某小区地源热泵空调系统运行管理现状及费用分析
2016-08-23张文涛韦中师
张文涛，韦中师
（安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽 合肥 230061）
某小区地源热泵空调系统运行管理现状及费用分析
张文涛，韦中师
（安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽 合肥 230061）
通过对某小区地源热泵中央空调系统最近一年运行数据的调查和其运行管理现状分析，获得该小区的运行费用水平。通过对该建筑的运行费用评价并分析其特点，指出了该小区地源热泵中央空调系统设计和运行管理的不合理因素，提出了相应的节能降耗措施。
地源热泵；运行管理；费用分析；节能降耗
0 前言
随着我国经济的发展，能源的消耗也在不断的增长，据统计，建筑物的运行能耗在所有能耗中所占的比例接近1/3[1]，人们对室内热舒适性的要求也越来越高，空调也成为了主要的改善手段[2]，但空调用于制冷和供暖所消耗的能量约占公共建筑全年能耗的50%～60%[3]。节能环保已经必不可缺，地源热泵空调系统具有无污染、节能、制冷供热供热水等优点，能满足用户的需求[4]。地源热泵系统可以根据浅层地热能的来源分为：土壤耦合热泵系统、地下水源热泵系统、地表水源热泵系统[5]。地源热泵作为一种可持续发展的节能新技术，被誉为21世纪“绿色空调技术”[6]。本文针对工程实例系统的分析了地源热泵系统设计和运行管理中的不合理因素并提出了相应的节能措施。
1 基本信息
1.1建筑基本信息
本项目位于安徽省合肥市东至路以东，望江西路以南，总建筑面积63000m2。建设规模为：商业建筑面积840m2，住宅面积52400m2，地下一层为配套地下汽车库；面积为9600m2，其它面积10600m2。
1.2系统冷热源
“某小区”中央空调工程冷热源采用复合式土壤源热泵系统，冬季空调热负荷全部由土壤热泵系统承担，夏季空调负荷部分由土壤源热泵系统承担，峰值冷负荷由冷却塔承担。
1.3系统形式
该系统由能量采集，能量提升，能量使用系统组成。
1.3.1能量采集系统部分
本项目采用土壤换热装置460口，每口深100m，竖直管为PE100、de25双U管。布置在绿化用地内，保证整个建筑物的协调。
1.3.2能量提升系统部分
本项目采用4台螺杆热泵机组，承担小区各建筑物供暖、制冷需要。
冷冻水循环系统，采用二次泵系统，一次泵共有5台冷冻水泵，4用1备，额定流量240m3/h，额定扬程13m，电功率15kW;二次泵共有4台冷冻水泵，额定流量240m3/h，额定扬程29m，电功率37kW。冷却水循环系统，采用6台冷却水泵，冷却塔循环水泵和地源侧循环水泵各3台，型号相同，额定流量为280m3/h，扬程为34m，电功率45kW。
1.3.3能量释放系统部分
本工程住宅区空调采用风机盘管＋新风系统；商业区采用全空气空调系统。
2 基本情况
2.12010年冬季运行基本情况
某小区小区地源热泵中央空调2010年冬季运行于12月10日开始，2011年3月20日结束，共计运行100d，实际运行100d。期间空调使用面积为15121.48 m2，所收取的夏季空调使用费为226822.2元；空调运行期间总用电量为424057.2度，用电单价0.5653元／度，总用电费239720元，水费为1867.9元。
2.22011年夏季运行基本情况
某小区小区地源热泵中央空调2011年夏季运行于6月23日开始，10月8日结束，共计运行107d，实际运行85d。期间空调使用面积为17742.5 m2，所收取的夏季空调使用费为177425.84元；空调运行期间总用电量为319041度，用电单价0.5653元／度，总用电费180354元，水费为2365.7元。
3 运行费用分析
3.12010年冬季运行费用分析
某小区2010年冬季运行费用分析表
有上表可知：2010年冬季实际支出为323629.90元，分摊到每平米为21.4元；实际收入为226822.20元，亏损96807.70元，亏损的主要原因有以下几个方面。
