华(1 9 6 9 一)，男，博士，教授 收稿 日期：2 0 1 3 0 5 2 7 节能，但结合其初投资，是否有经济优势仍不能确 定。本文以成都某办公楼
8、为样板，对河水源热泵系 统与多联机系统系统进行能耗模拟，分析两种系统 的能耗，再结合初投资分析河水源热泵的经济性。1 建筑概况 1 1 建筑结构基本信息 该建筑是办公建筑，位于成都市，坐南朝北，建筑靠河，地理条件适合河水源热泵系统。总建筑 面积 6 0 0 0 m，空调面积为 4 2 0 0 m。该建筑共 5 层，底层为大厅与办公室，层高 5 m；二层为餐厅、办 公室和会议室，层高 4 m；三至五层 为办公室与会 议室，层高 4 m。建筑 围护结构参数见表 1；外窗 外门玻璃参数见表 2；建筑外观模型见图 1。E ma i l 1 u n i n g b o 1 2 6 c o m 硕士生导师
9、，E-ma i l：c q_s u h u a 1 6 3 c o m 第 2 8卷第 3期 卢宁博，等：成都某办公楼河水源热泵能耗与经济性分析 3 0 7 该建筑为办公建筑，建筑的运行时间按照办公 日关闭。该建筑位于成都地区，属夏热冬冷地区，时间运行。工作 日：8：0 0 AM一 5：0 0 P M；周末及节假 全年需供热与制冷，其空调运行时间见表 4。表 4 空调运行时间表 Ta b l e 4 Th e a i r c o n d i t i o n r u n n i n g s c h e d u l e 由于该建筑可开启外窗面积大，可 以在过渡季 节用开窗的方式来保证通风，无需开启
10、风机系统，所以过渡季节可 以把空调系统全关，以此来达到节 能的 目的。整个建筑制热天数为 9 0天，制冷天数 为 1 0 8天，全年空调系统的运行天数为 1 9 8天，e q u e s t 针对该建筑只模拟 1 9 8 天空调运行 时的耗 电 量。由于建筑的使用时间是全年的工作 曰，内部照 明及设备耗电量是全年模拟。1 3 建筑空调系统形式 本 文做河水源 热泵系统与多联机系统【5】的能 耗与经济性对比研究，根据建筑 内部设计参数设计 2套空调系统，该建筑夏季设计冷负荷为：5 0 7 k W；冬季设计热负荷为 2 O 5 k w。系统参数见表 5。表 5 空调系统 形式及主机参数 Ta bl
11、 e 5 Ai r c o ndi t i o ni n g s ys t e m f o r m s and uni t a r y par ame t e r s 对于河水源热泵系统，负荷侧冷冻水的供回水 温度 为：7 1 2，经计算可得水环路 的流量 为 9 0 m h，阻力为 0 2 7 MP a。河水源侧环路采用把换 热管埋入河流 中的闭式环路形式 1，进出冷凝器的 进 出水水温分别为：2 4 C 3 1，模拟 中设置河流 水温根据 自然环境温度的变化而变化 的不定值，经 过计算可得冷凝环路的水流量为 7 8 m h；阻力为：0 1 9 MP a。根据 以上数据可选得冷冻水与河水源侧
12、 环路水泵的详细数据见表 6。表 6 水泵参数 Ta bl e 6 The pump pa r ame t e r s 2 e q u e s t 简介 在美国能源部与电力研究院的资助下，美 国劳 伦斯伯克利国家实验室(L B N J)和 J J Hi r s c h及其 合作者以DOE 一 2 2为内核，开发出了e q u e s t 能耗模 拟软件【7 J。e q u e s t 软件不仅吸收了 DO E 一 2的优点，并且增加了很多新功能，使建筑建模过程更加简单，结果输出形式更加清晰。该软件在 DO E 一 2 2的基础 上，添加了建模精灵(B u i l d i n g C r e a
13、 t i o n Wi z a r d)、能效策略精灵(E n e r g y E mc i e n t Me a s u r e Wi z a r d)和 图形结果显 示模 块。E q u e s t=Wi z a r d s+G r a p h i c s。E q u e s t 8 7 6 0个小时的全年能耗模拟，能对建筑负荷 以及多种空调系统做 出全年的能耗模拟，并且简化 了DO E 一 2建模的过程，并在 D OE 一 2的基础上做了 大量的优化。E q u e s t 方便 了我们对建筑能耗的分析，第 2 8卷第 3期 卢宁博，等：成都某办公楼河水源热泵能耗与经济性分析 3 0 9
