【正文】 長遠(yuǎn)的利益，故擬選用方案1，方案 2是比較常用的空調(diào)系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用也不高，可作為備選方案。 （ 3） 適當(dāng)提高夏季熱泵機(jī)組冷卻水的進(jìn)出水溫度，增大釋熱量。如果整個(gè)地埋管區(qū)域存在緩慢的地下 水的滲透流動(dòng)，則對地溫的恢復(fù)有積極的影響。這說明地埋管在一年的運(yùn)行 周期內(nèi)，向地下的散熱量與從地下的取熱量基本保持平衡，地下巖土溫度 在一個(gè) 采暖與空調(diào) 周期后基本回復(fù)到初始溫度 ，這就保證了系統(tǒng)的高效率運(yùn)行。 圖 1為地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行 20年期間的循環(huán)液進(jìn)出熱泵的月平均溫度變化曲線。h。而冷水機(jī)組則是在制冷時(shí)將室內(nèi)的熱量以廢熱形式排放到室外大氣中，該系統(tǒng)的性能隨室外空氣溫度升高而顯著降低，機(jī)組制冷性能及效率較低，耗能較高。 從地埋管熱泵的工作原理可知該系統(tǒng)在冬冷夏熱的地區(qū)（即全年冷熱負(fù)荷較為均衡的建筑物）可以充分發(fā)揮大地儲(chǔ)能的作用，具有較高的運(yùn)行效率。 二 、 方案的確定 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 6 該辦公樓 采用集中式熱泵機(jī)組和集中設(shè)置地埋管地?zé)釗Q熱器相結(jié)合的采暖空調(diào)形式 ,可行、可靠、高效。 43 第 七 章 技術(shù)支持 27 第六章 地源熱泵監(jiān)測與控制系統(tǒng) 35 中央空調(diào) 末端形式及原理 27 概述 27 土壤熱工實(shí)驗(yàn) 13 氣象地理?xiàng)l件 .......................................................................................................10 項(xiàng)目概況 ...............................................................................................................10 計(jì)算依據(jù) ...............................................................................................................10 建筑資料 ............................................................................................................... 11 第二章 建筑的冷熱負(fù)荷 4 第 一 章 項(xiàng)目綜述 27 方案設(shè)計(jì) 27 第五章 室內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng) 39 地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能 43 地源熱泵自動(dòng)控制系統(tǒng) 50 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 4 0 研究報(bào)告概要 一 、三 種方案及其比較 中鐵建 A 座辦公樓 可能備選的 采暖制冷方案 有如下 三 種： 1. 集中式地埋管 地源熱泵系統(tǒng) 2. 冷水機(jī)組與鍋爐配套 3. 冷水機(jī)組與城市熱網(wǎng)配套 以上 三 種可備選的方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較詳見表 。 可行性 分析 1. 當(dāng)?shù)貧庀髼l件及地質(zhì)構(gòu)造 濟(jì)南地處中緯度地帶，由于受太陽輻射、大氣環(huán)流和地理環(huán)境的影響，屬于暖溫 帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。因此該項(xiàng)目具備地源熱泵空調(diào)技術(shù)應(yīng)用的基本氣候條件。同時(shí)排放到環(huán)境中的廢熱無疑更加劇了夏季城市熱島效應(yīng)。地埋管夏天需要往地下排熱量為 2663916 kW由圖 1可以看出， 在運(yùn)行一個(gè)采暖與空調(diào)周期后地下巖土溫度變化幅度很小，但由于地埋管的年取熱量略微大于年釋熱量，所以地下的溫度變化總體上呈緩慢下降的趨勢。 值得注意的是， 即使設(shè)計(jì)工況為理想工況，即地下巖土的取熱與散熱在一個(gè)周期內(nèi)達(dá)到平衡，但 在實(shí)際 運(yùn)行 中， 地下巖土 的年吸、釋熱量并非要求絕對的平衡， 模擬設(shè)計(jì)結(jié)果表明 不平衡率在 177?？梢酝ㄟ^埋地的溫度傳感器來監(jiān)測地溫變化情況，據(jù)此進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)。 （ 4） 增大 埋管 間距， 降低埋管間的熱干擾， 增大蓄熱體 。 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 10 第一章 項(xiàng)目綜述 氣象地理?xiàng)l件 本項(xiàng)目位于 濟(jì)南 市。