安庆师大资源环境学院一行调研新能源汽车动力电池厂房项目
发布时间：2019年09月27日 浏览：191次
9月26日下午，安庆师范大学资源环境学院受安庆市住建局委托，对安庆市可再生能源进行调研(安庆新能源汽车动力电池厂房工程名列其中)，学院韦教授一行莅临指导。安庆皖江高科建筑安装工程有限公司副总马健、第三项目部生产经理余永根、地源热泵系统中标单位安徽郁金香新能源科技有限公司项目经理邢甘霖陪同调研。马健副总介绍了项目的建设情况，邢经理全面介绍了地源热泵系统的施工程序以及该系统在节约能源方面的优点。宾主双方就新能源未来发展进行了深入探讨。
下面简要说明一下本项目地源热泵系统优化设计理念：
一、什么是地源热泵
地源热泵是一种利用浅层地热资源实现既可供热又可制冷且节能环保的中央空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移，通常地源热泵消耗1kWh的能量，可以为用户输送4kWh以上的热量或冷量。浅层地能温度常年保持在18℃左右，作为在冬季供热和夏季制冷的最佳冷热源。即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖。夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去，并且能常年保证地下温度的均衡。
地源热泵中央空调系统与传统冷却塔加锅炉中央空调系统综合节约能源约40%。
2、地源热泵空调系统冬季供暖工作原理
项目由安庆皖江高科建筑安装工程有限公司投资建设，建筑为生产组装新能源汽车动力电池的工业厂房。位于安庆市经济技术开发区，建筑物主厂房三层，辅助办公楼三层，总建筑面积约37568m2，厂房高度约15m，设计采用地源热泵中央空调系统。
项目效果图
2、 地源热泵系统设计优化说明
本项目总体设计是在合肥新能源汽车动力电池生产厂房基础之上，结合本项目建筑特点和实际使用情况，保留了原设计优点的同时，对系统运行节能、室内环境健康、设备选型合理、施工工艺可靠和使用维护便捷等方面进行深层次设计优化。
（1）主要设备选型设计优化：
设备选型比较表
注：经过设备选型优化在满足系统原有制冷量、制热量不变的基础上，减少设备总装机功率623kw。
（2）系统运行模式设计优化：
注：①优化设计后系统运行模式更加细化，每种运行模式与原设计相比系统运行效率更高；
②在不同的季节根据室内不同的负荷需求，选择最佳节能运行模式，并可实现远程智能化管理。
（3）空气调节系统设计优化
（一）原设计存在的不足：
① 生产车间14台组合式空调机组采用定风量送风系统，无法根据室内负荷需求，调节送风风量，造成负荷过剩。
② 每台组合式空调机组只对回风口进行回风温度检测，依据回风温度调节机组循环水量进行送风温度控制。此方案存在机组回风口温度与车间实际温度变差较大；调节循环水量控制送风温度，反馈延时长，系统反应慢等问题。
③ 每台组合式空调机组新风混合比例采用定量(送风量的12%)或定时控制，对室内生产区域实际空气质量无检测，容易造成室内空气质量下降或新风比例过大增加能源消耗。
（二）优化设计
①将生产区域每层分为东西两个区域，三层共六个分区。每个区域中心设置一个环境质量监测器，分别对本区域的空气温度、湿度和CO2浓度进行实时检测和显示。同时将各区域环境温度、湿度和CO2浓度数据传输给能源管理系统。
②在原有控制系统增加能源管理模块：对地埋换热器各区域地下温度场进行实时监测；对室内各生产区域空气温度、湿度和和CO2浓度以及室外环境空气温度、湿度和和CO2浓度进行实时监测；根据以上检测数据进行系统最佳运行模式的选择，调整各区域的能量分配，控制热泵机组、输送水泵和组合式空调机组的启停和运行状态。同时，能源管理系统还具有数据远传等通讯功能。
③生产车间14台组合式空调机组全部采用变风量送风系统，能源管理系统根据各生产区域实际负荷需求，对每台机组进行变风量输送和循环水量调节，在达到室内负荷需求的同时，降低系统运行费用和不必要的机械磨损，延长设备的使用寿命。
④每台组合式空调机组新风控制由能源管理系统根据室内各区域和室外空气质量数据实时控制每台空调机组的新风比例，在确保室内空气质量的同时，减少过剩负荷的能源消耗，降低系统运行费用。
（4）施工工艺设计优化
原设计由于项目场地受限，所有地埋管井均设计在建筑物内地下。地埋钻井、开挖、埋管、回填与建筑基础结构和一层地面关系紧密，容易造成安全和质量隐患。交叉施工相互干扰，工艺复杂，质量管理要求高，施工进度慢，并且地埋管线无法维护。
