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动态负荷下洗浴中心采用热泵供冷供暖的节能分析

'动态负荷下洗浴中心采用热泵供冷供暖的节能分析'
动态负荷下洗浴中心采用热泵供冷供暖的节能分析太原理工大学环境科学与工程学院 杜震宇,岳晓敏摘要 以实际洗浴中心利用热泵供热供冷为例,运用清华大学DEST软件对建筑采暖季 与空调季的逐时负荷进行模拟,同时合理规划洗浴废水的节能利用,并与常规电制冷与锅炉 供暖进行技术经济分析,结果表明在本工程中利用热泵系统结合洗浴废水具有明显的节能效 果。关键词逐时负荷热泵 洗浴废水节能1、 工程概况该建筑为太原市某洗浴中心,由两个单体建筑组成,1#楼为东西走向,地上建筑面积 3952平米,该建筑地上三层,均为宾馆客房(65个标间),地下一层,为地下车库。2#楼为 南北走向,地上建筑面积4153平米,该建筑地上三层,一二层为洗浴用房,个别房间为办 公室,三层为客房(28个标间),地下一层,为地下车库。2、 供冷供暖方案设计根据建筑功能要求,本建筑设计采用空调系统夏季供冷,冬季供暖。室内风系统以楼层 划分系统,各层均采用风机盘管+独立新风系统,各房I'可根据负荷与建筑功能设置风机盘管, 新风由楼道内设置新风机组处理室外新风经由风管送入各个房间。3、 建筑冷热负荷计算分析3.1建筑参数设定:表建筑构件选取做法传热系数屋面水泥砂浆20mm.钢筋混凝土 200mm.聚苯乙烯46mm,水泥砂浆20mm0.592内墙水泥砂浆20mm,碎石或卵石180mm,水泥砂浆20mm2.569外墙水泥砂浆20mm,重砂浆粘七370mm,膨胀珍珠岩60mm,水泥砂浆20min0.592外窗普通中空玻璃(中空9nini)3.9室内参数设定:室内参数依据公共建筑节能设计规范确定3.2为分析空调系统全年能耗,本设汁进行了建筑全年负荷模拟汁算,通过对建筑物热过程 的动态模拟,即根据室内设计参数,室外逐时的气象参数(选用太原市典型气候年的气象参 数作为计算依据),利WIDEST软件作全年的逐时模拟,从而得出1#, 2#楼的全年建筑能耗。 本文仅截取采暖季(11.2飞.26)和空调季(6. T8.30)的计算数据如下图:采暖季逐时热负荷统计图(图一)采暖季逐时热负荷分布OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO5 0 5 0 5 0 53 3 2 2 1 1O4238082O2526021O8011440360数空调季逐时冷负荷统计图(图二)空调季逐时冷负荷分布400. 00350.00300.00250.00200. 00150.00100. 00360720 1080 1440 1800 216((MM)50. 000. 000小时数3.3计算结果分析1、 用传统的典型日法计算空调负荷,会导致计算结果偏大,而DEST软件采用逐时各个房 问负荷的叠加,更为客观的反映了整个建筑逐吋空调负荷的实际值。根据以上数据可以看115, 全年逐吋最大热负荷为320. 30kW,出现在12月22 口 8时。热负荷指标为40W/m\全年逐时 最大冷负荷为337. 05kW,出现在7月13 B 15时,冷负荷指标为42W/m2o2、 由于DEST软件调用典型气候年的气象参数进行计算,因此可以模拟整个建筑全年空 调负荷的变化情况,从而为考察机组的实际运行情况提供了参考取采暖季(11.2~3.26)的计算数据,统计如下表(表二)热负荷区间(KW)小时数在整个釆暖季的比例(%)占最大热负荷的比例240?320401.1满负荷160-24035710.375%负荷80-160104430.050%负荷0?80203958.625%负荷 取空调季(6.广& 30)的计算数据,统计如下表(表三)冷负荷区间(KW)小时数在整个空调季的比例(%)占最大热负荷的比例253-337341.6满负荷168?25325411.675%负荷84-16868231.250%负荷0~84121455.625%负荷根据以上统计数据可以看出,空调负荷长期处于最大负荷的25%~50%的区间。4洗浴废水节能利用4.1根据调查发现,洗浴中心目前存在以下问题:1、 洗浴污水直接排入下水道,浪费了大量的热量,还增加了水体热能,带来热污染。內2、 冬季用锅炉供热,夏季靠电制冷,耗能比较大。3、 排污收费制度开始实行,洗浴中心对大量的污水不加处理而直接排放,造成排污费用的 增加。⑶4.2根据洗浴中心日运行情况可知,该洗浴中心日耗水量为300t,每天运行16个小时,如 果能回收浴室排水25°C温差(35°C?10°C)的热暈,则该系统所能回收的废热量可用下式计 算:Q0=e*l/O.86*G*Atf410-一由于各种损耗而导致的实际废热水流量系数。収0.93G一-洗浴废水的质量流量,3OOt/d△t-一供回水温差,25°C计算得该系统一天所能回收的废热量Q回为8110kW/d,其可回收的热量是相当大的。 图三米暖季典型日(12. 22B)逐时热负荷分布0123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23350. 00300. 00250. 00200. 00150.00100. 000. 0050. 00上图为该建筑采暖季最冷日的负荷分布图,计算得该日总热负荷为4188. 27KW.由此可 见,单从负荷角度來考虑,洗浴废水完全可以满足该建筑冬季的采暖要求,具体设计详见五, 运行方案分析。因此,夏季洗浴废水可以用于热水锅炉的预热,冬季洗浴废水可直接作为热泵的一次侧 热源。5运行方案说明5」燃气锅炉+电制冷螺杆机运行方案冬季选用一台燃气热水锅炉作为空调热源,由以上计算数据得出,冬季最大负荷为 320. 30kW,初选一台CWNSO. 35-95/70-YQ-II燃气锅炉,其额定供热量为0. 35MW,用气量(天 然气)40. 1立方米/小吋。夏季选用一台螺杆制冷机作为冷源,螺杆机选用开利30HXY110A,额定制冷量为335kW,额定 功率69kW,另选择一台逆流式冷却塔CDBNL3-60,额定功率1. 5kW,冷却水流量60立方米/小 时。5.2热泵运行方案本建筑可以充分利用建筑周围地下水,以及洗浴废水实现1#, 2#楼的供冷供暖需求。选用一台山东贝莱特公司提供的GSIIP310II型地源热泵机组,其名义制冷量310RW,名义 制热量394kW.压缩机选用半封闭螺杆压缩机(能量控制25%~100%),制冷额定功率59. 6kW, 制热额定功率88. lkW.机组制冷量及压缩机的耗功标定工况:冷却水进水温度1LC.出水温度29°C,冷冻水进 水温
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