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污水源热泵空调系统在住宅小区的应用
同济大学邓波龙惟定沈列丞白玮
[摘要]该项目以污水再生水作为水源热系系统的热源和热汇。分析介绍了污水源
热泵系统流程、各个子系统、系统的控制、负荷模拟计算、经济性分析及苏境评价等。
[关键词]污水源热泵再生实际负荷的分析研究经济性低品位
污水源热泵冷暖中央空调是以污水为主要能源,辅以电能,通过将再生水(污水处理
厂处理后的二级排放水)不易利用的低位能量开发利用,使其变成可利用的高位能。它不
仅能满足冬季供暖,夏季供冷的需求,还可以同时解决卫生热水的供应问题,具有一机三
用的功能特性。由于采用了污水低品位热能,通常情况下,输人1kW电能可获得5kW以上
的冷量或4kW以上的热能,因此污水源热泵的运行费用和初投资大大低于传统的供热供冷
图1水源热系中央空调系统的工作原理图
夏季:制冷量Q3=Q1-Q2
(1)
冬季:制热量Q=Q+Q2
(2)
Q-向水体的排热量(夏)或从水体的吸热量(冬);
Q3-制冷量(夏)或制热量(冬)。
针对江南地区某小区采用污水源热泵集中空调系统的方案设计及系统研究过程分项阐述如
下:
1.项目简介及设计范围
江南地区某小区距污水处理厂不到二公里。其中北区包括住宅和商业用房,总建筑面
积149000m2;南区包括住宅、商业用房、会所和幼儿园,总建筑面积189000m2。该小区被
小区引河分为南区和北区。
本次暖通专业方案设计范围为住宅及商业、会所、幼儿园的冷暖热三联供系统。小区
冷暖热三联供系统由再生水源系统、冷热站系统、室外管网系统、室内管网系统、户内末
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端系统五部分组成。考虑由两个冷热站集中实现住户的区域供冷、区域供热、集中生活热
水三大功能。考虑到空调冷热水管穿越小区引河的不便、室外管线太长引起空调能量输送
能耗增加等因素,故南北区各设一个冷热站。
2.设计内容
(1)根据本工程实际情况,所有住宅区域和公共建筑均设集中空调系统,北区冷热源站
选用两台热回收型污水源热泵机组(每台制冷量1081.6kW,热回收量为1433.2kW)和两台
污水源热泵机组(每台制冷量2274.1kW,制热量为2558.8kW)作为空调冷热源和生活热水
热源,南区冷热源站两台选用热回收型污水源热泵机组(每台制冷量1081.6kW,热回收量
为1433.2kW)和三台污水源热泵机组(每台制冷量2274.1kW,制热量为2558.8kW)作为
空调冷热源和生活热水热源,机组均置于室外独立的地下一层冷热源站内。污水源热泵机
组冷冻水进、出水温度为12℃/6℃,空调热水进、出水温度为40℃/45℃,生活热水出水温
度为60℃;热源、热汇拟采用就近污水处理厂提供的再生水,再生水经自动自清选过滤器
和电子水处理仪供污水源热泵机组使用,其夏季进出口温度均为25℃/30℃,冬季进出口温
度均为15℃/10℃。
(2)住宅采用风机盘管空调系统,不设独立的新风系统。每户管井回水总管上设置冷热
量计量装置,达到分户计算的目的。
(3)商场、会所和幼儿园等区域的大空间空调系统采用低速单风道全空气系统。小空间
均采用风机盘管加新风系统,新风处理机组分层设置在每层的新风空调机房内。
(4)所有空调设备控制系统均接入BAS。
3.实际运行负荷的分析研究
笔者应用do2.0软件模拟分析研究小区实际运行负荷的成果分项列出如下。本次负荷
模拟分析研究工作是结合本项目的实际工程情况并参考上海地区已竣工的冷、暖、热三联
供住宅小区实际运行情况进行的。
(1)负荷即时变化情况研究
本项目典型房型共10个,本文仅以D房型为例列出。
根据上海市某采用集中供冷、暖、热住宅小区的实际运行情况的统计分析,现将该小
区全年负荷计算设为“全供冷期”(每年6月1日到10月31日)和“全供热期”(每年
11月1日至次年3月15日)2个阶段进行分别计算。
D2户型全供冷期逐时冷负荷(6月1日~10月31日)
食
1000
0
4
721
16811921
21812401
2641288
3121
3361
小时数(h)
图2该户型全供冷期逐时冷负荷
(注:上图中横坐标“小时数”表示以6月1日姿晨0:00为1起点,依次累加)
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