本工程為 高檔辦公樓 ， 主體建筑分主樓和裙樓主樓 樓層為 26 層 ，裙樓為 3 層 ，地下二層。 圖 1 中鐵建集團(tuán)辦公樓平面圖 計(jì)算依據(jù) 《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50019－ 2021 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 11 《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB5004595 (2021年版 ) 《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500152021 《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 暖通空調(diào) 動(dòng)力》 《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 給水排水》 《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 GB502422021 《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 GB502432021 《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》 GB 500272021 《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》 CJJ1012021 J3622021 《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》 GB 503662021（ 2021） 1《外墻外保溫應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》 DBJ140352021 1《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》 CJJ1012021 1《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 GB504112021 1《中華人民共和國節(jié)約 能源法》 1《中華人民共和國可再生能源法》 建筑資料 各個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱物性參數(shù)如下： (1) 外墻： 建筑外墻為 200 厚加氣混凝土砌塊墻 , 管井局部 100 厚，填充墻為加氣砼砌塊 ， 采用粘貼 40 厚擠塑型聚苯板外保溫，傳熱系數(shù)為 W/㎡ K 。 (4) 屋面：采用粘貼 100 厚擠塑型聚苯板外保溫，傳熱系數(shù)為 W/中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 12 ㎡ (6) 門窗建筑物理性能 1）抗風(fēng)壓性能 :4 級(jí) p3 ≥ ； 2）空氣滲透性能 (氣密性 ):4 級(jí) q1≤； 3）雨水滲漏性能 (水密性 ): 5 級(jí) p ≥500pa 4）保溫性能 :空氣層厚度 : 6mm, k ≤ 5）隔聲性能 :3 級(jí) Rw 30dB 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 13 第二章 建筑的冷熱負(fù)荷 室 外設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù) 濟(jì)南市 緯度 37176。 各天干球溫度統(tǒng)計(jì)201001020304011 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121干球溫度（℃）日平均溫度( ℃) 日最高溫度( ℃) 日最低溫度( ℃) 圖 濟(jì)南 全年室外日平均溫度、 極值溫度變化曲線 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 14 室內(nèi) 設(shè)計(jì) 計(jì)算參數(shù) 表 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù) 房間名稱 溫度 ℃ 相對濕度 % 新風(fēng)量 m3/(h 則 該 辦公 樓的 設(shè)計(jì) 熱負(fù) 荷為 ， 冷 負(fù) 荷為。 主要設(shè)備容量的選擇 （ 1） 空調(diào)冷熱負(fù)荷 建筑物的 設(shè)計(jì) 熱負(fù)荷為 kW， 冷負(fù)荷為 kW。夏季機(jī)組為制冷工況，提供冷凍水供、回水溫度為 7℃ ～ 12℃ 的冷水；冬季機(jī)組為供熱工況、提供采暖用熱水，供回水溫度為： 40℃ ～ 45℃ 。 根據(jù)地質(zhì)及環(huán)境條件，確定采用豎埋管 形式，鉆孔孔 徑 160mm，鉆 孔間距 5m，單 U形管，管徑 De32mm。地源熱泵地上部分與普通熱泵相同，所不同的是通過埋設(shè)在地下巖土中的地?zé)釗Q熱器將熱量釋放給土壤或者從土壤中吸收熱量。地源熱泵可克服空氣源熱泵負(fù)荷需求越高，效率越低的技術(shù)障礙，顯著提高效率。 節(jié)水省地的地源熱泵系統(tǒng)以地 下淺層地?zé)崮苜Y源為冷、熱源，向其吸收或排出熱量，從而達(dá)到供暖或制冷的作用，既不消耗水資源，中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 19 也不會(huì)對其造成污染；地源熱泵系統(tǒng)的地埋管可以直接布置在建筑物的地下空間中，不占使用面積。