桂林某景區(qū)溶洞自然冷源利用可行性分析

劉義軍

摘要：針對(duì)桂林某溶洞常年空氣潮濕涼爽，洞口正與酒店大廳連接，考慮到能源的充分利用，考察分析將自然冷源洞中冷空氣、洞中地下水利用起來用于酒店客房冷氣供應(yīng)的可行性，特對(duì)自然冷源利用進(jìn)行可行性分析論證。

Abstract： In view of the humid air in a cave in Guilin， the hole is connected with the hotel lobby. Considering the full utilization of energy， the feasibility of utilizing the cold air in the natural cold source hole and the groundwater in the cave for the air-conditioning of hotel rooms is investigated and analyzed and the feasibility analysis of natural cold source utilization is proved.

關(guān)鍵詞：景區(qū)溶洞;自然冷源;水源熱泵;可行性分析

Key words： scenic cave;natural cold source;water source heat pump;feasibility analysis

中圖分類號(hào)：TU831.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）29-0125-02

0? 引言

節(jié)能環(huán)保是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容和方向。生態(tài)環(huán)境惡化、能源需求緊張日趨明顯是全球面臨的新挑戰(zhàn)。大力應(yīng)用綠色能源、清潔能源，降低環(huán)境污染水平，降低能源消耗，走可持續(xù)發(fā)展道路是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能環(huán)保的有效路徑。桂林地區(qū)擁有豐富的地表和地下水資源，可大力推廣利用水源熱泵空調(diào)/熱水系統(tǒng)。本文針對(duì)桂林某溶洞常年空氣潮濕涼爽，洞口正與酒店大廳連接，考慮到能源的充分利用，考察分析將自然冷源洞中冷空氣、洞中地下水利用起來用于酒店客房冷氣供應(yīng)的可行性，特對(duì)自然冷源利用進(jìn)行可行性分析論證。

1? 工程概況

桂林某大酒店地處桂林市郊區(qū)臨桂縣城中部黃金地段，是一個(gè)集旅游觀光，酒店餐廳、商貿(mào)服務(wù)為一體的綜合性開發(fā)項(xiàng)目，酒店一層為大廳和商鋪，二層為餐廳，三至六層為客房（規(guī)劃為三星級(jí)酒店客房標(biāo)準(zhǔn)）總建筑面積約為8000m2，其中客房面積約為2500m2，建筑層高：一、二層為4.5m，三到六層為3.0m，酒店后就是頗具開發(fā)旅游潛力的桂林某溶洞，洞中景觀奇特，空氣潮濕涼爽，洞口正與酒店大廳連接，充分考慮到自然冷源的充分利用，節(jié)能減排，降低酒店經(jīng)營成本，特對(duì)自然冷源利用進(jìn)行可行性分析論證。

2? 氣候自然條件

2.1 氣候條件

桂林市位于廣西東北部，東經(jīng)110°，北緯25°，平均海拔150m，夏熱冬冷，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候。境內(nèi)氣候溫和，光照充足，熱量豐富，雨量充沛，無霜期長，夏長冬短，四季分明，雨熱基本同季。年平均相對(duì)濕度為73～79%。春季（3月～4月）溫度適中，相對(duì)濕度過大;夏季（5月～10月）空氣溫度較高，多以濕熱為主;秋季（11月～12月）溫度適中，濕度較適宜;冬季（1月～2月）氣溫一般為6～15℃，濕度較適宜。夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度33.9℃，濕球溫度27℃;冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度0℃。市全年氣候濕潤，年平均相對(duì)濕度為73～79%。每年的3～4月份空氣相當(dāng)潮濕，空氣相對(duì)濕度可達(dá)到90%以上。

