【正文】 2022 年獲我省科技進步二等獎，2022 年該成果被評為《建設部節(jié)能省地型建筑推廣應用技術》。例如根據(jù)熱泵的進出口水溫，適當增大空調負荷或延長制冷時間，減少地下冷熱負荷的不平衡率。系 統(tǒng) 啟動時，根據(jù)流速開關的狀態(tài)決定熱泵機組的啟停；系統(tǒng)運行期間，若流速開關斷開，則水泵故障報警、備 用泵投運。與調整閥門開度相比，節(jié)能效果非常明顯。（2） 機組最佳臺數(shù)優(yōu)化控制其關鍵問題是確定當前工況下末端需冷量。手動和自動模式下均可實現(xiàn)遠程/現(xiàn)場控制和參數(shù)設定。同時自動控制技術、數(shù)據(jù)庫技術、通信技術與人工智能技術的結合為系統(tǒng)的優(yōu)化調節(jié)與遠程控制提供重要幫助。以上四種方式均為集中中央空調系統(tǒng)形式。方案二，采用集中的空調機組，夏季通過送風管道向空調房間輸送冷風，達到降溫的目的，冬季通過向室內送熱風（或冷風）的方式，達到 36維持室內溫度的目的。當空調房間內對溫濕度有較高要求時，可采用第一種方式，該方式具有室內溫度、濕度均勻，在空調啟動的短時間內即可實現(xiàn)室內溫濕度的均勻，對于某些會議室、餐廳等場合可采用該方式?；靥畈牧蠈崧蚀螅环矫嬖黾恿藘芍Ч荛g的熱量回流，另一方面，也強 化了 U 型管與土壤間的傳熱。 地源側溫度變化圖3） U 型管支管間距半寬及回填材料確定在豎直 U 型埋管地熱換熱器中，在這樣一個狹小的空 間內，支管間必然發(fā)生熱回流現(xiàn)象，對實際的換熱效果將產(chǎn)生一定影響。孔間距和行間距均按 5 m 計算，鉆孔深度按 120m 計， 鉆孔徑 160 mm，埋深按 m 考慮。即：最大釋熱量＝∑ [空調分區(qū)冷負荷（1＋1/EER）]+∑輸送過程得熱量+∑水泵釋放熱量。結果導致熱泵實際的制熱、 31制冷量低于其額定值，使系統(tǒng)達不到設計要求?？衫脺夭钆c地熱換熱器的設計參數(shù)有關。(7) 土壤地層導熱系數(shù)綜合評述 301) 測試結果表明：該區(qū)域土壤地層平均導熱系數(shù)較大。該儀器已 獲得國家發(fā)明專利。 27第四章 地源熱泵系統(tǒng)埋管工程技術方案 土壤熱工實驗 概述(1) 工程概況該項目為 XX 中國鐵建國 際城地源熱泵工程。計算結果表明，；但系統(tǒng)可在5年內回收，系統(tǒng)運行20年計，則地源熱泵系統(tǒng)可比分體空調。盡量保證在一個供暖空調運行周期內，地下散熱取熱達到基本平衡。這說明地埋管在一年的運行周期內，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采暖與空調周期后基本回復到初始溫度，這就保 證了系統(tǒng)的高效率運行。建筑主體周邊可用空地面積 21較多，可以用來埋管?！妫?，℃。 地源熱泵在本項目中應用的適宜性 地質條件XX 地區(qū)屬巖石類水文地 質構造地區(qū), 基巖硬度較大 ,要用專門的金剛石牙鉆鉆孔, 鉆孔難度較大。高效率意味著消耗一次能源少，運行費用少。為使地埋管之間容易達到水力平衡，地埋管換熱器布置結構采用同程和對稱布置形式。考慮到該辦公樓的同時使用系數(shù)為 ，則峰值熱負荷為 KW，峰值冷負荷為 KW。人)客房 24~27 18~22 65 40 50會議室 24~27 18~22 65 40 30~50貴賓休息室 26 22 65 40 30服務室 25 22 65 40 20辦公室 23~26 20~22 65 40 35~50多功能廳 24 22 65 30 25表 公共建筑 節(jié)能設計標準 GB501892022公共建筑 房間類型照明功率密度f1 (W/m2)人均占有使用面積 m2/人電氣功率密度f2 (W/m2)普通辦公室 11 4 20高檔辦公室 18 8 13設計室 18 8 13會議室 11 5走廊 5 50 0辦公建筑其他 11 20 5 建筑負荷估算建筑的冷、熱負荷計算是一切空調工程設計的基本依據(jù)。K 。K。 XX 屬于北溫帶季風型大陸性氣候,四季變化和季風進退都較明顯。 8圖1 系統(tǒng)運行20年的月溫度變化模擬曲線由于系統(tǒng)的不平衡率比 較小，可以通 過以下方法來緩解冷熱不平衡。取距離周邊鉆孔10m 遠處的巖土溫度作為鉆孔群所處位置的巖土參考溫度。3. 地源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡 7由負荷計算結果知，全年冬季耗熱量遠大于全年夏季耗冷量，耗冷量為2663916kW其特點是季風明顯，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，但無嚴寒。