方燕燕　朱炜亮　刘晓华

(常州市规划设计院,江苏 常州　213002)



常州地区地源热泵空调系统适用建筑的研究

方燕燕朱炜亮刘晓华

(常州市规划设计院,江苏 常州213002)

结合常州地区办公、商业和酒店三类建筑的实际案例，从经济性、节能性和可靠性三方面将冷水机组加锅炉方案和地源热泵方案进行了比较，得出了最适用于地源热泵空调系统的建筑类型。

建筑类型，地源热泵，空调系统，适用性

0　引言

地源热泵空调系统是可再生能源的一种，可有效节约空调和采暖能耗，在大型公建的应用上有很大的节能潜力，但应用中也存在很多问题，若不分地域和建筑特性盲目利用，会造成冷热不平衡等问题。地源热泵系统工作原理是将地源作为储能体，进行冬季吸热夏季散热的动态平衡，因此必须确保寿命周期内冷热相互平衡，才能使系统保持长期、高效运行[1]。

地源热泵系统在建筑中是否适用，需综合考虑建筑使用功能、负荷特性、占地面积等多种因素。大型公共建筑主要分为办公建筑和商场建筑，其次是酒店类建筑。因此本文以这三类建筑为主进行分析。

1　经济性分析

建筑物的空调系统冷热负荷和建筑类型紧密相关。不同功能的建筑，如办公楼、商场、酒店等，由于使用时间、人员密度、散热设备开启时间等因素不同，其单位面积冷、热负荷指标、负荷强度和负荷的持续时间不同，土壤的恢复程度也不同，冷热不平衡率的指标要求也不同。

从初投资和运行费用两方面对不同建筑类型的不同空调方案进行比较分析。

初投资概算内容：包括地源热泵冷热源机房系统、地埋管系统冷水机组+燃气锅炉冷热源机房系统。因末端太多，且两种方案末端系统相近，故末端不在初投资考虑范围内。方案的回收期比较如表1所示。

表1　各类建筑回收期比较

根据表1可以看出，对于三种不同类型的建筑，地源热泵空调系统的初投资都是高于冷水机组加锅炉，而运行费用则都是低于冷水机组加锅炉形式，而且回收期都在7年以内，三类建筑的回收期排序为商业建筑>办公建筑>酒店建筑。

2　节能性分析

电位接地端子板连接。第一级限压型SPD连接相线铜导线最小截面面积为16 mm2，SPD接地端连接铜导线最小截面面积为25 mm2，第二级限压型SPD连接相线铜导线最小截面面积为10 mm2，SPD接地端连接铜导线最小截面面积为16 mm2。SPD应安装牢固，其位置及布线正确。

3　结语

雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一，其危害性虽大，但可以预防。只有严格执行国家防雷规范和标准，科学设计、精心施工，才能最大限度地预防和减少项目所在地雷击事故的发生，任何单位和个人都不能存有侥幸心理。本文以枝江市气象局防雷工程整改项目为依托，创造性地利用局地雷暴资料和地闪资料分析结果优化防雷设计方案，作为一份完整的工程案例，值得借鉴。另外，进一步的优化设计，有待继续研究。

[1]李祥超，姜翠宏，赵学余.防雷工程设计与实践[M].北京:气象出版社,2010.

[2]匡本贺.核电站前期建设工程项目中的综合防雷技术与应用[J].湖北气象，2006(2)：31-34.

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[4]吴大中.计算机房的防雷工程设计[J].电气应用,2009(11):54-57.

[5]叶卫华.南尖岩景区山庄防雷工程探析[J].浙江气象,2011(2):43-45.

[6]徐国轩.中小学校防雷工程的设计与实现[J].湖北气象，2012(2):42-44.

[7]GB 50601—2010，建筑物防雷工程施工与质量验收规范[S].

