211 杭州某別墅地源熱泵輻射空調(diào)系統(tǒng)夏季運(yùn)行測(cè)試分析

1、1杭州某別墅地源熱泵輻射空調(diào)系統(tǒng)夏季杭州某別墅地源熱泵輻射空調(diào)系統(tǒng)夏季運(yùn)行測(cè)試分析運(yùn)行測(cè)試分析王蕾，王啟善，朱正勇（浙江省工程物探勘察院杭州310005；)摘要：摘要：為了研究杭州地區(qū)以地源熱泵為冷熱源的輻射空調(diào)的運(yùn)行情況及該系統(tǒng)在杭州地區(qū)的適宜性，本文針對(duì)杭州一別墅地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的夏季工況運(yùn)行進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)對(duì)地埋管換熱量、地盤(pán)管和吊頂毛細(xì)管換熱能力的計(jì)算分析，得出該系統(tǒng)在杭州地區(qū)的運(yùn)行特性，為杭州地區(qū)該系統(tǒng)的推廣提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也

2、為以后的設(shè)計(jì)提供一些建議。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：地源熱泵輻射空調(diào)吊頂毛細(xì)管地埋管換熱量1工程概況1.1工程概況西湖陽(yáng)明谷別墅位于西湖風(fēng)景區(qū)西南邊，之江路北側(cè)，屬旅游度假區(qū)。本別墅共3層，功能區(qū)有臥室、客廳、餐廳、書(shū)房、廚房及衛(wèi)生間等，建筑面積共計(jì)約600多m2。該別墅戶(hù)型復(fù)雜，舒適度及自控要求較高，采用節(jié)能、環(huán)保、舒適性極高的地埋管地源熱泵地板吊頂輻射置換通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。1.2水文地質(zhì)情況根據(jù)鉆探揭露的情況，可將場(chǎng)地地層劃分為2個(gè)工程地質(zhì)層，自

3、上而下描述如下：（1）雜填土：灰黃色，松散，濕。主要由粉質(zhì)粘土組成，含少量的碎石和磚塊。全場(chǎng)分布，厚度約9m，層底深度9m。（2）中風(fēng)化細(xì)砂巖：灰白～青灰色。含石英等礦物，節(jié)理裂隙發(fā)育，層狀構(gòu)造，巖芯呈短柱及長(zhǎng)柱狀，局部碎塊狀。2空調(diào)系統(tǒng)介紹該工程選用地埋管地源熱泵＋輻射地板頂板置換式新風(fēng)的復(fù)合式舒適空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)由室外地埋管換熱系統(tǒng)、冷熱源設(shè)備、室內(nèi)水風(fēng)系統(tǒng)三部分組成。2.1室外地埋管換熱系統(tǒng)本工程設(shè)計(jì)為垂直地埋管換熱系統(tǒng)。根據(jù)場(chǎng)

4、地地質(zhì)揭露共設(shè)9口深80米、直徑110mm的地埋孔（其中有1口井由于安裝原因只下了66米深），孔間距為4～5米，孔內(nèi)埋設(shè)DN32的雙U聚乙烯PE管，并采用泥漿砂土混碎石回填。每組管直接進(jìn)機(jī)房地源側(cè)的集分水器同程布置。2.2冷熱源設(shè)備本工程共采用3臺(tái)地源熱泵機(jī)組作為冷熱源，1臺(tái)全熱回收機(jī)組作置換通風(fēng)用的空氣處理機(jī)的冷熱源，同時(shí)制備別墅的生活熱水；另2臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)地源熱泵機(jī)組作輻射空調(diào)的冷熱源。機(jī)組集中安裝在地下機(jī)房，水泵為一對(duì)一配置。2.3室內(nèi)

5、末端系統(tǒng)該工程室內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng)采用地板吊頂輻射置換通風(fēng)。主臥采用地盤(pán)管輻射加頂板毛細(xì)管輻射，其余的衛(wèi)生間、廚房、臥室及桑拿間等所有的房間都采用地盤(pán)管輻射。輻射地板頂板承擔(dān)房間的主要冷熱負(fù)荷。地盤(pán)管管采用PEX交聯(lián)聚乙烯管外徑為20mm壁厚1.9mm；采用雙回形鋪設(shè)方式，個(gè)別的走廊及衛(wèi)生間采用單蛇形。毛細(xì)管由廠(chǎng)家定做，厚度僅有4.3mm。314:0010121318202115:0010122021191916:0011121719191

