【正文】 性研究報(bào)告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 31 孔深換熱量取值偏小，埋管量將增加，工程的初投資增高。 3) 地埋管單位孔深的熱交換量還與地埋管間距、地下水位的高低和巖土層含水量多少等因素有關(guān)。本 報(bào)告地埋管 循環(huán)液 冬季最低溫度采用 4℃，夏季最高溫度采用 32℃。 3) 主要地質(zhì)構(gòu)成：據(jù)鉆孔結(jié)果測試區(qū)域地質(zhì)自地平面下到 30m內(nèi)為粘土層為主，其下為巖石層。測試的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 30 鉆孔（ 100m 深）導(dǎo)熱系數(shù)： W/m℃該地域地下傳熱條件適合使用地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。具體構(gòu)造為020 米 ， 黃土層夾含大量小碎石 ； 2130 米 ， 較完整黃土層 ； 3132 米 ，完整基巖 ； 3335 米 ， 黃土層夾含碎 石 ； 3645 米 ， 完整基巖 ； 4654米 ， 粘性黃土夾含碎石 ； 5590 米 ， 完整基巖 ； 9192 米 ， 黃泥層 ； 93100米 ， 完整基巖 。并已廣泛應(yīng)用于北京奧林匹克公園、網(wǎng)球場館、濟(jì)南奧體中心等一大批地源熱泵工程的巖土層熱物性測試。 (2) 測試目的 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)是地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)， 設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差可能導(dǎo)致 系統(tǒng)運(yùn)行效率降低甚至無法正常運(yùn)行。 本工程擬采用節(jié)能環(huán)保的土壤源熱泵系統(tǒng)，提供本工程的冷、熱源。 地源熱泵系統(tǒng)是通過淺層地?zé)崮芘c建筑實(shí)現(xiàn)熱量交換的，地下10m 以下的溫度基本上長年恒定，不受室外氣溫的影響，具有冬暖夏涼的特性。 與常規(guī) 空調(diào)全壽命周期 的 技術(shù)分析 傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)主要包括風(fēng)冷的空氣源熱泵和水冷的冷水機(jī)組。 地源熱泵空調(diào)全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 與 常用空調(diào)系統(tǒng) 的 運(yùn)行費(fèi) 比較 根據(jù)該建筑的市政資源條件、場地條件、建筑功能及負(fù)荷特點(diǎn)，有可能適合本項(xiàng)目的冷熱源方案主要有： (1) 地源熱泵 (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 設(shè)定 采暖 期 均按 120 天 計(jì) ， 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，大致 把整個(gè)采暖期劃分為 5 個(gè) 負(fù)荷 系數(shù) ： 、 、 、 和 1， 對應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間 分別 為10 天、 30 天、 40 天、 30 天和 10 天， 夏季制冷 期 均按 90 天 計(jì)算 。 本項(xiàng)目 可 采用如下 措施 ： （ 1） 采取分戶熱計(jì)量，提高冬季采暖行為節(jié)能的自覺性，提高能源利用率，降低冬季負(fù)荷 ； （ 2） 適當(dāng)增加夏季空調(diào)運(yùn)行時(shí)間 。可以通過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)。 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。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。另一方面 可以充分利用建筑物的地下空間來設(shè)置地?zé)釗Q熱器，減少對周邊地表面積的利用。這些負(fù)荷特點(diǎn)比較適宜地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。 濟(jì)南 地區(qū)建筑的年冷熱負(fù)荷相差不大，采用地源熱泵技術(shù)，可以基本實(shí)現(xiàn)夏季向地下蓄熱，冬季從地下取熱，地?zé)釗Q熱器的冷熱負(fù)荷全年比較均衡的技術(shù)要求，系統(tǒng)運(yùn)行效率高，因此該地區(qū)是地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的適宜區(qū)域。 在實(shí)際工程應(yīng)用中，地源熱泵技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與可操作性還取決于工程場地的地質(zhì)構(gòu)造，水文地質(zhì)條件，工程施工條件等多種因素。但 由于 巖石層 具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)， 總鉆孔量相應(yīng)減少，總費(fèi)用增加的幅度不會(huì)很大，因此該地區(qū)從地質(zhì)條件分析可列為 地源熱泵應(yīng)用的適宜區(qū)。 （ 5） 應(yīng)用范圍廣 地源熱泵系統(tǒng)利用地球表面淺層的地?zé)崮苜Y源作為冷熱源，進(jìn)行供暖、空調(diào)。 （ 2） 環(huán)保、潔凈 地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行沒有燃燒，沒有排煙，大大降低了城鎮(zhèn)的大氣污染；據(jù)調(diào)研，由于需輸入的少量的電能維持熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)，地源熱泵由此產(chǎn)生的污染物排放量，比空氣源熱泵的排放量減少 40％以上，比電供暖的減少 70％以上；地源熱泵系統(tǒng)供冷時(shí)省去了冷卻塔，避免了冷卻塔噪音及霉菌污染，以及對大氣產(chǎn)生的熱島效應(yīng)。該技術(shù)提高了空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率，真正實(shí)現(xiàn)了可再生能源的良性生態(tài)合理地利用。 按照每個(gè)鉆孔占地下面積 25 m2計(jì)，約需埋管面積 19000 m2。主要設(shè)備的選型見表 . 表 主要的設(shè)備設(shè)計(jì)容量 主要設(shè)備選型 名稱 規(guī)格 數(shù)量 備注 地源熱泵冷熱水機(jī)組（冷媒為 134a） 制冷量： 1725KW； 制熱量： 1578KW 3 臺 為制冷工況、提供供、回水溫度為 7℃ ～ 12℃ 的冷水； 為供熱工況、提供供回水溫度為： 40℃ ～ 45℃ 熱水。 （ 2） 冷、熱源 配置三臺地源熱泵機(jī)組，每臺機(jī)組制冷量為 1578KW、制熱量：1725KW。負(fù)荷指標(biāo)在不同月份考慮一個(gè)不同的運(yùn)行系數(shù)，則可粗略得到全年采暖與空調(diào)期累計(jì)建筑物、地下提取與釋放的負(fù)荷。由于本工程現(xiàn)階段只是對地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案進(jìn)行可行性論證，所以僅對該工程的冷熱負(fù)荷進(jìn)行簡單估算，詳細(xì)的全年逐時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算在方案確定后的設(shè)計(jì)報(bào)告中給出。98′。 (5) 戶門：采用保溫防盜安全門，傳熱系數(shù)為 W/㎡ 傳熱系 數(shù)為 W/ ㎡ 女兒墻、陽臺、外挑構(gòu)件、管道穿墻采用 25 厚聚苯顆粒保溫砂漿保溫。 