湖州南浔区文化艺术中心剧院地源热泵系统设计

哆第三届巾l 目地源热泵i j 业高层论坛论文集湖州南浔区文化艺术中心( 剧院)地源热泵系统设计徐伟强1 毛霞丽2 潘军3：1 、2 埃美圣龙( 宁波) 机械有限公司；3 中联·程泰宁建筑设计研究院擒要：鼻工程寿捌簏m t 通空调啊日，其中集中盂中央空调采用垂直地埋营+ 冷却譬辅助丧热的滩奢式地泺热摹革兢。谴计充分孝麝T 奉1 崔的空调女荷特点气蔬粗* ，空调分E ，自琦控翻等固, t 。目前，蕾秉境B 援 运行节靛性盘好，熹际空调最果争业主干舟蔫意关键诃：捌魔，王甚通且，垂直地理蕾，冷却# 德鲁式地瓣熟襄l 兢1 工程曩况本工程为湖州南异匠政府投资开发的小型多功能性剧院，建筑面积约为4 8 0 0 m2 为多层公共建筑，建筑高度1 915 m ，其中地下一层，地上二层，局邬四层。地下一层主要为变电所，水泵房制冷机房、空调机房等设备用房，地上部分主要为观众厅( 由地座和楼座组成，共设有766 个座位，井具备声控制、光控制电影放映、大型晚会、自控表决系统等现代化设施) 、舞台( 设主舞台和两个侧舞台) 化妆间、排练室、休息室，排练斤办公室等。数选用夏季空调计算干球温度：3 5T C夏季空调日平均干球温度：3 16 “ C夏季空调室外计算温球温度：2 79 夏季通凤计算温度：3 24 冬季空调计算干球温度：01 冬季通风计算干球温度：0 0 “ C冬季采暖计算干球温度：一2 2 E冬季室外计算相对湿度：8 2 2 2 室内设计参数见表2 一I 。2 3 、设计所采用的标准丑规范采暖通风与空气调节设计规范G B 5 0 0 1 92 0 0 3建筑设计防火规范G B5 0 0 1 6 2 0 0 6公共建筑节能诖计标准G B 5 0 1 8 9 2 0 0 5“剧场建筑设计规范J G J5 7 2 0 0 0* 民用建筑隔声减噪设计规范* G B J l l 88 8“城市区域环境噪声标准G B 3 0 9 6 9 52 ，设计依据3 、空谭系统设计21 、室外i 殳计参数：按杭州市的标准气象参3 1 、设计范围殛冷热负荷* A 积第三届中国地源热泵行业高层论坛论文集l ·_圈3 。1l 内设计参囊夏季冬季新风量噪声评价曲线房间名称 m 3 h ·pN R温度相对湿度温度相对湿度观众厅2 56 51 83 02 02 5舞台2 66 51 83 03 02 5排练厅2 66 51 83 53 02 5门厅2 66 51 81 04 0 d B ( A )办公、会议2 66 51 83 53 04 0 d B ( A )化妆2 66 52 03 53 05 0 d B ( A )声、光控制室2 66 01 83 05 0 d B ( A )卫生间换气1 0 次h水泵房换气4 6 次h变配电间3 5按照发热量计算根据建设单位的意见并结合本工程的建筑功能特点，采用如下设计：二四层的办公、排练、化妆和服装采用VRF ( 变制冷剂流量的小型集中空调系统) ，一层的化妆、候场与观众席等采用集中式中央空调，舞台控制室、音响控制室、技术用房等工艺性房间采用分体空调。经专业软件进行逐时负荷计算可知：本工程总的尖峰冷负荷为7 8 0 k W ，冷负荷指标1 6 2 5 W m 2 ，尖峰热负荷为3 8 0 k W ，热负荷指标7 9 2 W m 2 ，其中集中式中央空调系统的冷负荷为6 8 0 k W ，热负荷为2 5 0 k W 。3 2 、集中式中央空调系统冷热源选择本工程位于浙江省湖州市，从气候分区看属于主办：J ；I 曩承办：量蝗嗍彝想熙曙G C E S 土二生也! !第三届中国地源热泵行业高层论坛论文集翟夏热冬冷地区，空调冷负荷远大于热负荷，因此我们设计采用垂直地埋管+ 冷却塔辅助散热的混合式地源热泵系统：在夏季，由地埋管和冷却塔共同散热；在冬季，全部由地埋管吸热。根据计算，我们设计采用2 台GSG 4 6 0 ASB 型螺杆式水源热泵机组( 单机制冷量4 8 2 KW ，单机制热量4 9 8 KW ) 作为系统冷热源，夏季制冷，冬季制热( 夏季供、回水温度为7 1 2 ，冬季供、回水温度为4 5 4 0 ) 。热泵机组安装在地下室制冷机房内。3 3 、集中式中央空调水系统设计本工程水系统采用一次泵变流量双管制系统，配置自立式压差平衡阀和全自动定压排气装置。整个系统根据各区域特点及使用功能划分为K 1 K 4四个子系统：其中K l 系统负责展示厅、门厅等；K 2系统负责舞台、侧台、贵宾休息室、化妆间等，K 3 系统负责池座；K 4 系统负责楼座；各子系统均采用异程式连接。3 4 、集中式中央空调风系统设计3 4 1 、观众席共有座位7 6 6 个，其中池座6 0 3个，楼座1 6 3 个，观众座位高差达1 0 m ，常规的气流组织设计难以满足要求。经多次方案比较，并参考国内外一些大型剧院的设计，我们决定采用置换通风方式，即利用座位底下送风，在座位上空集中回风及排风。这样做的好处是：首先，由于座位送风速度极小且送风紊流度低，可保证人体区域风速低于0 1 5 m s ，不产生吹风感；其次，新鲜清洁空气直接由座椅送入人体区域，这样就可以保证人体处于一个相对清洁的空气环境中，从而有效地提高了工作区的空气品质，同时由于实现了分层空调，节省了能耗。由于楼座与池座高差较大，存在温度梯度且顶棚内有射向舞台的灯具散热，若它们合用一个空调系统，在冬季楼座温度会偏高，因此楼座与池座的空调系统分开设置：分别采用一台组合式空调机组，机组设于地下室的空调机房里，夏季采用二次回风，避免了再热。冬季为一次回风，过渡季节采用全新风。楼座空调系统在冬季可以少加热，甚至在不加热的情况下加大新风量，就可以满足空调区域的温度要求。图3 1 为观众席空调通风原理图。