桂林某景区溶洞自然冷源利用可行性分析

考察分析将自然冷源洞中冷空气、洞中地下水利用起来用于酒店客房冷气供应的可行性，特对自然冷源利用进行可行性分析论证。

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.

关键词：景区溶洞;自然冷源;水源热泵;可行性分析

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

中图分类号：TU831.6                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）29-0125-02

0  引言

节能环保是生态文明建设的重要内容和方向。生态环境恶化、能源需求紧张日趋明显是全球面临的新挑战。大力应用绿色能源、清洁能源，降低环境污染水平，降低能源消耗，走可持续发展道路是实现建筑节能环保的有效路径。桂林地区拥有丰富的地表和地下水资源，可大力推广利用水源热泵空调/热水系统。本文针对桂林某溶洞常年空气潮湿凉爽，洞口正与酒店大厅连接，考虑到能源的充分利用，考察分析将自然冷源洞中冷空气、洞中地下水利用起来用于酒店客房冷气供应的可行性，特对自然冷源利用进行可行性分析论证。

1  工程概况

桂林某大酒店地处桂林市郊区临桂县城中部黄金地段，是一个集旅游观光，酒店餐厅、商贸服务为一体的综合性开发项目，酒店一层为大厅和商铺，二层为餐厅，三至六层为客房（规划为三星级酒店客房标准）总建筑面积约为8000m2，其中客房面积约为2500m2，建筑层高：一、二层为4.5m，三到六层为3.0m，酒店后就是颇具开发旅游潜力的桂林某溶洞，洞中景观奇特，空气潮湿凉爽，洞口正与酒店大厅连接，充分考虑到自然冷源的充分利用，节能减排，降低酒店经营成本，特对自然冷源利用进行可行性分析论证。

2  气候自然条件

2.1 气候条件

桂林市位于广西东北部，东经110°，北纬25°，平均海拔150m，夏热冬冷，属中亚热带季风气候。境内气候温和，光照充足，热量丰富，雨量充沛，无霜期长，夏长冬短，四季分明，雨热基本同季。年平均相对湿度为73～79%。春季（3月～4月）温度适中，相对湿度过大;夏季（5月～10月）空气温度较高，多以湿热为主;秋季（11月～12月）温度适中，湿度较适宜;冬季（1月～2月）气温一般为6～15℃，湿度较适宜。夏季空气调节室外计算干球温度33.9℃，湿球温度27℃;冬季空气调节室外计算干球温度0℃。市全年气候湿润，年平均相对湿度为73～79%。每年的3～4月份空气相当潮湿，空气相对湿度可达到90%以上。

2.2 实地考察

2.2.1 溶洞内空气参数的测定

2.2.2 溶洞气容量及酒店送风量估算

溶洞长约800m，根据溶洞体积估算冷气容量约为：15000m3，酒店客房面积约2500m2，即使以每平方米120W负荷指标计算，酒店客房空调负荷约为Q=2500m2×120W/m2=300000W=300kW，据计算，2500m2的酒店客房如采用全空气系统供冷量，则需要循环处理的空气量为50000m3/h，其状态参数为t=13～18℃，Ψ=60%。

3  溶洞冷空气利用可行性分析

3.1 溶洞冷空氣利用分析

关于溶洞冷气利用是否可行的三个关键点是：①溶洞是否具备足够的产冷能力;②溶洞中冷空气湿度很大，除湿是否可行;③降温则需要巨大的风量，要求的风管截面在实际施工中是否能实现。

根据考察情况要满足酒店客房供冷，需要状态参数为t=13～18℃，Ψ=60%的循环风量50000m3，如采用溶洞冷气作为冷源（t=21～23℃，Ψ？叟86%）供冷，则需要的循环空气量要达到250000m3/h，而容量只有15000m3，这样溶洞中换气次数要高达16.7，在这一换气次数下，溶洞中冷气保证不了原来的状态参数，即不具备足够的产冷能力。即使可以源源不断提供状态参数为t=21～23℃，Ψ？叟86%的冷空气，250000m3/h的空气循环量相对于2500m2的酒店客房来说是相当巨大的，则具体施工中所形成的风道截面将相当大，而现有的客房楼层层高满足不了施工要求。此外，一般游客对景区的环境舒适要求很高，溶洞作为旅游景观，其洞内空气循环次数达16.7，甚至更高，而且由于洞内通道截面大小不一，洞内空气流动组织状态很难达到平衡，这直接影响到游客的舒适感，将对旅游客流量造成不良影响。

