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麦克维尔水源热泵助力Whitmore Lake 高中荣获LEED白银级认证
2008-04-22

  Whitmore Lake中学占地150,000平方英尺,于2006年8月开始使用,是密歇根州第一所取得LEED白银级认证的高中。该建筑空调系统采用67台麦克维尔水源热泵机组,总冷量430冷吨,比常规空调系统可节省能源35%。


  Whitmore Lake中学是位于Ann Arbor附近学区内唯一的一所中学,共有从9年级到12年级的约420名学生。建校目标之一是使学校在当地社区脱颖而出。“该地区有几所私立学校供当地学生选择,” Whitmore Lake中学校长Tom Dekeyser说,“此外,由于学校离Ann Arbor非常近,当地公立学校的学生也可以选择到我们这里就学。因此我们希望竭尽所能,展现Whitmore Lake中学的独特之处,我们认为建筑获得LEED认证就是一种不错的方式。尽管要获得LEED认证相当困难。”

  采用节能环保技术实现节能环保

  除了成为社区的标志性建筑外,由于在学校建设方案编制阶段天然气价格开始上涨,学校负责人还想把运行成本降到最低。学校董事会意识到使用地源热泵系统而增加的初投资将通过能源节省的方式得到弥补。这将为学校每年节省8万美元。仅第一年,空调系统节省的费用是建设地源热泵系统较之传统HVAC系统增加的初投资的两倍多。

  与电阻加热和一般的空调系统设备相比,地源热泵系统能减少多达40%的能耗和相应的散热。简单的构造进一步降低了成本。地源热泵系统不需要冷却器、冷却塔和锅炉,它采用的闭式水循环系统几乎不需要维护保养。在寒冷的月份,来至土壤的热量通过闭式循环系统转移到单独的麦克维尔水源热泵系统中。在温暖的月份,热量从学校转移走,并返回到土壤中。

  把湖水和水平环路系统结合起来改善传热效果


  虽然地源热泵系统比传统系统已经减少了能源消耗,但是Whitmore Lake的地源热泵系统通过把水平环路和池塘相结合,使得节能效果更加显著。大约47英里的管道被铺设在一块平地和一个15英亩的池塘内。系统有两层水平的管道系统,管沟有8英尺深。上一层管道离表面有6英尺,向后绕圈与第二层管道连结。第二层管道在第一层管道下面2英尺。

  “我们本来可以把整个管道系统放在一个水平空地内,那样也是一个有效的系统,” Peter Basso & Associates的机械工程师Bob Roop说。“但我们有大量的建筑物。因此必须挖一个池塘,用来收集雨水,缓解暴雨对地面的冲击和提供消防用水。池塘中的水作为传热媒介效果比土壤更好,所以,我们充分利用这有利的因素,来进一步提升地源热泵系统的效率。”

  能量回收系统是冬季供热的关键

  Whitmore Lake项目是Bob Roop和他的公司设计利用地源热泵系统的第一个学校项目。“水环热泵系统方面我们有大量的经验。我们成功的将水环系统运用于学校已经有10多年历史,”他说。“当Whitmore Lake中学告诉我们,他们想获得LEED认证时,我们做了一些成本比较的报告,得出的数据显示使用地源热泵系统将更为有利。较之传统系统,我们一直采用的水环热泵系统将节省28%的能耗。但是,应用地源热泵系统后,我们预期Whitmore Lake中学将比传统建筑减少33%的能耗。这些数字,结合学校拥有大量建筑的事实,使得学校领导决心使用地源热泵系统。”

  遍布全校的所有麦克维尔地源热泵,都安装有预处理装置,即两台出售前已经包装好的能源回收装置。“从建筑中排出的空气都通过能源回收装置,”Roop说,“该装置有一个板式热交换器,可以预先处理所有的室外空气。在冬季它将通过该装置的空气维持在60华氏度,因此,室外空气通过该装置后都被预热到了60华氏度。

  板式能源回收装置效率为70%。例,如果室外空气是0华氏度,室内温度是70华氏度,那么该装置能从70华氏度的空气中获得70%的热量。“仅仅是通过能源回收装置,不需要花费任何其它能源,空气温度就能达到54华氏度。”Roop说。“水源热泵然后再把空气温度提升到60华氏度。”

  “这意味着67台水源热泵主要负责提升室内温度,不必处理室外空气负荷。我们发现通过这种方式在北部隆冬时节供热非常成功。过去10年里,我们的所有设计都是如此;这一点正是使得目前这些系统更有效的关键所在。”

  麦克维尔水源热泵帮助满足LEED认证必备条件

  Roop在Thermal-Netics工作,该公司是麦克维尔经销商之一,他和他的团队选择麦克维尔Enfinity™水源热泵帮助满足获得LEED认证的必备条件中关于高效、稳定运行的要求。每台麦克维尔机组仅仅负责单个区间内的制热负荷和制冷负荷,不管它是教室还是游泳池。这就为用户提供了卓越的舒适标准,更好的能源使用控制和更低的季节性运行成本。为了满足冬季制热负荷,还设计了一个同轴换热器,以获得最大的换热效果和最小的压力损失。高能效比和采用环保制冷剂R-410A也帮助满足了LEED的必备条件。

  更加舒适的学习环境

  地源热泵 HVAC系统也利用需求量来控制通风,进一步增加能效。“根据ASHRAE标准62计算出的通风率,是基于空间内通过CO2浓度报警器测定的CO2水平的增加情况。当建筑物内没有人时,我们引入最小量的室外空气。当建筑物内有很多人时,空气中二氧化碳浓度增加,我们引入更多室外空气。”

  学校的主要工作是为学生提供安全舒适的学习环境,但Whitmore Lake提出了更高标准。其它令人愉快的事情还包括在一个公共区域使用巨大天窗采光。 “学校最有趣的创新之一是可调节的礼堂,” Dekeyser说。“礼堂拥有一个完整的舞台和200个固定的座位。可移动的露天看台为另外的450名观众提供了座位。当露天看台不使用的时候,可以拆卸并保存在自助餐厅。”此外,不需水的小便池和自动感应水龙头,减少了20%的水资源消耗;整个建筑采用可自然降解材料和本地产产品和环保清洁处理措施。所有这一切都为获得LEED白银级认证作出了贡献。

  “现在我们荣获了LEED认证,社区居民对此交口称赞,这实在令人激动,” Dekeyser说。“从社区成员到即将入学的学生和前来交流的运动队,他们中的每一个人都将见证Whitmore Lake贡献出的一切。我们对这样的结果非常满意。”

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