基于地源热泵的冷热双蓄系统在电力工程附属设施中的应用

0 前言

随着我国关于“3060”碳排放控制目标发展的要求日益提高，推动冷热供应系统向集约、高效、安全的清洁能源供应成为暖通工程师们需要考虑的问题。积极拓展综合能源供应方案，实现“碳达峰、碳中和”的目标。地埋管地源热泵系统是以地下岩土体为低温热源，由热泵机组、地热能交换系统、建筑内系统组成的空调系统。该系统能充分利用浅层地热资源，提高系统的节能率和可再生性，具有良好的经济与环保意义

。水蓄空调是一种简单的蓄能系统，它是在常规空调系统中增设蓄能水槽（水罐或水池）作为蓄能设备，以冷水机组+电锅炉或热泵作为系统的冷热源，利用夜间谷电时开启主机设备制备高品质的冷热水，并在白天电力高峰时段释放出来的系统形式。

本文介绍了雄安新区剧村变电站附属设施的暖通设计，从设计概况到设计思路、机组选型，通过本文的工程案例分享，为暖通设计人员提供参考。

跨境电商高速发展，传统外贸企业对跨境电商还不是很了解，不了解电商的经营以及电商的状况和其他企业的情况等。这就导致传统外贸企业在内部管理上不能跟上跨境电商的模式。传统外贸企业规模比较小，管理比较简单，没有系统的管理制度，面对跨境电商转型，对企业仓库管理、销售策略、财务管理等提出了更高的要求，对客服人员的素质更是提出更高的要求，企业内部管理不到位，这就很容易导致外贸企业在对产品和人员管理上都无法跟上电商转型的步伐，导致企业在跨境电商转型的过程中受到了内部管理的限制。

1 工程概况

剧村变电站为河北省雄安新区容东片区220 kV降压变电站，本工程作为变电站的附属设施。根据新区建设的理念，在方案创作中以“多站融合”的新模式进行设计，与变电站共建，与公园共融，为节约用地充分利用坡下空间，与周边居民共享。本工程业态包括数据中心、展示大厅、综合能源服务中心、健身场所等功能。整个建筑以电为中心的清洁能源作为冷热源供应系统。

Research on the Development of Yunnan Sports Tourism Industry based on Diamond Model___________________________BAI Yinlong,GUO Tengjie,GAN Songtian 42

2 设计参数

2.1 典型空调房间的室内设计参数

典型空调房间的室内设计参数见表1。

2.2 冷热负荷

本模型利用蓝色五角星代替脱氧核糖，其五个顶点当作五碳糖环上的五个原子，并在代表1、3号碳原子的地方用打孔器打孔，分别连接碱基与磷酸。在4号碳原子处打孔，穿上银色细铁丝，用银色细铁丝的另一端代表5号碳原子位置。

2.3 冷热源

按照建筑使用性质及当地空调使用习惯，该建筑每年供冷工况和供热工况运行时间分别为90 天和121 天。根据全年的负荷分析计算，本工程年设计空调总冷、热负荷分别为 35.24 万 kWh 和 22.03万kWh，泳池热水年热负荷采用运行时间估算，其年耗热量约为45.0 万kWh。为保证地源热泵的稳定运行，本工程为泳池配置150 kW 三集一体的热泵机组和150 kW的辅助电加热设施。

本工程选择两台螺杆式地源热泵机组，设置一座有效容积为230 m

的钢制水罐（水罐直径7 m，高7 m），蓄冷工况设计温度为4 ℃/9 ℃，蓄热工况设计温度为43 ℃/48 ℃。设计蓄冷量为1 330 kWh，蓄冷比例为17.7%；设计蓄热量为1 330 kWh，蓄热比例为38.1%。主要设备参数见表2。

作为一个国家级专业水务投资和运营管理公司，中国水务公司更对此体现出高度的敏感性。围绕当前新形势，中国水务公司对市场进行了深入分析：随着政府职能的转变，未来政府在水务行业发展中的角色定位有望彻底改观，政府在公共服务领域的采购将加大，资源性产品价格改革将加速，水务环保市场有望进一步开放，这将吸引众多社会资本加速进入这一领域，进而带来更加深入持久的水务兼并重组潮。在此形势下，水务资产效率将提高，效益将变好，良好的市场前景和预期将吸引更多的竞争者加入，竞争激烈程度将进一步加剧。同时，政府对公共服务提供者的技术、资金、管理水平和资质要求将提高，市场的准入门槛将抬升，新的市场开拓难度将加大。

Q

=Σ[空调分区热负荷×（1-1/COP）]

根据本工程的土壤热物性测试报告，本区块地源热响应换热量夏季按50 W/延米，冬季为38 W/延米设计。按照空调冷、热负荷可分别计算地埋管需满足的最大释热量Q

与最大吸热量Q

，分别取制冷性能系数与制热能效比为：

EER=5.6

COP=4.5

Q

=Σ[空调分区冷负荷×（1+1/EER）]