3.2 溶洞冷空气辅助措施分析

如果采用喷淋式冷却补充冷源是否可以满足需要，喷淋式冷却降温的原理主要是利用喷射方式使水形成雾状，而与空气充分接触，通过水蒸汽的蒸发吸收潜热而使周围空气温度下降，由于受水的温度、环境温度与空气饱和程度的影响，空气只能降2～3℃，所以设想逐使用喷淋式方式使空气不断降温是行不通的。还有一个关键点就是如何除湿，考虑到洞中空气的状态参数，只能采取冷却除湿的方法，这必须增加除湿设备购置的投入。另一个方面，因为利用洞中的冷空气前提就是不能破坏洞中的自然景观，通风管道只能采取地埋式，由于风道的截面很大，土建施工的投入将是一笔不少的投入。

3.3 溶洞冷空气利用结论

利用溶洞内的冷气完全承担酒店客房的负荷是不现实的，为了达到酒店的客房的空调标准，建议采用水源热泵机组提供人工冷源，可以考虑使用热回收机组为酒店提供生活热水。为了充分利用现有的溶洞冷气资源，可将溶洞冷气作为空调新风引入，并采用排风引流方式，将溶洞与酒店主楼连成一体，可将其构成一个较大的自然通风系统，而且经过新风机组可以解决洞内空气除湿问题，既节能有降低初投资，一举两得。

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

关于溶洞地下水利用是否可行的三个关键点：①看是否具备足够的地下水水量，可以进行严密的现场泵水试验;②检测地下水质情况，可进行采样分析。

据实测，溶洞入口往里287m处，有一段敞开式地下河宽1.2m，长6.2m，水流速度0.3m/s，水温22.1℃左右，此为溶洞又一自然冷源，地下水资源丰富，地下水位浅、水质清洁，水温较高，水温稳定。开采所形成的漏斗很稳定，并且漏斗面积较小，漏斗中心水位最大埋深在1.17～4.57m之间，漏斗区水位基本稳定。可以采用地下水源热泵系统，热泵可一机三用，除夏季供冷，冬季供热外还能提供生活热水，特别是为提供春夏季节的生活用热水所消耗的能量只是机组运行工况发生改变时（冷凝温度升高）而多消耗的能量。系统的运行成本还可大幅度降低，运行节能效果会比较明显。

4.2 水源热泵系统技术分析

水源热泵系统分为地下水源热泵系统和地表水热泵系统，以地下深井水，或地表的河流或湖泊等水源作为热源或热汇来对建筑物进行供热或制冷的技术。地下水源热泵是最为广泛的一种地源热泵技术，具有占地面积小、布局紧凑，造价相对较低，不会造成地面沉降，系统运行相对稳定，技术成熟、易于推广。地表水源热泵系统，属于一种清洁的可再生能源技术。水的热容量大，是比较理想的传热介质，可以作为较理想的热源，设计安装良好的水源热泵，平均可以运行费节约可达30～40%;冬季供暖时制热效率可达3.5～4.4，同电锅炉相比，节能明显;冬季应用地表水源热泵避免了空气源热泵冬季运行时结霜的问题;供热、供冷、供热水可以同时进行，最大限度地利用水能量，提高能源利用率。

桂林属于夏热冬冷地区，地下水资源丰富，且水位浅、水温较高，全市良好级地下水分布面积广，达95%以上，具备使用地下水源热泵的良好条件;桂林江河湖泊遍布全城，资源丰富，分布极广并且水质好，同样具备使用地表水源热泵的良好条件。政府部门应制定相应的政策法规大力推广利用水源热泵系统，水源热泵发展前景广阔、优势明显。

5  结语

桂林市地处南岭山系的西南部，属典型“喀斯特”岩溶地貌，溶洞众多，不但洞奇景美，还结合实际可以充分利用溶洞冷气自然冷源，既節能又降低初投资。桂林城“两江四湖”江河湖泊遍布，并且水质好，适合采用地表和地下水资源的水源热泵空调系统、热水系统，环保节能作用明显，运行维护成本低，经济效益和社会效益可观，发展前景广阔。

参考文献：

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[2]叶小宁，刘秋新.自然冷源在某空调系统中节能运用的探讨[J].建筑热能通风空调，2011，30（05）：64-67.

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[4]许丁雪.地表水源热泵在珠江三角洲地区应用的可行性分析[D].华南理工大学，2010.

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