2.2 實(shí)地考察

2.2.1 溶洞內(nèi)空氣參數(shù)的測定

2.2.2 溶洞氣容量及酒店送風(fēng)量估算

溶洞長約800m，根據(jù)溶洞體積估算冷氣容量約為：15000m3，酒店客房面積約2500m2，即使以每平方米120W負(fù)荷指標(biāo)計(jì)算，酒店客房空調(diào)負(fù)荷約為Q=2500m2×120W/m2=300000W=300kW，據(jù)計(jì)算，2500m2的酒店客房如采用全空氣系統(tǒng)供冷量，則需要循環(huán)處理的空氣量為50000m3/h，其狀態(tài)參數(shù)為t=13～18℃，Ψ=60%。

3? 溶洞冷空氣利用可行性分析

3.1 溶洞冷空氣利用分析

關(guān)于溶洞冷氣利用是否可行的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是：①溶洞是否具備足夠的產(chǎn)冷能力;②溶洞中冷空氣濕度很大，除濕是否可行;③降溫則需要巨大的風(fēng)量，要求的風(fēng)管截面在實(shí)際施工中是否能實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)考察情況要滿足酒店客房供冷，需要狀態(tài)參數(shù)為t=13～18℃，Ψ=60%的循環(huán)風(fēng)量50000m3，如采用溶洞冷氣作為冷源（t=21～23℃，Ψ？叟86%）供冷，則需要的循環(huán)空氣量要達(dá)到250000m3/h，而容量只有15000m3，這樣溶洞中換氣次數(shù)要高達(dá)16.7，在這一換氣次數(shù)下，溶洞中冷氣保證不了原來的狀態(tài)參數(shù)，即不具備足夠的產(chǎn)冷能力。即使可以源源不斷提供狀態(tài)參數(shù)為t=21～23℃，Ψ？叟86%的冷空氣，250000m3/h的空氣循環(huán)量相對(duì)于2500m2的酒店客房來說是相當(dāng)巨大的，則具體施工中所形成的風(fēng)道截面將相當(dāng)大，而現(xiàn)有的客房樓層層高滿足不了施工要求。此外，一般游客對(duì)景區(qū)的環(huán)境舒適要求很高，溶洞作為旅游景觀，其洞內(nèi)空氣循環(huán)次數(shù)達(dá)16.7，甚至更高，而且由于洞內(nèi)通道截面大小不一，洞內(nèi)空氣流動(dòng)組織狀態(tài)很難達(dá)到平衡，這直接影響到游客的舒適感，將對(duì)旅游客流量造成不良影響。

3.2 溶洞冷空氣輔助措施分析

如果采用噴淋式冷卻補(bǔ)充冷源是否可以滿足需要，噴淋式冷卻降溫的原理主要是利用噴射方式使水形成霧狀，而與空氣充分接觸，通過水蒸汽的蒸發(fā)吸收潛熱而使周圍空氣溫度下降，由于受水的溫度、環(huán)境溫度與空氣飽和程度的影響，空氣只能降2～3℃，所以設(shè)想逐使用噴淋式方式使空氣不斷降溫是行不通的。還有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是如何除濕，考慮到洞中空氣的狀態(tài)參數(shù)，只能采取冷卻除濕的方法，這必須增加除濕設(shè)備購置的投入。另一個(gè)方面，因?yàn)槔枚粗械睦淇諝馇疤峋褪遣荒芷茐亩粗械淖匀痪坝^，通風(fēng)管道只能采取地埋式，由于風(fēng)道的截面很大，土建施工的投入將是一筆不少的投入。

3.3 溶洞冷空氣利用結(jié)論

利用溶洞內(nèi)的冷氣完全承擔(dān)酒店客房的負(fù)荷是不現(xiàn)實(shí)的，為了達(dá)到酒店的客房的空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，建議采用水源熱泵機(jī)組提供人工冷源，可以考慮使用熱回收機(jī)組為酒店提供生活熱水。為了充分利用現(xiàn)有的溶洞冷氣資源，可將溶洞冷氣作為空調(diào)新風(fēng)引入，并采用排風(fēng)引流方式，將溶洞與酒店主樓連成一體，可將其構(gòu)成一個(gè)較大的自然通風(fēng)系統(tǒng)，而且經(jīng)過新風(fēng)機(jī)組可以解決洞內(nèi)空氣除濕問題，既節(jié)能有降低初投資，一舉兩得。