忽略传送过程的热损与水泵传热部分

，则有：

在本次的设计工作开展过程中，充分地将城市的建筑开发与自然生态环境的保护进行了有效融合。从设计区域至外部交通以及空间层面都十分符合生态建筑理念，湿地公园水岸与周边城市居民之间相互呼应的效果十分贴合于城市可持续发展的目标[1]。具体而言，在进行景观设计时，使用的是一种几何抽象的折线形湖水纹样斑块，然后在其中融入了工程当地的文化符号以及生态环境形象。另外一方面，在进行生态湿地设计时，需充分与城市的发展理念相融合，为城市的发展创造了良好的休闲与绿化空间，同时也为当地的旅游、绿化生态带以及经济活力提供了有效的发展活力。

Q

=488×（1+1/5.6）=575.2 kW

由于本工程设置了蓄冷蓄热装置，夜间谷电开启热泵机组制取冷水和热水储存在蓄能水槽内，在白天电力高峰时段释放给系统末端。通过蓄能装置的“储能”可以减少冷/热源系统的装机容量和对电网的压力。100%负荷工况下的机组供冷/供热运行策略见图1和图2。

Q

=490×（1-1/4.5）=381 kW

根据该工程的建设用地范围与建筑物形式，地埋管布置在二层地下室底板下，垂直布井，双U设置，埋管管径为DN32的聚乙烯管，有效孔深为120 m。由Q

、Q

可计算出所需地能井的数量分别为96口、84口。夏季释热量Q

计算所需打井数量大于冬季吸热所需井数，故取Q

确定本工程地埋管长度的计算依据。地能井总数为118 口，地能井夏季工况下可消纳的最大峰值释热量为708 kW。

3 系统形式

本工程冷热源机房位于地下二层。系统中所选用水泵，与冷水机组一一对应连接，水泵参数见表3。空调水系统采用一次泵压差旁通控制变流量系统，地埋管布置在地下二层底板基础之下。空调冷热源系统见图3。

在对木兰溪百里风光带进行整体规划的过程中，可以邀请国内的高水平设计者对其进行设计和筹划，将木兰溪沿线的城镇以及水利、生态等产业进行合理的规划，进而促进流域范围内的一体化发展。另外，还可以进行水陆结合，共同发展，从而充分展现莆田市的特色风貌。除此之外，还可以将还水于民以及还溪于民的理念充分融入建设中，在对木兰溪进行规划的过程中，还需要将防洪以及生态等功能进行合理考虑，从而使木兰溪百里风光带的建设充分实现城市河道的防洪、环保以及旅游等多项功能，为建设优美滨水岸线奠定良好的基础。

4 运行模式

主机在夜间进入蓄能工况，全负荷运行，两台机组共同运行3 h，蓄冷（热）量为1 250 kWh时，主机停止运行，蓄冷（热）温度为4 ℃（48 ℃）。空调及蓄能系统应具备不同工况和运行模式的自动转换功能及负荷跟踪和判断功能，以确定具体的运行策略。在任何运行模式下，系统始终以释能优先和在新的蓄能时段开始时，用尽所蓄冷（热）量为控制目标，并同时保证可能出现的最大逐时负荷的需求。根据工程实际需要，本系统的运行策略如下：

综上所述，对急诊胸腹部创伤患者的临床诊断过程中，采用螺旋CT检查诊断的准确性更高，其有助于患者病情观察，应用价值优异，于临床中进行推广的意义较为深远。

1）夏季工况，地源热泵蓄冷；

2）夏季工况，地源热泵单独供冷；

5）水罐单独供冷；

4）夏季工况，热回收模式；

3）夏季工况，地源热泵+水罐联合供冷；

6）冬季工况，地源热泵蓄热；

7）冬季工况，地源热泵单独供热；

8）冬季工况，地源热泵联合供热；

（2）高速公路上旧路基对应土层OCR比高速公路下新路基土体OCR有较高的趋势，说明旧路基先期固结压力较大，因此在进行新老路基差异沉降变形计算时应考虑OCR的变化。

5 系统介绍

冷热源机房夏季提供7～12 ℃冷冻水，冬季提供40～45 ℃空调热水。热回收式热泵机组空调季节运行时可提供50～55 ℃的热水供泳池加热。地源热泵机组蓄冷释冷温度为4 ℃/9 ℃，蓄热释热温度为48 ℃/43 ℃，通过板式热交换器与负荷侧循环水实现能量交换。空调冷、热水采用闭式机械循环系统，空调水系统分别设置公共区、泳池两个区，可全年供应冷冻水和空调热水，空调水系统均为二管制。空调水冷源侧及用户侧均为变水量系统，系统分集水器之间装设压差旁通控制阀，采用压差控制水泵频率，在水泵达到最小频率时由旁通保证冷水机组水流量。地源侧根据进/出水温差，自动调节水泵转速，以保证冷却水供水温度不低于冷机限值。

