某住宅小區中央液態冷熱源環境系統采暖方案

劉岳棟

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

1 我國能源結構現狀

我國能源結構現狀為以煤炭為主，石油為輔，天然氣、水、電、風力、核電還不具備規模性，投入使用量很少，然而這些資源并非取之不盡、用之不竭的，瘋狂的開采后終會枯竭，所以節約能源、大力發展新能源的利用已成為了我國的一項基本方針。

2 工程概況

本工程位于太原市區濱河西路中段西側。為太原市新建高檔住宅小區，總建筑面積50．2萬m2，其中:高層住宅1號樓～17號樓總建筑面積為48．27萬m2，別墅區總建筑面積為19．3萬m2。需總熱負荷為21 616 kW。現擬利用太原市北中部污水處理廠中水作為供暖熱源，通過中央液態冷熱源環境系統進行能量的采集、提升和釋放，以滿足小區冬季采暖系統的需求，系統具有環保、節能、經濟、安全等顯著特點。

3 供暖熱源系統方案

3．1 設計參數(太原市)

1)室外設計參數。冬季采暖室外計算溫度－11℃。冬季室外平均風速2．6 m/s。

2)室內設計參數。住宅臥室、客廳、餐廳20℃。住宅廚房15℃。住宅衛生間25℃。

3．2 能量采集系統

能量采集系統是中央液態冷熱源環境系統的重要組成部分，它是能量提升系統能否安全、穩定、可靠、經濟運行的根本保證。

本工程利用太原市北中部污水處理廠中水，因中水源充足、水溫適合、距離近等優越條件，尤其適宜。

太原市北中部污水處理廠處理量8萬t/d。本工程需中水2 980 m3/h，每天運行按 24 h計算，全天需中水總量為71 520 m3(約7．2萬t)。中水量能夠滿足系統需求。

3．3 能量提升系統

根據本住宅小區建筑戶型分類，高層住宅樓總建筑面積48．27萬m2，需熱負荷21 099 kW，別墅區總建筑面積19．3萬m2，需熱負荷517 kW。高層住宅樓選用HD1600B地能熱泵機組16臺，標準制熱量為1 481 kW/臺，選用HD800B地能熱泵機組4臺，標準制熱量740 kW/臺，熱媒供回水溫度65℃～55℃，機組總制熱量26 656 kW，別墅區選用HT760A地能熱泵機組2臺，標準制熱量729 kW/臺，熱媒供回水溫度50℃～40℃，總制熱量1 458 kW，可以滿足該工程所需熱負荷。建水源熱泵機房，設5個供水系統，由4臺HD1600B地能熱泵機組和1臺HD800B地能熱泵機組組合為一個供水系統，這種組合分成4個供水系統，按原設計的室外管網分設高區供水系統與低區供水系統，分別送至每棟高層住宅樓。由2臺HT760A地能熱泵機組組合為一個供水系統，專供別墅區。

3．4 能量釋放系統

本住宅小區末端系統已經施工完畢，中央液態冷熱源環境系統均利用現有末端系統進行能量釋放，滿足建筑物供暖要求。其中:高層住宅樓室內原設計為散熱器采暖系統且實際選用散熱器標準散熱量大于原設計散熱器標準散熱量;別墅區室內原設計為低溫熱水地板輻射采暖系統。

3．5 機房位置及土建要求

1)機房面積1 000 m2，其中1層為500 m2，地下1層500 m2，層高均為3．6 m。2)機房無需考慮供暖設施。3)機房通風按換氣次數6次/h計算。4)機房自來水流量按8 m3/h計算，入口壓力為0．2 MPa，經軟化后補入軟水箱，利用全自動補水定壓機組對系統進行補水定壓。5)機房地面需構筑排水溝，溝上蓋網格板，需DN100排水管，排入下水管道。

3．6 總用電量估計

總用電負荷為10 416．4 kW。

4 熱源末端情況分析

1)別墅區部分。a．現有末端系統情況。現有末端系統為分戶獨立采暖系統，各戶系統均為低溫熱水地板輻射供暖，總立管采用異程下分式，每層設分集水器一套，戶內管道為PB管。系統設計供回水溫度為50℃～40℃。b．利用中央液態冷熱源環境系統負荷，現有末端系統供熱能力分析。中央液態冷熱源環境系統(HT760A地能熱泵機組)供回水溫度為50℃～40℃，現有末端系統要求供回水溫度為50℃～40℃，現有末端系統供熱能力沒有變化，滿足要求。

2)高層住宅部分。a．現有末端系統情況。現有末端系統為共用立管的分戶獨立采暖系統，共用立管采用異程下分式，采暖干管沿地下1層梁底敷設，立管分設高低區系統，各單元立管設于集中水暖管井內，并預留熱計量裝置。戶內采暖系統形式為下供下回雙管同程式采暖系統。室內散熱器實際采用鋼制(高頻焊)翅片管散熱器。戶內管道為PB管，管道埋于墊層內。系統設計供回水溫度為75℃～55℃。b．利用中央液態冷熱源環境系統負荷，現有末端系統供熱能力分析。中央液態冷熱源環境系統供回水溫度為65℃～55℃，供水溫度低于原設計供水溫度，溫差減小，同等條件下散熱器散熱量衰減10．5%，但由于實際選用了比原設計標準散熱量大的鋼制(高頻焊)翅片管散熱器，在一定程度上彌補了水溫的不足，經反復計算，實際選用散熱器散熱量可滿足原設計房間熱負荷。

3)結論。中央液態冷熱源系統在考慮了原有設計負荷及實際施工情況的前提下，能夠基本滿足小區的供熱要求，欠缺的是高層住宅樓部分由于供回水溫差的減小導致系統水量增大，需對外網進行局部改造，技術上基本可行。

5 經濟分析

本工程中央液態冷熱源系統機房總造價為35 851 990元(具體各項費用不再一一羅列)，小區平均造價為71．4元/m2，相比較集中供熱的入網費及其他供熱方式的初投資費用要低20%～30%，另外還有運行費用低、使用壽命長、無污染等優點。

6 結語

本工程采用的中央液態冷熱源環境系統由能量采集系統、能量提升系統及能量釋放系統組成，通過專門的能量采集設備從污水處理廠的中水中獲得低位熱能，經換熱器傳遞給能量提升裝置，制取高位熱能，滿足小區采暖設備的需求。重要的是不僅充分利用了污水處理廠中水中的低位熱能，而且沒有造成二次污染，既經濟又安全，為國家節約了能源，為甲方節省了投資，不失為一項值得推廣的供暖方案，而且在為人們提供舒適的室內環境的同時，也為我國下一步能源結構的調整做出應有的貢獻。

［1］GB 50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范［S］．

［2］陸耀慶．實用供熱空調設計手冊［M］．北京:中國建筑工業出版社，2007．

［3］馬最良，姚 楊．民用建筑空調設計［M］．北京:化學工業出版社，2003．