3 4 2 、舞台采用上( 侧) 送风，下回风的分层空调方式。会议模式采用喷口送风，演出模式为散流器上送风，两个模式通过电动风阀手动切换，空调机组设在地下室空调机房内。3 4 3 ，前厅及展示厅采用上( 侧) 送上回方式，采用电动变流型风口、旋流风I E I 或喷口。3 4 4 、办公室、化妆室等小房间采用风机盘管+ 独立新风的空调方式。4 室外换热系统设计4 1 、土壤热物性测试对于地埋管地源热泵系统设计来说，土壤热物性参数是基础性的依据，是系统设计经济和可靠的前提。我们专门在设计前对建筑物周边埋管区域的土壤进行了热物性测试：钻凿换热测试孔1个，下管材料选用PE 管，下管形式为单U 型管，管径De 2 5 ，下管深度8 5 m 。通过对测试数据分析得出：测试孔岩土的初始温度为2 0 3 。C ，平均导热系数为1 8 9 W ( m ·K ) 。4 2 、全年动态负荷计算经专业软件进行逐时负荷计算可知：本工程集中式中央空调系统的冷负荷为6 8 0 KW ，热负荷为2 5 0 K W 。4 2 1 、全年逐时热负荷的计算由于热负荷稳定传计算方法计算，参考“负荷频率表法”空调系统总能耗计算原理，所以全年逐时热负荷可由下式计算丁一7 R = R ：型：! 瓦一2 ：主办。j j I l 篓承办：罢堕§j 晕嘿袅F 黔曙觜譬 6 C E S ! ：吐t 蛙第三届中国地源热泵行业高层论坛论文集1 1B o r e h o l eD e s i g nP r o j e c tR e p o r t ··2 0 1 0 ··4 - 3 0P r o J e c tN m w ：南浔区文化艺术中心( 剧院 L o a d s 胁：黼区姚貅似例枷岬晰：2 0 1 0 - 4 - 2 9C a l c u l a t i o nR e s u l t sC O O L I N GH E A l 】N G。一T o t a lL e n 掣h ( m ) ：1 2 5 2 2 80 0、jB o r e h o l eN u m b e r ：2 0 02 0 0。；B o r c h o l e L e n g t h ( m ) ：6 2 6 0 0。jG r o u n dT e m p e r a t u r ec l m n 8 e ( 。C ) ：+2-00I I h i t 珈H ( o C ) ：3 2 O1 0 O1 7 正tO u t l e t ( 。C ) ：3 7 0P e a kL o a dO c w ) ：q 1 0 02 5 0 OT o e dI 艋tC a p a c i t y 取忉：秘¨8465P e 畦D e m d ( k 、) ：7 3 4乞5H e a tp u m pC O P ：& 84 0S y s t e mC O P ：9 34 0S y s t e mF l o wR a t e ( U m i n ) ：2 1 6 5 47 9 6 1I n p u tP a r a m e t e r sF 一F l u i dS e l l!F l o w ：1 1 20 J u u n ) ，3 5 k WG r o u n dT m n p e r a U r e ：2 0 3 。C聊l | i d ：l O a W a t e rT h e r m a lC o n d u c t i v i t y ：1 8 9W ( m * K )S p e c i f i cH e a t ( 印) ：4 1 8 0k J ( K * k S )T h e r m a lD i f f u s i v i t y ：0 0 5 0m “ 2 d a yD e n s i t y ( r i m ) ：9 9 9 6k g ，m 3匿。，P 7 - 一弱P i p e T y p e ：1i n ( 2 5 姗)R a d i a lP i p eP l a c e m e n t ：A v e r e 学 F l o wT y p e ：T u r b u l e n t - S D R UB o r e h o l eD i a m e t e r ：1 3 0 0 咖P i p eR e s i s t m K e ：O 0 6 1m * K WG r o u tT h e r m a lc 锄由c t i v i l y ：2 0 0W I ( m * K )U - T u b ec o n 矗s e r a d o e ：S i n s l eB o r e h o l eT h e r m a lR e s i s t a n c e ：0 1 3 9m + l r P a t t e r n胁蛐gT i m eP m 4 m lE x t r a k W翟V e r t i c a lG r i dA n - m g m e 吐1 0x2 0P r e d i c t i o nT i m e ：1 0 0y e a r sl u m p P o w e r ：0 0 k WB o r e h o l eS e p m l i o n ：4 0mI J o 鸭T e r mS o i lT 蜘串盯曲聃o ：C o o l i 蟾T 脚玎p 啪中：0 0k WB o r e h o l e sp e rP a r a l l e lC i r c u i t ：1C 圳z n g ：2 2 9 。Cc o o i h , sT o w e r F a a ：0 0k W F i x e dL e n s t hM o d e0 厅H e a t z n g ：2 0 3 。CA d d i t i o n a lP o w e r