◎项目设计负责人简介——《西藏军区取暖工程》 戎向阳:男,1964年12月出生,1984年毕业于重庆建筑工程学院(现重庆大学)供热与通风专业。中国建筑西南设计研究院副总工程师,中国勘察设计协会建筑环境与设备常务委员,四川省制冷学会常务理事兼空调与热泵委员会副主任委员。主持设计了多项大、中型空调采暖项目,内容涵盖民用建筑的各个领域。参与或负责了国家“十一五”科技支撑项目《长江上游地区地表水水源热泵系统高效应用关键技术研究与示范》、《适应成都气候的地(水)源热泵关键技术与配套产品研究与示范》等多项科研项目。
戎向阳:男,1964年12月出生,1984年毕业于重庆建筑工程学院(现重庆大学)供热与通风专业。中国建筑西南设计研究院副总工程师,中国勘察设计协会建筑环境与设备常务委员,四川省制冷学会常务理事兼空调与热泵委员会副主任委员。主持设计了多项大、中型空调采暖项目,内容涵盖民用建筑的各个领域。参与或负责了国家“十一五”科技支撑项目《长江上游地区地表水水源热泵系统高效应用关键技术研究与示范》、《适应成都气候的地(水)源热泵关键技术与配套产品研究与示范》等多项科研项目。
工程概况
“西藏军区取暖工程”是国家军委为改善驻藏官兵的生活条件而下达实施的一项“温暖工程”。工程地点分散,广泛分布于拉萨、日喀则、山南、林芝、昌都等地及其所辖的县城。所有建筑均为已建建筑,建成时间从上世纪80年代至本世纪初。建筑围护结构热工性能较差,外墙普遍为200~300mm水泥砌块,外窗为单层木窗或单层钢窗。方案论证阶段设计方提出围护结构节能改造方案,但由于建设经费与改造时间的限制,最终仅对海拔4000m以上建筑的围护结构进行节能改造。
由于西藏的特殊条件及部队自身的要求,除军区、军分区大院建筑相对集中外,各团级、旅级单位的建筑均具有体量较小、分布广的特点。建筑普遍为1~3层的多层建筑,最高建筑为4层。
2003年至2006年按成都军区及西藏军区的计划,对驻藏部队的营区陆续进行采暖改造。每年按计划当年设计、当年施工、当年验收并投入使用,2006年11月通过中国人民解放军总后勤部基建营房部组织的总验收。
截至2006年共完成采暖改造面积约70万㎡,其中在52.13万㎡的营房采暖工程中利用地下水水源热泵系统作为采暖热源。整个采暖工程的总造价约24亿元,其中地下水水源热泵系统的综合单位造价约为3300元/kW(含抽水井及回灌井投资)。
设计思路
西藏地区常规能源缺乏,空气含氧量低。使用燃油(煤)锅炉燃烧不充分,燃烧器容易“结碳”,锅炉使用寿命短,烟尘污染大。
拉萨地区电力供应相对充足,向拉萨等地区供电的是西藏主要的电网即藏中电网。该电网供电以水电为主,约占其总发电量的3/4。其中主要的水电站羊卓雍湖水电站发电量占总发电量的一半。截至2002年,因用户消费能力所限,羊卓雍湖水电站发电量仅达到其装机容量的60%,整个藏中电网年售电量也只占年发电量的80%。
2002年拉萨市电业局出台了政策,对进行“煤、油锅炉改电锅炉”的供暖项目在配套电力工程设计和改造费用上予以优惠;对改造后的电锅炉(含电热设备)用电执行0.3元/kWh的优惠电价;对已进行“一户一表”改造的居民用户,月用电量100kWh以内按0.4元/kWh收费,超过部分执行0.17元/kWh的优惠电价。该政策的实施使得西藏特别是拉萨地区电锅炉大量使用,能源使用效率非常低。随着西藏经济水平的发展,电力供应紧张的局面日益显现,至2004年拉萨市冬季出现大量限电现象。
鉴于西藏地区常规能源匮乏,太阳能资源及地下水资源相当丰富的特点,在采暖热源方案确定时,进行了详细的技术经济比较。图1为采用燃油锅炉、太阳能集热系统、地下水水源热泵系统作为采暖热源时的系统造价比较。由于建设投资的限制,大面积采用太阳能集热系统无法实现。而各工程所在地的地层均属于第四系河谷冲积层,各地
的岩性特征十分相似;表层(约1.5~2m)为粉土,表层以下为砂夹卵石层(约50~60m),含水丰富,渗透性强,地下径流速度快,冬季地下水温一般在11℃左右,对浅表地下水利用提供非常有利的条件。
在初投资的方面,地下水水源热泵系统高于燃油热水锅炉,但按2004年度西藏各地的能源执行价格为基准,投资增量部分的回收期约在5年左右。图2、3分别为两种能源形式的能耗状况与运行费用的比较。
通过比较,采用地下水水源热泵系统作为西藏地区的采暖热源,投资适中,能源利用效率得到大幅提高,年运行费用大幅下降,同时大大减少了CO2、NOx的排放。
因此,整个工程中绝大部分项目均采用地下水水源热泵系统作为采暖热源;局部电力无法保证的偏远地区则采用太阳能被动利用与燃油热水炉相结合的能源形式,少量电力则由柴油发电机提供。
案例解析
采暖系统设计参数(一级)
冬季气候特点(二级)
工程所在地大多处于海拔高度大于3500mm的高海拔地区,冬季大气压一般低于700hPa,那曲地区更低于600hPa,仅为低海拔地区的60%。
大部分地区冬季采暖室外计算温度在-5℃以下,那曲地区甚至低至—20℃。冬季室外相对湿度较低,最冷月平均相对湿度一般低于40%,拉萨、日喀则更低于30%。拉萨的日平均相对湿度甚至低至10%。
冬季日照率特别高,大气透明度好,太阳辐射照度大,连晴时间长。这些地区冬季日照率一般高于70%,日喀则更高达80%以上,是全国冬季日照率最高的地区。以一月份水平面平均日太阳辐射照度为例,拉萨是16.556MJ/(㎡.d),那曲、狮泉河、昌都等地区的这一参数也能达到12~14MJ/(㎡.d)。大气晴朗指数拉萨为0.768,其他城市除西藏的那曲、狮泉河等地区外,大多不超过0.7,最低的仅仅稍高于0.2 。
西藏地区的采暖期普遍较长,各主要地区的采暖度日数(HDD18)分别为:拉萨:3553.0 (℃•d),林芝:3273.6 (℃•d),昌都:3852.6 (℃•d),那曲:6607.1 (℃•d)。
室内设计参数(二级)
根据高原低气压、低氧气分压力、低湿度的特点,确定室内采暖设计温度为16℃。 采暖系统设计参数(二级)
采暖供回水温度为:65/55℃,地下水侧的供回水温度为:11/5℃。
热负荷指标(一级)
整个项目平均建筑面积采暖热负荷指标为: 51.8 W/ ㎡,平均采暖面积热负荷指标为:103 W/ ㎡。
采暖系统组成(一级)
在本工程设计中,为了尽量提高能源利用效率,水源热泵机组选用了满负荷及部分负荷状态下能效比(COP)均较高的高温型机组,清华同方等品牌的共72台水源热泵机组在本工程中得以应用。
转自: http://nt.shejis.com/2008/0729/article_8776.html