根据本工程现场条件对地埋设计进行调整，将所有地埋管井调整到建筑外围的绿化带和道路地下，避免了与建筑基础结构和室内地面的相互干扰和交叉施工，消除了安全和质量隐患，缩短施工周期，保证施工进度。并方便水平管线的维护。
（5）控制系统设计优化
本项目控制系统在原有设计基础上增加一下功能：
① 增加智慧新能源管理平台根据室内负荷需求、室外环境参数和地下温度场数据选择系统最节能运行模式（包括热泵机组、循环水泵、冷却塔和组合式空调机组的全系统联动调节）
② 增加生产车间三层六个分区和室外环境监测（包括温度、湿度和）功能
③ 增加14台组合式空调机组根据室内温湿度变频调节送风量功能
④ 增加14台组合式空调机组根据室内CO2浓度PID调节新风混合比例功能
⑤ 增加运行数据实时记录、存储和统计功能，具有与企业智能化管理平台对接实时通讯功能
⑥ 可增加远程无线通讯功能，传输空调机房视频图像、系统节能分析图表和实时监控数据等。
综上所述，通过优化设计：
* 设备配置更合理；
* 运行模式更节能；
* 室内环境更健康；
* 能源管理更智能；
* 操作维护更便捷。
下面简要说明一下本项目地源热泵系统优化设计理念：
一、什么是地源热泵
地源热泵是一种利用浅层地热资源实现既可供热又可制冷且节能环保的中央空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移，通常地源热泵消耗1kWh的能量，可以为用户输送4kWh以上的热量或冷量。浅层地能温度常年保持在18℃左右，作为在冬季供热和夏季制冷的最佳冷热源。即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖。夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去，并且能常年保证地下温度的均衡。
地源热泵中央空调系统与传统冷却塔加锅炉中央空调系统综合节约能源约40%。
二、地源热泵工作原理
1、地源热泵空调系统夏季制冷工作原理
2、地源热泵空调系统冬季供暖工作原理
三、安庆新能源汽车动力电池厂房地源热泵项目优化设计
1、 项目概况项目由安庆皖江高科建筑安装工程有限公司投资建设，建筑为生产组装新能源汽车动力电池的工业厂房。位于安庆市经济技术开发区，建筑物主厂房三层，辅助办公楼三层，总建筑面积约37568m2，厂房高度约15m，设计采用地源热泵中央空调系统。
项目效果图
2、 地源热泵系统设计优化说明
本项目总体设计是在合肥新能源汽车动力电池生产厂房基础之上，结合本项目建筑特点和实际使用情况，保留了原设计优点的同时，对系统运行节能、室内环境健康、设备选型合理、施工工艺可靠和使用维护便捷等方面进行深层次设计优化。
（1）主要设备选型设计优化：
设备选型比较表
| 设备名称 | 原有设计 | 优化设计 | ||
| 地源热泵机组 | 冷/热量:1390kw/2086kw 功率:486kw |
2台 | 冷/热量:1927kw/1930kw 功率:324kw |
1台 |
| 冷/热量:917kw/962kw 功率:169kw |
1台 | |||
| 冷水热泵机组 | 冷量:1043kw;功率:243kw | 1台 | 冷量:1907kw;功率:335kw | 1台 |
| 冷却塔 | 流量:500m3/h;功率:15kw | 1台 | 流量:500m3/h;功率:15kw | 1台 |
| 流量:250m3/h;功率:7.5kw | 1台 | |||
| 空调循环泵 | 流量:200m3/h;扬程:32m 功率:30kw |
3台 | 流量:365m3/h;扬程:33m 功率:45kw |
2台 |
| 流量:100m3/h;扬程:32m 功率:15kw |
2台 | 流量:175m3/h;扬程:33m 功率:30kw |
1台 | |
| 流量:120m3/h;扬程:45m 功率:18.5kw |
1台 | |||
| 地源循环泵 | 流量:400m3/h;扬程:32m 功率:55kw |
3台 | 流量:425m3/h;扬程:32m 功率:45kw |
2台 |
| 流量:200m3/h;扬程:32m 功率:30kw |
2台 | 流量:205m3/h;扬程:32m 功率:22kw |
1台 | |
| 冷却塔循环泵 | 流量:425m3/h;扬程:26m 功率:37kw |