根据计算,本工程夏季空调冷负荷峰值约为660 kW，冬季空调热负荷为635 kW，泳池热水负荷为150 kW。本工程地下一层作为数据中心，独立出租使用，空调预留机位由运营商自理，其冷负荷不计入系统，不在本文设计范围之内。本工程泳池热水初次加热最大热负荷为380 kW。

1)制冷空调费用

理论基础是学科存在与发展的基石。旅游者行为基础理论的建立，必须要解决的首要问题就是认识旅游者行为的本质，发现旅游者行为与其他行为的不同之处，找到其独特性所在，进而把握旅游者行为的基本发展规律。同时，要对旅游者行为研究中使用的专业术语与概念进行统一界定与划分，避免对概念术语的混用、乱用和错用。从概念的夯实到方法的丰富再到研究范式的改进，是旅游者行为研究理论建构的重要发展路径。

6 年运行分析

空调冷、热水系统为闭式两管制机械循环异程式系统。末端侧变流量运行，供、回水总管上设置压差旁通阀以保证水系统正常运行。各新风机组的回水管路上设置动态平衡电动调节阀、风机盘管机组的回水管路上设置动态平衡电动二通阀以维持系统水力平衡。办公等场所采用风机盘管和新风系统，新风机组风机采用变频控制，根据室内CO

浓度控制风机转速。新风由新风机组冷热处理、加湿后直接送至各功能房间内。加湿方式采用湿膜加湿。新风空调机组内设置空气净化装置，用以除尘、灭菌、分解有害挥发性气体并消除异味，保证室内空气品质，满足卫生防疫要求

。

制冷计算时间为90 d，制热时间为121 d，不同负荷的分布情况根据《公共建筑节能设计标准》中IPLV 的规定。即：100%负荷占1.2%，75%负荷占32.8%，50%负荷占39.7%，25%负荷占26.3%。每天空调运行时间为14 h。

雄安市电网峰谷分时销售电价见表4。

分别对不同负荷工况下的运行工况进行计算，各负荷工况下的运行电费见表5。其年运行地区费用可通过负荷工况占比后加权得出，详见表5。全年空调用电费用为供冷季和供热季的用电费用，为95 248元。

2)热回收节约电费

行为记录的追踪分析在商业领域已经获得充分地应用，并取得了一定的成果，例如淘宝策划的“双十一”活动就是在对海量用户访问、购买行为记录的分析基础上策划了一次十分成功的营销活动。在这一点上，党校图书馆的信息整合建设也可以吸取经验。例如，党校图书馆可以以中央党校为核心，以各省市党校为分支，以地级市党校为末梢，对我国党校读者的行为记录进行采集、分布式计算以及非结构化的数据挖掘与分析，统计分析不同区域不同层次的党员干部的阅读倾向、知识结构、关心要点、知识漏洞，大数据的数据采集、挖掘、分析能够让党校图书馆更好地进行信息整合建设，为我国党校的教学科研更好地提供服务。[4]

本工程年冷、热负荷分别为35.24 万kWh、22.10万kWh，空调冷、热负荷均通过地源热泵机组排入地下土壤，相应地下土壤的得热、冷量分别为41.53 万 kWh、17.18 万 kWh。为保证土壤的吸热、放热量平衡，原则上约有24.35 万kWh 的热量可供应泳池热水。

3)运行问题

泳池全年运行需提供区域内的供冷、供热以及泳池加热等供能服务，考虑到土壤热平衡，地源热泵系统理论上可以提供约160 d 所需的泳池加热量，因此为该区域另外配置一套三集一体冷热源设备。

7 结论

本工程同剧村变电站均建设于公园地块内，且同为地下建筑，因此，设计时需充分考虑通风、空调设备对地形风貌的影响，综合对比了冷水机组+锅炉、风冷热泵系统、吸收式制冷+市政热网、地源热泵系统等方案后，最终确定本工程冷热源的形式为地源热泵系统。

地源热泵+蓄冷蓄热系统是首次运用到雄安地区的变电站附属设施的冷热源形式，随着国家对控制碳排放的要求日益提高，民用建筑领域对供冷供热所使用清洁能源种类也提出了更高要求。合理的系统设计对区域电力供应的安全性十分重要，这需要设计师在方案制定、参数确定、设备选择等方面综合考虑。在项目实施过程中可能还会遇到其他复杂问题，本文旨在针对特定项目的设计思路进行归纳总结，便于其他设计师更重视节能与环保的有关内容，使暖通专业设计能引领行业内能源领域的新发展。

[1]民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB 50736-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]地源热泵系统工程技术规范（GB50366-2009）[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册（第2版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.