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1、冰蓄冷和地源热泵系统设计实例 摘要:简要介绍了冰蓄冷及地源热泵技术及其各自的优缺点，并通过工程实例将二者有机结合，通过工程实例证明二者结合不仅能够保持各自的优点还能克服各自独立应用的缺点。冰蓄冷联合地源热泵技术在实现电网移峰填谷的同时，能够节省运行费用，减少设备容量，节能减排效果明显。关键词:冰蓄冷地源热泵节能中图分类号：TE08文献标识码：A0引言冰蓄冷与地源热泵技术均起源于国外，目前在发达国家，60%以上的建筑物都已使用冰蓄冷技术。在美国地源热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。从美、日、韩
2、等国家应用的情况看，冰蓄冷技术在空调负荷集中、峰谷差大、建筑物相对聚集的低区或区域都可推广使用。7随着常规能源的紧缺，以及由于常规能源引起的各类环境问题，使得人们越来越关注潜在的能源危机。因此必须采用节能新技术来降低能耗。而我国建筑方面的能耗占总能耗中的很大一部分，其中空调就占了30%以上。主要从节约能源、保护环境的角度出发，将高效节能的地源热泵系统和冰蓄冷空调系统联合起来，在夏季冷负荷大的地方采用地源热泵联合冰蓄冷系统进行制冷。目前我国每年新建建筑面积约20亿平方米，其中，城市新增住宅建筑和公共建筑约8亿～9亿平方米，为冰蓄冷技
3、术的推广应用提供了巨大市场。冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量，它代表着当今世界中央空调的发展方向。削峰填谷、平衡电力负荷，改善发电机组效率从而提高能源的利用效率、减少环境污染，降低总电力负荷，减少电力需求从而减小机组装机容量、节省空调用户的运行费用。它代表着当今世界的中央空调发展方向。地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，7地源热泵进行能量转换的供暖空调系统，属经济
4、有效的节能技术。地源热泵的冷热源温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。在制热制冷时，输入1KW的电量可以得到4-5KW以上的制冷制热量。运行费用每年每平方米仅为18——26元，比常规中央空调系统低40%左右。在瑞士、瑞典、奥地利、丹麦等国家，地源热泵（土壤换热器）技术利用处于领先地位，地埋管土壤换热器热泵得到了广泛的应用。1
5、设计实例天津某低碳产业园总建筑面积50000平方米，利用原有工厂企业转换到以创意设计、文化旅游、总部办公为主，实现由生产型向综合服务型的功能转换，通过间空间设计艺术与经典工业建筑结构相融合，体现低碳减排、节能环保等产业元素。设计日冷负荷4478.8kW，冰蓄冷比例取日负荷的10%,23点到次日7点为蓄冰时间，每天蓄冷量为4200kWh，其余由热泵机组提供。根据负荷情况选用两台1962.4kW的螺杆式地源热泵机组，一台制冷量为623.4kW的双工况螺杆式冷水机组，冷冻水供、回水温度为6/13℃，地埋管供、回水温度为35/30℃，共需
6、打井646口，地埋管采用双U型高密度聚乙烯管，有效孔深120m，埋管间距5m。7在地埋管地源热泵机组的选择上，根据不同区域建筑物的基本状况进行设备的选择。因此在机组选择的时候,如果按照冷负荷标准选择机组,则会导致机组的制热能力大大超出建筑物的热负荷需求,造成机组投资和运行的浪费;而若按照热负荷标准选择,则会出现夏季制冷量不够,故可以按照冬季热负荷标准进行选择,以冰蓄冷空调系统作补充。这样不仅可以降低地热换热器的初投资,而且还可以实现地源热泵机组的间歇运行,有利于土壤温度场的有效恢复。此外,冰蓄冷技术只能应用于夏季空调季节,起到“削
7、峰填谷”的作用,但却无法在冬季供暖;而地源热泵技术虽然可以供暖制冷,但却无法在夜间电力低谷时蓄冷,起到平衡电网负荷的功效。因此,地源热泵和冰蓄冷技术的联合运行,既可使用户使用到冬季廉价的地热能资源,又可使用户使用到具有良好舒适性的冰蓄冷空调制冷。这样既减轻了采用常规能源带来的环境压力,还为平衡电网负荷做出了贡献,可谓一举多得。本工程地源热泵与冰蓄冷空调联合运行系统，采用部分负荷蓄冰，制冷主机和蓄冰设备为串联方式。该蓄冰制冷系统与地源热泵机组并联使用，夏季直接供应6℃冷冻水。在夏季夜间电力低谷时段制冰系统将冰蓄满，白天电价高峰时段融
8、冰供冷，融冰量通过改变乙二醇泵频率控制，各工况转换通过电动阀门开关制动切换。部分负荷蓄冰系统的控制，除了保证蓄冰工况与供冷工况之间的转换操作以及空调供水或回水温度控制以外，主要应解决热泵主机和蓄冰装置之间的供冷负荷分配问题。本工程按照地源热泵优先供