2台 | 流量:425m3/h;扬程:26m 功率:37kw |
2台 |
| 流量:215m3/h;扬程:26m 功率:22kw |
2台 | |||
| 总装机功率 | 1700.5kw | 1077.5kw | ||
（2）系统运行模式设计优化：
| 季节 | 原设计运行模式 | 优化设计运行模式 | ||
| 工作模式 | 输入功率 | 工作模式 | 输入功率 | |
| 夏季 制冷 |
地源机组2台+冷水机组1台 | 1482kw | 地源机组2台+冷水机组1台 | 1112kw |
| 地源机组1台+冷水机组1台 | 911kw | 地源机组(大)+冷水机组1台 | 891kw | |
| 地源机组(小)+冷水机组1台 | 653kw | |||
| 地源机组2台 | 1134kw | 地源机组2台 | 635kw | |
| 冬季 供暖 |
地源机组2台 | 1134kw | 地源机组2台 | 635kw |
| 地源机组1台 | 567kw | 地源机组(大) | 414kw | |
| 地源机组(小) | 221kw | |||
| 春秋 | 地埋直接换热 | 45kw | 地埋直接换热 | 18.5kw |
②在不同的季节根据室内不同的负荷需求，选择最佳节能运行模式，并可实现远程智能化管理。
（3）空气调节系统设计优化
（一）原设计存在的不足：
① 生产车间14台组合式空调机组采用定风量送风系统，无法根据室内负荷需求，调节送风风量，造成负荷过剩。
② 每台组合式空调机组只对回风口进行回风温度检测，依据回风温度调节机组循环水量进行送风温度控制。此方案存在机组回风口温度与车间实际温度变差较大；调节循环水量控制送风温度，反馈延时长，系统反应慢等问题。
③ 每台组合式空调机组新风混合比例采用定量(送风量的12%)或定时控制，对室内生产区域实际空气质量无检测，容易造成室内空气质量下降或新风比例过大增加能源消耗。
（二）优化设计
①将生产区域每层分为东西两个区域，三层共六个分区。每个区域中心设置一个环境质量监测器，分别对本区域的空气温度、湿度和CO2浓度进行实时检测和显示。同时将各区域环境温度、湿度和CO2浓度数据传输给能源管理系统。
②在原有控制系统增加能源管理模块：对地埋换热器各区域地下温度场进行实时监测；对室内各生产区域空气温度、湿度和和CO2浓度以及室外环境空气温度、湿度和和CO2浓度进行实时监测；根据以上检测数据进行系统最佳运行模式的选择，调整各区域的能量分配，控制热泵机组、输送水泵和组合式空调机组的启停和运行状态。同时，能源管理系统还具有数据远传等通讯功能。
③生产车间14台组合式空调机组全部采用变风量送风系统，能源管理系统根据各生产区域实际负荷需求，对每台机组进行变风量输送和循环水量调节，在达到室内负荷需求的同时，降低系统运行费用和不必要的机械磨损，延长设备的使用寿命。
④每台组合式空调机组新风控制由能源管理系统根据室内各区域和室外空气质量数据实时控制每台空调机组的新风比例，在确保室内空气质量的同时，减少过剩负荷的能源消耗，降低系统运行费用。
（4）施工工艺设计优化
原设计由于项目场地受限，所有地埋管井均设计在建筑物内地下。地埋钻井、开挖、埋管、回填与建筑基础结构和一层地面关系紧密，容易造成安全和质量隐患。交叉施工相互干扰，工艺复杂，质量管理要求高，施工进度慢，并且地埋管线无法维护。
根据本工程现场条件对地埋设计进行调整，将所有地埋管井调整到建筑外围的绿化带和道路地下，避免了与建筑基础结构和室内地面的相互干扰和交叉施工，消除了安全和质量隐患，缩短施工周期，保证施工进度。并方便水平管线的维护。
（5）控制系统设计优化
本项目控制系统在原有设计基础上增加一下功能：
① 增加智慧新能源管理平台根据室内负荷需求、室外环境参数和地下温度场数据选择系统最节能运行模式（包括热泵机组、循环水泵、冷却塔和组合式空调机组的全系统联动调节）
② 增加生产车间三层六个分区和室外环境监测（包括温度、湿度和）功能
③ 增加14台组合式空调机组根据室内温湿度变频调节送风量功能
④ 增加14台组合式空调机组根据室内CO2浓度PID调节新风混合比例功能
⑤ 增加运行数据实时记录、存储和统计功能，具有与企业智能化管理平台对接实时通讯功能
⑥ 可增加远程无线通讯功能，传输空调机房视频图像、系统节能分析图表和实时监控数据等。
综上所述，通过优化设计：
* 设备配置更合理；
* 运行模式更节能；
* 室内环境更健康；
* 能源管理更智能；
* 操作维护更便捷。