6、917:00111216181818測(cè)試時(shí)開(kāi)啟三臺(tái)熱泵主機(jī)，其中一臺(tái)帶熱回收，制冷的同時(shí)回收房間冷凝熱，制取生活熱水。該天室外最高溫度為36.9℃，最低溫度36℃。早上8:00開(kāi)機(jī)，10:00開(kāi)始參數(shù)記錄。數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。1、2、3號(hào)機(jī)組用戶(hù)側(cè)供回水溫差分別為1℃、2℃及0℃，此時(shí)僅1號(hào)熱回收主機(jī)及2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)工作，地源側(cè)供回水溫差為4℃；到11:00時(shí)機(jī)組用戶(hù)側(cè)供回水溫差分別為1℃、5℃及0℃，此時(shí)仍然僅有兩臺(tái)主機(jī)工作，地源側(cè)供回水溫度為4

7、℃，這段時(shí)間由于室外溫度升高，室內(nèi)冷負(fù)荷加大，用戶(hù)側(cè)換熱能力增大；12:00時(shí)，地源側(cè)供回水溫度升高到5℃，主機(jī)用戶(hù)側(cè)的溫差同11:00時(shí)相同；到13:00時(shí)，地源側(cè)供回水溫差升高到6℃，主機(jī)用戶(hù)側(cè)的溫差分別為2℃、5℃和1℃，表明由于室外溫度越來(lái)越高，房間日曬得熱增大，冷負(fù)荷增大，3號(hào)主機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)工作；14:00時(shí)地源熱泵供回水溫差持續(xù)6℃，主機(jī)用戶(hù)側(cè)的溫差分別為2℃、5℃和1℃；15:00時(shí)地源側(cè)供回水溫差下降到5℃，主機(jī)用戶(hù)側(cè)的溫

8、差分別下降到2℃、1℃和0℃，此時(shí)由于室內(nèi)的溫度已達(dá)到控制要求，且室內(nèi)負(fù)荷開(kāi)始降低，3號(hào)主機(jī)壓縮機(jī)卸載，停止工作。16:00時(shí)，地源側(cè)供回水溫差保持在5℃，主機(jī)用戶(hù)側(cè)溫差略有波動(dòng)，分別為1℃、2℃和0℃；直到17:00時(shí)，供回水溫度差保持16:00點(diǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)。綜上所述，在該系統(tǒng)一天的運(yùn)行過(guò)程中，帶熱回收的1號(hào)機(jī)組和標(biāo)準(zhǔn)2號(hào)機(jī)組，一直在運(yùn)行，且用戶(hù)側(cè)供回水差隨著室外溫度的變化呈現(xiàn)響應(yīng)的波動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)3號(hào)機(jī)組僅在11:00及11:00點(diǎn)的時(shí)候，

9、壓縮機(jī)啟動(dòng)工作，其余時(shí)間僅僅是水泵工作。測(cè)試當(dāng)日，杭州市區(qū)最高溫度達(dá)到了39℃，該別墅處于郊區(qū)，室外最高溫度也達(dá)到了36.9℃，達(dá)到了杭州地區(qū)的高溫天氣。主機(jī)有一臺(tái)僅僅在13：00和14：00時(shí)工作，且這樣的高溫天氣持續(xù)時(shí)間并不是很長(zhǎng)，說(shuō)明該系統(tǒng)的夏季工況運(yùn)行時(shí)，可在很長(zhǎng)的供冷段內(nèi)，僅僅運(yùn)行1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組。4.3室內(nèi)地盤(pán)管供冷能力分析通過(guò)計(jì)算，幾個(gè)支路的供冷能力隨時(shí)間的變化如圖4：測(cè)試房間供冷能力比較00.511.5210:0011

10、:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00時(shí)間換熱量（KW）閣樓毛細(xì)管供冷能力主臥地盤(pán)管供冷能力兒子房地盤(pán)管供冷能力視聽(tīng)室地盤(pán)管供冷能力圖4地埋管及毛細(xì)管供冷能力比較由圖4可知，幾個(gè)房間地盤(pán)管的供冷量的變化趨勢(shì)基本是一致的。四個(gè)回路的地盤(pán)管和吊頂毛細(xì)管的供冷能力均在12：00時(shí)達(dá)到最高峰值。在15：00，由于之前三個(gè)主機(jī)都工作，室內(nèi)溫度已達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，3號(hào)機(jī)組的壓縮機(jī)停止工作，2號(hào)機(jī)組的供回水溫度差很小，地盤(pán)管