经济性与节能性是紧密相关的，三类建筑每平方米节约标煤量的多少排序为：酒店建筑>办公建筑>商业建筑。

使用地源热泵系统不仅可以节约标准煤量，还可以减少SO2，NOX，TSP(烟尘)排放量，减少对大气的污染和温室效应。地源热泵空调系统相对传统空调系统可大量减少污染物排放量，使用地源热泵系统更节能环保。

3　可靠性分析

常州地区冷负荷大于热负荷，空调负荷以冷负荷为主，散热量与吸热量不平衡。故在实际设计过程中应结合常州地区建筑类型进行合理分析[3]。

3.1建筑负荷总量的累计效应特性

利用HDY-SMAD4.0对三类建筑进行全年逐时动态负荷分析，不同功能建筑总量的累积效应分析如图1所示。

负荷总量的累积效应如式(1)所示，CL值越大，负荷总量的累积效应越显著。

CL=WL/WR

(1)

式中:CL——负荷总量的累积效应特性参数；

WL——全年逐时累积冷负荷；

WR——全年逐时累积热负荷。

由图2可以看出：CL商业>CL办公>CL酒店。故CL值最大的商业建筑不宜采用地源热泵系统。

3.2建筑负荷强度的变化特性

负荷强度即为冷热负荷的大小，可以把负荷的持续时间与状态紧密联合起来[5]。用供暖期(或供冷期)建筑逐时负荷的单位面积平均值Cq来表征负荷强度，即:

(2)

其中，Qh为建筑逐时负荷，kW；Cq值越大，表明向土壤释放或提取的热量越多。不同类型建筑逐时负荷平均值大小见图3。由图3可知，办公建筑负荷强度较小，商业建筑和酒店建筑的负荷强度都较大。

3.3建筑负荷的持续特性

负荷的持续性是指建筑的空调系统在一个周期内连续运行的时间。在建筑逐时负荷强度变化较为稳定的前提下，负荷的持续性越强，对地埋管换热器的换热效果越不利[6]。

酒店类建筑负荷的持续性较强，商场类建筑其次，办公类建筑负荷的持续性较弱。

故从可靠性三个方面来分析三类不同建筑对地源热泵系统的适应性情况见表2，表中2分代表十分适合，1分代表比较适合，0分代表不适合。

表2　不同建筑类型在可靠性上对地源热泵系统的适应性汇总

表3　不同建筑类型对地源热泵系统的适应性汇总

由表2可以看出，在可靠性方面，三类建筑对地源热泵系统的适应性为：办公建筑>酒店建筑>商业建筑。

故从经济性、节能性、可靠性三方面分别分析了办公类、商业类和酒店类建筑对地源热泵系统的适应性情况，进行汇总如表3所示。

由表3可以看出，三类不同建筑对地源热泵系统的适应性情况为：酒店建筑>办公建筑>商业建筑。

4　结论与建议

通过本文分析，使用生活热水的酒店建筑最适合采用地源热泵空调系统，但是因为酒店建筑全天运营的特点，其空调系统必须全天连续运行，这就需要持续向土壤散热，导致土壤热积累严重，故建议采用冷却塔辅助制冷的方式让土壤源热泵系统间歇运行，可有效地提高热泵机组的运行效率，降低系统能耗，减少运行费用，使地源热泵系统长期、高效运行。

参考文献：

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[2]DGJ 32/J 96—2010，公共建筑节能设计标准[S].

[3]董菲,倪龙.浅层岩土蓄能加浅层地温能才是地源热泵可持续利用的低温热源[J].暖通空调,2009,39(2):70-72.

[4]王勇.动态负荷下地源热泵性能研究[D].重庆：重庆大学，2006.

[5]U.Desider,N.Sorbi.Feasibility study and numerical simulation of a ground source heat pump plant,applied to a residential building[J].Applied Thermal Engineering,2011(31):3500-3511.

[6]许磊.夏热冬冷地区地源热泵技术的应用研究[D].南京：南京理工大学，2013.

Abstract: For actual case analysis of Changzhou on three kinds of buildings as office, commercial and hotel, compared with chiller plus boiler program and ground source heat pump program, to analyze economic, energy efficiency and reliability of the three aspects, come to the best suited building type for the use of ground source heat pump system.

Key words: building type, ground source heat pump, air conditioning system, applicability

On optimization of design scheme for lightning proof projects

Yu Xiaoyao

(Changde Meterology Bureau, Changde 415000, China)

Taking the reconstruction program of the lighting proof project in Zhijiang Meterological Bureau as the example, the paper analyzes the lightning environment background of the program according to the thunderstorm and ground flashes in the city, and illustrates the protection design measures of the direct lightning and lightning induction, so as to reduce the occurance of the lightning disasters.

lightning proof project, direct lightning, lightning induction, lightning strip

Study on applicable building in Changzhou of ground source heat pump system

Fang YanyanZhu WeiliangLiu Xiaohua

(Changzhou City Planning and Design Institute, Changzhou 213002, China)

1009-6825(2016)25-0138-03

2016-06-24

方燕燕(1986- )，女，硕士，工程师

TU831

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