某住宅小区中央液态冷热源环境系统采暖方案

刘岳栋

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

1 我国能源结构现状

我国能源结构现状为以煤炭为主，石油为辅，天然气、水、电、风力、核电还不具备规模性，投入使用量很少，然而这些资源并非取之不尽、用之不竭的，疯狂的开采后终会枯竭，所以节约能源、大力发展新能源的利用已成为了我国的一项基本方针。

2 工程概况

本工程位于太原市区滨河西路中段西侧。为太原市新建高档住宅小区，总建筑面积50．2万m2，其中:高层住宅1号楼～17号楼总建筑面积为48．27万m2，别墅区总建筑面积为19．3万m2。需总热负荷为21 616 kW。现拟利用太原市北中部污水处理厂中水作为供暖热源，通过中央液态冷热源环境系统进行能量的采集、提升和释放，以满足小区冬季采暖系统的需求，系统具有环保、节能、经济、安全等显著特点。

3 供暖热源系统方案

3．1 设计参数(太原市)

1)室外设计参数。冬季采暖室外计算温度－11℃。冬季室外平均风速2．6 m/s。

2)室内设计参数。住宅卧室、客厅、餐厅20℃。住宅厨房15℃。住宅卫生间25℃。

3．2 能量采集系统

能量采集系统是中央液态冷热源环境系统的重要组成部分，它是能量提升系统能否安全、稳定、可靠、经济运行的根本保证。

本工程利用太原市北中部污水处理厂中水，因中水源充足、水温适合、距离近等优越条件，尤其适宜。

太原市北中部污水处理厂处理量8万t/d。本工程需中水2 980 m3/h，每天运行按 24 h计算，全天需中水总量为71 520 m3(约7．2万t)。中水量能够满足系统需求。

3．3 能量提升系统

根据本住宅小区建筑户型分类，高层住宅楼总建筑面积48．27万m2，需热负荷21 099 kW，别墅区总建筑面积19．3万m2，需热负荷517 kW。高层住宅楼选用HD1600B地能热泵机组16台，标准制热量为1 481 kW/台，选用HD800B地能热泵机组4台，标准制热量740 kW/台，热媒供回水温度65℃～55℃，机组总制热量26 656 kW，别墅区选用HT760A地能热泵机组2台，标准制热量729 kW/台，热媒供回水温度50℃～40℃，总制热量1 458 kW，可以满足该工程所需热负荷。建水源热泵机房，设5个供水系统，由4台HD1600B地能热泵机组和1台HD800B地能热泵机组组合为一个供水系统，这种组合分成4个供水系统，按原设计的室外管网分设高区供水系统与低区供水系统，分别送至每栋高层住宅楼。由2台HT760A地能热泵机组组合为一个供水系统，专供别墅区。

3．4 能量释放系统

本住宅小区末端系统已经施工完毕，中央液态冷热源环境系统均利用现有末端系统进行能量释放，满足建筑物供暖要求。其中:高层住宅楼室内原设计为散热器采暖系统且实际选用散热器标准散热量大于原设计散热器标准散热量;别墅区室内原设计为低温热水地板辐射采暖系统。

3．5 机房位置及土建要求

1)机房面积1 000 m2，其中1层为500 m2，地下1层500 m2，层高均为3．6 m。2)机房无需考虑供暖设施。3)机房通风按换气次数6次/h计算。4)机房自来水流量按8 m3/h计算，入口压力为0．2 MPa，经软化后补入软水箱，利用全自动补水定压机组对系统进行补水定压。5)机房地面需构筑排水沟，沟上盖网格板，需DN100排水管，排入下水管道。

3．6 总用电量估计

总用电负荷为10 416．4 kW。

4 热源末端情况分析

1)别墅区部分。a．现有末端系统情况。现有末端系统为分户独立采暖系统，各户系统均为低温热水地板辐射供暖，总立管采用异程下分式，每层设分集水器一套，户内管道为PB管。系统设计供回水温度为50℃～40℃。b．利用中央液态冷热源环境系统负荷，现有末端系统供热能力分析。中央液态冷热源环境系统(HT760A地能热泵机组)供回水温度为50℃～40℃，现有末端系统要求供回水温度为50℃～40℃，现有末端系统供热能力没有变化，满足要求。

2)高层住宅部分。a．现有末端系统情况。现有末端系统为共用立管的分户独立采暖系统，共用立管采用异程下分式，采暖干管沿地下1层梁底敷设，立管分设高低区系统，各单元立管设于集中水暖管井内，并预留热计量装置。户内采暖系统形式为下供下回双管同程式采暖系统。室内散热器实际采用钢制(高频焊)翅片管散热器。户内管道为PB管，管道埋于垫层内。系统设计供回水温度为75℃～55℃。b．利用中央液态冷热源环境系统负荷，现有末端系统供热能力分析。中央液态冷热源环境系统供回水温度为65℃～55℃，供水温度低于原设计供水温度，温差减小，同等条件下散热器散热量衰减10．5%，但由于实际选用了比原设计标准散热量大的钢制(高频焊)翅片管散热器，在一定程度上弥补了水温的不足，经反复计算，实际选用散热器散热量可满足原设计房间热负荷。

3)结论。中央液态冷热源系统在考虑了原有设计负荷及实际施工情况的前提下，能够基本满足小区的供热要求，欠缺的是高层住宅楼部分由于供回水温差的减小导致系统水量增大，需对外网进行局部改造，技术上基本可行。

5 经济分析

本工程中央液态冷热源系统机房总造价为35 851 990元(具体各项费用不再一一罗列)，小区平均造价为71．4元/m2，相比较集中供热的入网费及其他供热方式的初投资费用要低20%～30%，另外还有运行费用低、使用寿命长、无污染等优点。

6 结语

本工程采用的中央液态冷热源环境系统由能量采集系统、能量提升系统及能量释放系统组成，通过专门的能量采集设备从污水处理厂的中水中获得低位热能，经换热器传递给能量提升装置，制取高位热能，满足小区采暖设备的需求。重要的是不仅充分利用了污水处理厂中水中的低位热能，而且没有造成二次污染，既经济又安全，为国家节约了能源，为甲方节省了投资，不失为一项值得推广的供暖方案，而且在为人们提供舒适的室内环境的同时，也为我国下一步能源结构的调整做出应有的贡献。

［1］GB 50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范［S］．

［2］陆耀庆．实用供热空调设计手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，2007．

［3］马最良，姚 杨．民用建筑空调设计［M］．北京:化学工业出版社，2003．