14、 电的价格为：0 8 4 9 5元 k Wh。所 以每年节约电费 河水源热泵更节 能。为：Q=PXL=3 1 8 0 2 0 8 4 9 5：2 7 0 1 5 8(兀)式中：Q为每年节约 电费，元；P为节约耗 电 量，k Wh；L为商业用 电单价，元kWh。由以上数据可得使用河水源热泵的回收期为：n=M Q=I 1 8 0 0 0 7 0 1 5 8=4 3 7(年)式中：为回收期，年；为初投资多出费用，元；Q为每年节约电费，元。由以上数据可得河水源热泵 系统 的回收期为 3 6 3年，而其设计寿命为 l 5年，所 以从经济性上 分析河水源热泵系统相对于多联机系统更经济。5 结论 本文采用
15、e q u e s t能耗模拟软件对河水源热泵 系统与多联机系统进行模拟对比分析可以得出：(1)建 筑采用河 水源热泵 系统，初投 资为 1 0 0 2 0 0 0元，空调系统全年耗电量为 1 1 6 6 0 5 k ；(2)建筑采用多联机系统，初投资为 8 8 4 0 0 0 元，空调系统全年耗 电量为 1 4 8 4 0 7 k ；(3)河水源热泵每年 比多联机系统节约电费 2 7 0 1 5 8元，其经济回收期为 4 3 7年，从经济角度 参考文献：1】江 向阳，张 勇华 广州地 区某建筑群典 型建筑能耗模拟 及分析【J】广州建筑，2 0 1 1,3 9(5)：4 3 4 8 2 2 周
16、明慧 关于暖通空调系统节能问题的探讨 J 城市建 设理论研究(电子版)，2 0 1 3，(1)3 刘恺，陈雁，王军，等 间接 式海水源 热泵 系统动态 运行 能耗模拟分析 J 可再生生能源，2 0 1 1,2 9(1)：1 3 3 1 3 6 4】陆耀庆 实用供热空调设计手册 M】中国建筑工业 出 版社 2 0 0 7 5】宾亮雄 变制冷剂空调系统设计要点及方法简介 J 科 技传播，2 0 1 0，(1 1)：4 9，5 3 6 6 王斌，刘德 成，乔红 勇，等 河水 源热泵 空调 系统 的应 用 研究 J 城市建设理论研究(电子版)，2 0 1 2，(1 2)7 胡艳军，张雪梅，芦鹏寅，等
17、基于e Q U E S T软件的建筑能 耗 分析 方 法 研 究 J 浙 江 工 业大 学 学报，2 0 1 2，4 O(1)：75 7 9 83 8 8 郑洁，孙海军，曹晓庆，等 重庆地区宾馆类建筑能耗模 拟分析 C】中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论 文集，2 0 0 7：9 8 2 9 8 6 (上接第3 0 0 页)经过技术人员、车间工人辛勤的工作，该套设 备于 2 0 0 7年 8月按时交货完毕。并于 2 0 0 8年 3月 在唐钢南 区现场一次开车成功；该装置的考核于 2 0 0 8年 6月进行了性能考核，考核结论如下：该 套空分装置运行稳定，产品产量及纯度均达到“合 同附件 的
18、性能保证值”；特别是上、下塔 的操作压 力均低于设计值。由此验证我们的设计是成功的。2 结束语 唐钢 4 0 0 0 0空分卧式主冷的设计，是我公司 4 0 0 0 0 等级 以上空分主冷 的一种创新设计，唐钢 4 0 0 0 0空分的开车成功，验证 了该项创新设计是成 功的；并且为该技术在我公司多套 4 0 0 0 0等级 以上 空分装置的推广使用打下了坚实的基础。同时该项 技术 的专利 申请也有效 的保护 了我公司的知识产 权。为了保护知识产权，专利 申请工作在我I t 以后 的创新设计上都应大力推广。唐钢 4 0 0 0 0空分的顺 利开车，标志着川 I 空集团的设计、制造水平及综合 开发能力达到国际先进水平。同时也为进 一步在 6 0 0 0 0 等级的内压缩空分上成功运用打下坚实的基 础，目前针对 6 0 0 0 0等级的空分设备卧式主冷 已进 行 了初步 设计；我坚 信 随着 我 公司 的发展壮 大 6 0 0 0 0等级的空分设备一定能突破，该项新技术能 进一步的推广运用。参考文献：1】杭州制氧机厂 第一批赴西德林德公 司 l O 0 0 0 m h 制氧 机实 习报告【M】1 9 8 0，3 2 周智 勇，卢杰 特 大型空分 设备开发【J 深冷技术，2 0 0 3，(4)：1 2 1 5