隨著人們對能源危機(jī)和環(huán)保問題嚴(yán)峻性的認(rèn)識(shí)的提高，地源熱泵技術(shù)在我國建筑空調(diào)系統(tǒng)中將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。地質(zhì)狀況將決定使用何種鉆孔、挖掘設(shè)備或安裝成本的高低。其特點(diǎn)是季風(fēng)明顯，四季分明，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季較為清爽，冬季氣溫低，但無嚴(yán)寒。由于本工程建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)已符合山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《 公共 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的各項(xiàng)規(guī)定，節(jié)能可達(dá)到 65%的要求，考慮一定的 安全 余量，現(xiàn)估算建筑物的平均熱負(fù)荷指標(biāo)為 75W/m2；冷負(fù)荷指標(biāo)為105W/m2。 地埋管所需空間 對于 高 檔 辦公樓 ， 建筑容積率比較低。 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 21 地源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡 由負(fù)荷計(jì)算結(jié)果知地下埋管全年冷熱量不平衡率為 13%。由圖 可以看出，經(jīng)過 20年的模擬運(yùn)行之后，距離鉆孔10m遠(yuǎn)處的 平均 巖土溫度 僅僅比 初始溫度的 16℃降低了約 1℃。當(dāng)然，這種允許的不平衡率會(huì)隨著不同地區(qū)和 巖土 的熱物性 、地埋管換熱器所在地點(diǎn)有無地下水流動(dòng)及其流動(dòng)特點(diǎn) ，以及建筑物的冷熱負(fù)荷變化 等因素有關(guān)，是因地而異的。為保證地源熱泵系統(tǒng)在長期運(yùn) 行 中能 高效運(yùn)行 ，應(yīng)減小冷熱負(fù)荷的不平衡程度。 （ 4） 增大 埋管 間距 可適當(dāng)?shù)卦黾拥芈窆芨縻@孔之間的間距，降低埋管間的熱干擾，增大蓄熱體， 有利于地埋管 從 周圍巖土 中 的 提取熱量 。 與 常規(guī)空調(diào)全壽命周期的回收期分析 方案 地源熱泵系統(tǒng) 熱網(wǎng) +水冷機(jī)組 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 25 初投資概算 330 元 /m2 254 元 /m2 初投資（萬元） 系統(tǒng)的增量成本（萬元） 全年空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)（萬元） 壽命周期總費(fèi)用（以系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行 20 年計(jì)算），萬元 系統(tǒng)運(yùn)行 20 年地源熱泵可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，萬元 投資回收期 年 說明：表中的數(shù)據(jù)來自于系統(tǒng)運(yùn)行模擬的結(jié)果與工程經(jīng)驗(yàn)，與實(shí)際運(yùn)行狀況會(huì)有一定的差別，在此僅作為定性的分析。這與建筑冷熱負(fù)荷需求趨勢正好相反。 綜上所述 : 方案 1：用地源熱泵有較好的節(jié)能效果，初投資較高但運(yùn)行費(fèi)用低； 方案 2：用鍋爐房污染嚴(yán)重，運(yùn)行簡單技術(shù)成熟，初投資費(fèi)用不高中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 26 但運(yùn)行費(fèi)用很高； 方案 3：用冷卻塔和市政熱力管網(wǎng)，初投資費(fèi)用較低，運(yùn)行費(fèi)用也不高，但節(jié)能效果不明顯。 本次試驗(yàn)進(jìn)行了 1 個(gè)孔的測試。 (3) 測試 孔基本參數(shù) 表 測試孔基本參數(shù) 項(xiàng)目 測試孔 項(xiàng)目 測試孔 鉆孔深度（ m） 100 鉆孔直徑（ mm） 160 埋管形式 單 U 型 埋管材質(zhì) PE 管 埋管內(nèi)徑（ mm） 26 埋管外徑（ mm） 32 鉆孔回填材料 原漿 主要地質(zhì)結(jié)構(gòu) 基巖 (4) 測試設(shè)備 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 28 本工程采用山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所自主研制開發(fā)的型號(hào)為 FZLC（Ⅲ）型巖土熱物性測試儀。 圖 地下熱物性參數(shù)計(jì)算模型 表 鉆孔測試結(jié)果 內(nèi)容 1 號(hào)測試孔 巖土體溫度 (初始溫度 ) 巖土體導(dǎo)熱系數(shù) W/m℃ 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 山東建筑大