該辦公樓的冷負(fù)荷為 ，熱負(fù)荷為 。與同緯度的內(nèi)陸地區(qū)相比 ,具有雨水豐富、年溫適中、氣候溫和的特點(diǎn)。在建筑中應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)，對于后期申報(bào)綠色建筑，申請政府補(bǔ)貼，創(chuàng)造了先決條件；對于提升項(xiàng)目檔次、品味，實(shí)現(xiàn)長期高效、節(jié)能運(yùn)行奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。 （ 1） 采取分戶熱計(jì)量，提高冬季采暖行為節(jié)能的自覺性，提高能源利用率，降低冬季負(fù)荷 ； （ 2） 適當(dāng)增加夏季空調(diào)運(yùn)行時(shí)間 。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。由圖 1還 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℃。h，地下埋管全年冷熱量不平衡率為 13%。h，耗熱量為 3061210kW如果采用傳統(tǒng)的水冷機(jī)組加城市熱網(wǎng)系統(tǒng)，則需 要兩套設(shè)備，不僅增加運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)從環(huán)境保護(hù)方面看，城市集中供熱系統(tǒng)消耗大量的一次能源，排放的有害氣體則對大氣環(huán)境造成污染。年平均氣溫 ℃ ，極端氣溫最高 ℃ ，最低零下 ℃ 。 缺點(diǎn) 需要地下埋管空間，地下埋 管性能比較復(fù)雜 能源利用率低，且排 放大量 CO2 噪聲和振動(dòng)較大，設(shè)備宜布置在地下機(jī)房，需做好消聲、減震措施 表 冷熱源系統(tǒng)初投資比較 冷熱源方式 及序號 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 地源熱泵 冷 水機(jī)組與 燃?xì)忮仩t配套 冷水機(jī)組與 城市熱網(wǎng)配套 冷熱水機(jī)組（元 /kW冷量） 800 500 500 燃?xì)忮仩t（元 /kW熱量） 300 城市熱網(wǎng)（元 /m2采暖面積） 100 冷卻塔（元 /kW冷量） 無 60 地下鉆孔及埋管（元 /kW） 1500 無 機(jī)房水泵、管道、控制 基本相同 (按 40元 /m2) 建筑物空調(diào)末端 基本相同（按 110元 /m2） 初 投 資 概 算 比 較 (冷指標(biāo) ) 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 5 初投資（元 /m2） 330 267 254 比例 1 表 冷熱源系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用比較 冷熱源方式 及序號 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 地源熱泵 冷水機(jī)組與 燃?xì)忮仩t配套 冷水機(jī)組與 城市熱網(wǎng)配套 季節(jié) 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 能源形式 電 電 天然氣 電 供熱網(wǎng) 單 位 h?kw h?kw m3 h?kw /m2季 價(jià)格（元） 0． 55 負(fù)荷累計(jì) 2663966 3061210 2663966 3061210 2663966 3061210 效 率 4 5 5 1 燃料費(fèi)用 單位燃料費(fèi)用（元/m2.） 機(jī)房運(yùn)行費(fèi)用（元/） / 冷卻塔運(yùn)行費(fèi)用（元/） 無 2元 / 全年運(yùn)行費(fèi)合計(jì)（元/m2） 費(fèi)用比例 1 1． 84 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。 27 土壤換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 土壤換熱系統(tǒng)換熱量計(jì)算 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 1 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 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 2 目錄 0 研究報(bào)告概要 13 室外設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù) ...............................................................................................13 室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù) ...............................................................................................13 建筑負(fù)荷估算 .......................................................................................................14 主要設(shè)備容量的選擇 ...........................................................................................15 第三章 地源熱泵空調(diào)技術(shù)的適宜性 17 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)簡介 .......................................................................................17 地源熱泵在本項(xiàng)目中應(yīng)用的適宜性 ...................................................................19 地質(zhì)條件 ............................................................................................................24 氣候條件 ............................................................................................................24 建筑負(fù)荷特性 ....................................................................................................24 地埋管所需空間 ................................................................................................24 地源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡 ................................................................................24 地源熱泵空調(diào)全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 ...........................................................24 與常用空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用比較 ...........