4? 溶洞地下水冷源利用可行性分析

4.1 溶洞地下水利用分析

關(guān)于溶洞地下水利用是否可行的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：①看是否具備足夠的地下水水量，可以進(jìn)行嚴(yán)密的現(xiàn)場泵水試驗(yàn);②檢測地下水質(zhì)情況，可進(jìn)行采樣分析。

據(jù)實(shí)測，溶洞入口往里287m處，有一段敞開式地下河寬1.2m，長6.2m，水流速度0.3m/s，水溫22.1℃左右，此為溶洞又一自然冷源，地下水資源豐富，地下水位淺、水質(zhì)清潔，水溫較高，水溫穩(wěn)定。開采所形成的漏斗很穩(wěn)定，并且漏斗面積較小，漏斗中心水位最大埋深在1.17～4.57m之間，漏斗區(qū)水位基本穩(wěn)定?？梢圆捎玫叵滤礋岜孟到y(tǒng)，熱泵可一機(jī)三用，除夏季供冷，冬季供熱外還能提供生活熱水，特別是為提供春夏季節(jié)的生活用熱水所消耗的能量只是機(jī)組運(yùn)行工況發(fā)生改變時(shí)（冷凝溫度升高）而多消耗的能量。系統(tǒng)的運(yùn)行成本還可大幅度降低，運(yùn)行節(jié)能效果會(huì)比較明顯。

4.2 水源熱泵系統(tǒng)技術(shù)分析

水源熱泵系統(tǒng)分為地下水源熱泵系統(tǒng)和地表水熱泵系統(tǒng)，以地下深井水，或地表的河流或湖泊等水源作為熱源或熱匯來對(duì)建筑物進(jìn)行供熱或制冷的技術(shù)。地下水源熱泵是最為廣泛的一種地源熱泵技術(shù)，具有占地面積小、布局緊湊，造價(jià)相對(duì)較低，不會(huì)造成地面沉降，系統(tǒng)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，技術(shù)成熟、易于推廣。地表水源熱泵系統(tǒng)，屬于一種清潔的可再生能源技術(shù)。水的熱容量大，是比較理想的傳熱介質(zhì)，可以作為較理想的熱源，設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵，平均可以運(yùn)行費(fèi)節(jié)約可達(dá)30～40%;冬季供暖時(shí)制熱效率可達(dá)3.5～4.4，同電鍋爐相比，節(jié)能明顯;冬季應(yīng)用地表水源熱泵避免了空氣源熱泵冬季運(yùn)行時(shí)結(jié)霜的問題;供熱、供冷、供熱水可以同時(shí)進(jìn)行，最大限度地利用水能量，提高能源利用率。

桂林屬于夏熱冬冷地區(qū)，地下水資源豐富，且水位淺、水溫較高，全市良好級(jí)地下水分布面積廣，達(dá)95%以上，具備使用地下水源熱泵的良好條件;桂林江河湖泊遍布全城，資源豐富，分布極廣并且水質(zhì)好，同樣具備使用地表水源熱泵的良好條件。政府部門應(yīng)制定相應(yīng)的政策法規(guī)大力推廣利用水源熱泵系統(tǒng)，水源熱泵發(fā)展前景廣闊、優(yōu)勢明顯。

5? 結(jié)語

桂林市地處南嶺山系的西南部，屬典型“喀斯特”巖溶地貌，溶洞眾多，不但洞奇景美，還結(jié)合實(shí)際可以充分利用溶洞冷氣自然冷源，既節(jié)能又降低初投資。桂林城“兩江四湖”江河湖泊遍布，并且水質(zhì)好，適合采用地表和地下水資源的水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)，環(huán)保節(jié)能作用明顯，運(yùn)行維護(hù)成本低，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益可觀，發(fā)展前景廣闊。

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