①使用率过低，2010年冬季实际使用率仅为24%。
②服务维护人员是以整个小区配置，为了系统的安全、稳定运行，不会因为使用率的降低而减少人员配置。
③暖气这种供热形式相对煤气、电等在运输过程中，不可避免地会形成固定的热损耗，此损耗不会因为使用率的降低而减少。
④本小区实行的是按面积收费，据了解用户没有养成“随用随开”的习惯。
3.22011年夏季运行费用分析
2011年夏季实际支出为264761.70元，分摊到每平米为14.92元；实际收入为177425元，亏损87336.7元，亏损的主要原因和2011年冬季相似，但2011年夏季实际使用率为28.16%，比冬季高4%，亏损也有所减少。
3.32011年冬季运行费用分析
缴费面积23522.37m2，每平米20.3元；使用率过低，2011年冬季实际使用率仅为33%。随着用户的增加单位面积使用费将不断减少。2011年合肥气温偏低，实际空调运行时间长为112d，实际增加运行时间22d，多亏损89320元。
3.4运行特点及建议
①集中供热、供冷工程的设计是以整个小区的用热负荷量为基础设计安装的，所以用户少时，就会出现“大马拉小车”现象导致资源浪费，运行费自然就高；反之供热效果就佳，相对费用就低。这就要求实行集中供暖的小区用户要集中使用。随着入住和使用率提高，单个家庭费用就会大幅降低。
②建议采用分户计量收费。
③建议收费标准根据使用率的变化，而进行上下浮动。
④随着质保期结束，公共设施、设备维修保养费将会浮出水面。
4 节能潜力分析
4.1空调系统节能
①为了提高热泵主机的制冷效率可以采用提高冷冻水供水温度的方式。
②若提高冷冻水供回水的温差，输出等量冷量的前提下，冷冻水流量降低，水泵耗电量减小。
③机组在运行控制策略上也需要调整，按照冷冻水出口水温来调节机组负载的方式是合理的，但冷冻水泵的联合运行有不合理的地方。设计中冷冻水二次循环泵是压差变频控制，一次循环泵为温差变频控制，而实际操作中一次循环泵为定流量控制，造成冷水温差过小，水泵耗能过大。
4.2系统设备维护节能
4.2.1用户室内系统的维护
及时更换或清洗过滤器，解决过滤器阻力过大的问题;加大对用户的宣传力度，引导用户合理使用空调。
4.2.2空调冷冻水系统
空调系统运行过程中，应对冷冻水进回水温度、压力等仪表应及时检查并校核，避免因读数的误差，导致控制方面操作的不合理，降低机组的运行效率。
机组运行过程中，出现切换阀门串水问题，建议增加地源侧压力报警装置，及时更换或维修阀门。
5 结论
通过对某小区地源热泵中央空调系统最近一年运行数据的调查和其运行管理现状分析，本文得出以下结论：
①该系统一年来运转正常，达到了预计的使用效果；
②在入住率不足30%的情况下，运行费用明显优于其他供暖、供冷形式，地源热泵中央空调系统是值得大力推广的节能、低碳、环保的技术；
③应加强运行管理制度建设及提高管理人员素质，科学的管理才能使节能技术发挥更大的作用；
④收费标准应和入住率挂钩，实行动态管理；
⑤加大宣传，引导用户合理使用空调。
[1]李涛.基于性能表现的中国绿色建筑评价体系研究[D].天津：天津大学，2012.
[2]阮方，钱晓倩，朱耀台，等.分室间歇用能对墙体内外保温节能效果的影响[J].浙江大学学报，2016，50（1）：1-7.
[3]白雪莲，孙纯武，郭林文，等.公共建筑空调系统能耗实测与分析[J].重庆大学学报，2008，31（6）：367-641.
[4]姜黎，蒋绿林，王宏，等.地源热泵系统双U型埋管换热器的测试实验[J].制冷学报，2010，31（1）：50-53.
[5]武曈，刘钰莹，董喆，等.地源热泵的研究与应用现状[J].制冷技术，2014，34（4）：71-74.
[6]孙洲阳，陈武.太阳能—地源热泵联合循环技术研究[J].流体机械，2011，39（10）：67-71.
TU833+.3
B
1007-7359(2016)03-0226-03
10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.082
张文涛（1983-），男，安徽合肥人，安徽建筑大学在职研究生，工程师。
