廣一水泵廠(chǎng)所研究的建筑處在夏熱冬冷地區(qū)，夏季負(fù)荷明顯偏大。因此為了使地源熱泵系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期高效運(yùn)行，用冷卻塔在熱負(fù)荷高峰期進(jìn)行輔助散熱是一種行之有效的手段。因此本文針對(duì)該建筑設(shè)計(jì)了相應(yīng)的冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)。而冷卻塔與地埋管的組合方式包括串聯(lián)與并聯(lián)兩種形式。串聯(lián)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于控制，并且由于流體經(jīng)過(guò)單一管道，埋管管徑比并聯(lián)系統(tǒng)大，單位長(zhǎng)度管道傳熱性能要高；而且串聯(lián)系統(tǒng)管內(nèi)流速大，易于將系統(tǒng)內(nèi)積存的空氣排出。但正由于管徑大，所以其所需的防凍劑多，投資增加，并且管道阻力較并聯(lián)系統(tǒng)大一些。并聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是管徑小，防凍劑需求量小，阻力較小，但缺點(diǎn)是系統(tǒng)內(nèi)積存空氣排除困難，并且，各環(huán)路流量平衡較為困難。鑒于兩種形式各有優(yōu)劣，本文對(duì)這兩種系統(tǒng)形式都進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)研究。串、并聯(lián)形式的系統(tǒng)示意圖分別如下：

根據(jù)建筑空調(diào)負(fù)荷及機(jī)組額定進(jìn)、出口設(shè)計(jì)水溫差來(lái)確定用戶(hù)側(cè)和埋管側(cè)需求的水泵流量，再根據(jù)經(jīng)濟(jì)比摩阻估算廣一離心泵的揚(yáng)程：

用戶(hù)側(cè)水泵的要求：流量【27.83m3/h】，揚(yáng)程【10.4mH20】；

埋管側(cè)水泵的要求：串聯(lián)系統(tǒng)，流量【36.4m3/h】，揚(yáng)程【16.7mH20】；并聯(lián)系統(tǒng)，流量【36.4m3/h】，揚(yáng)程【11.3mH20】；

所以用戶(hù)側(cè)選用TD65-15/2型水泵一臺(tái)，埋管側(cè)串聯(lián)時(shí)選用TD65-22/2型水泵一臺(tái)，并聯(lián)時(shí)選用TD50-15/2型兩臺(tái)。對(duì)于地埋管的設(shè)計(jì)，工程上多是根據(jù)一些規(guī)范手冊(cè)上的經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)來(lái)完成的為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，往往指標(biāo)值都給的較大，以便有一個(gè)較大的富裕量確保安全。這種做法常常使所配的系統(tǒng)無(wú)法在設(shè)計(jì)狀態(tài)下高效工作，本文用地下環(huán)路專(zhuān)用設(shè)計(jì)軟件GLD來(lái)設(shè)計(jì)地埋管換熱器。

對(duì)于熱泵，廣一水泵廠(chǎng)是將從樣本上所選的機(jī)組性能參數(shù)輸入到熱泵模塊中，命名為Pumpsinglel。然后打開(kāi)垂直井孔設(shè)計(jì)模塊，將負(fù)荷模塊與之連接起來(lái)，對(duì)流體、土壤、U形管的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)布局等進(jìn)行調(diào)整，便可求得地埋管換熱器的設(shè)計(jì)結(jié)果，埋管設(shè)計(jì)結(jié)果可看圖2。

設(shè)計(jì)結(jié)果為：①鉆孔共20根，深度84.9m，5X4布局，間隔4m；②鉆孔直徑130mm，熱阻0.12mK/W；③U形管為1inSDR11，外徑33.4mm，內(nèi)徑27.3mm；④冷卻塔容量為98.4kW，使系統(tǒng)運(yùn)行十年能夠保證土壤冷熱平衡。

根據(jù)GLD的設(shè)計(jì)結(jié)果，冷卻塔選閉式冷卻塔FBN-20，樣本的額定排熱量116kW。其中冷卻水量20m3/h，風(fēng)機(jī)功率0.9kW，風(fēng)量20000m3/h，噴淋泵功率1.1kW，工作水壓0.25MPa。基于典型氣象年氣候參數(shù)利用DEST軟件對(duì)該建筑進(jìn)行了全年的空調(diào)負(fù)荷模擬計(jì)算，并給出了全年的負(fù)荷與干濕球溫度曲線(xiàn)圖。廣一水泵廠(chǎng)在負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定了冷卻塔復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)的形式，然后根據(jù)樣本對(duì)熱泵機(jī)組、水泵選型，最后利用GLD軟件對(duì)地埋管環(huán)路進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，并確定了相應(yīng)輔助散熱設(shè)備冷卻塔的型號(hào)。所得到的結(jié)論主要有以下幾個(gè)方面：

（1）該建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工設(shè)計(jì)符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，屬于節(jié)能型的建筑。

（2）本建筑夏季峰值負(fù)荷為冬季峰值負(fù)荷的1.62倍，由于系統(tǒng)夏季運(yùn)行時(shí)間比冬季要長(zhǎng)，使得冬夏季總負(fù)荷量的差距更加突出，夏季累計(jì)冷負(fù)荷為冬季累計(jì)熱負(fù)荷的2.71倍。

（3）夏季最高溫時(shí)段在5000小時(shí)左右的一段區(qū)間，最高點(diǎn)在4886時(shí)刻，此時(shí)干球溫度為36.21℃，濕球溫度為29.58℃。而過(guò)渡季節(jié)夜間濕球溫度很低，可以考慮在過(guò)渡季啟動(dòng)冷卻塔進(jìn)行輔助散熱。

（4）熱泵機(jī)組根據(jù)建筑負(fù)荷情況以及用戶(hù)側(cè)與熱源的設(shè)計(jì)溫度計(jì)流量進(jìn)行選取。而廣一離心泵則根據(jù)環(huán)路流量及揚(yáng)程進(jìn)行選取。

（5）利用GLD軟件，通過(guò)導(dǎo)入建筑逐月累計(jì)負(fù)荷和設(shè)置土壤與管材物性設(shè)計(jì)計(jì)算地埋管環(huán)路系統(tǒng)，設(shè)計(jì)結(jié)果為20根鉆孔5X4布置，鉆孔深85米；輔助冷卻塔額定設(shè)計(jì)容量為116kW。

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