缺點 需要地下埋管空間，地下埋管性能比較復雜 能源利用率低，且排放大量 CO2噪聲和振動較大，設備宜布置在地下機房，需做好消聲、減震措施表 冷熱源系統(tǒng)初投資比較方案一 方案二 方案三冷熱源方式及序號項目 地源熱泵冷水機組與燃氣鍋爐配套冷水機組與城市熱網(wǎng)配套冷熱水機 組（元/kW 冷量） 800 500 500燃氣鍋 爐（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 無機房水泵、管道、控制 基本相同 (按 40 元/m2)建筑物空調末端 基本相同（按 110 元/m2） 5初 投 資 概 算 比 較 (冷指標 )初投資（元 /m2） 330 267 254比例 1 表 冷熱源系統(tǒng)運行費用比較方案一 方案二 方案三冷熱源方式及序號項目 地源熱泵冷水機組與燃氣鍋爐配套冷水機組與城市熱網(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?kwh?km3 h?kw/m2 季價格（元） 0．55 負荷累計 2663966 3061210 2663966 3061210 2663966 3061210效 率 4 5 5 1燃料費用 單位燃料費用（元/m2.） 機房運行費用（元/） 元/冷卻塔運行費用（元/） 無 2 元/全年運行費合計（元/m2） 費用比例 1 1．84 綜上所述: 方案1：用地源熱泵有較好的節(jié)能效果，初投資較高但運行費用低； 方案2：用鍋爐房污染嚴重，運行簡單技術成熟，初投資費用不高但運行費用很高； 方案3：用冷卻塔和市政熱力管網(wǎng)，初投資費用較低，運行費用也不高，但節(jié)能效果不明顯。如果采用傳統(tǒng)的水冷機組加城市熱網(wǎng)系統(tǒng)，則需要兩套設備，不僅增加運行費用，同時從環(huán)境保護方面看，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。h，地下埋管全年冷熱量不平衡率為13%。當然，這種允 許的不平衡率會隨著不同地區(qū)和巖土的熱物性、地埋管換熱器所在地點有無地下水流動及其流動特點，以及建筑物的冷熱負荷變化等因素有關，是因地而異的。在建筑中應用地源熱泵系統(tǒng)， 對于后期申報綠色建筑，申請政府補貼，創(chuàng)造了先決條件；對于提升項目檔次、品味，實現(xiàn)長期高效、 節(jié)能運行奠定了重要的物質基礎。該辦公樓的冷負荷為，熱負荷為 。傳熱系數(shù)為 W/ ㎡98′。負荷指標在不同月份考慮一個不同的運行系數(shù)，則可粗略得到全年采暖與空調期累計建筑物、地下提取與釋放的負荷。主要設備的選. 主要的設備設計容量主要設備選型名稱 規(guī)格 數(shù)量 備注地源熱泵冷熱水機 制冷量：1725KW； 3 臺 為制冷工況、提供供、回水 16組（冷媒為 134a） 制熱量：1578KW 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。該技術提高了空調系統(tǒng)全年的能源利用效率，真正實現(xiàn)了可再生能源的良性生態(tài)合理地利用。（5（ 應用范圍廣地源熱泵系統(tǒng)利用地球表面淺層的地熱能資源作為冷熱源，進行供暖、空調 。在實際 工程應用中，地源熱泵技術的經(jīng)濟性與可操作性還取決于工程場地的地質構造，水文地質條件，工程施工條件等多種因素。這些負荷特點比較適宜地源熱泵空調系統(tǒng)。由圖1可以看出，在運行一個采暖與空調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?？梢酝ㄟ^埋地的溫度傳感器來監(jiān)測地溫變化情況，據(jù)此進行運行調節(jié)。 地源熱泵空調全壽命周期技術經(jīng)濟分析 與常用空調系統(tǒng)的運行費比較根據(jù)該建筑的市政資源條件、場地條件、建筑功能及負荷特點，有可能適合本項目的冷熱源方案主要有：(1) 地源 熱泵(2) 冷水機組與鍋爐配套(3) 冷水機組與城市熱網(wǎng)配套設定采暖期均按 120 天計，根據(jù)統(tǒng)計資料，大致把整個采暖期劃分為 5 個負荷系數(shù)：、 和 1，對應 的運行時間分別為 10 天、30 天、40 天、30 天和 10 天，夏季制冷期均按 90 天計算。地源熱泵系統(tǒng)是通過淺層地熱能與建筑實現(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。(2) 測試 目的地埋管換熱系統(tǒng)設計是地埋管地源熱泵空調系統(tǒng)設計的重點，設計出現(xiàn)偏差可能導致系統(tǒng)運行效率降低甚至無法正常運行。具體構造為 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。3) 主要地 質構成：據(jù)鉆孔結果測試區(qū)域地質自地平面下到 30m內為粘土層為主，其下為巖石層。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。 方案設計 土壤換熱系統(tǒng)換熱量計算地源熱泵系統(tǒng)實際最大釋熱量發(fā)生在與建筑最大冷負荷相對應的時刻。一區(qū)：在主樓前的形象廣場下布置一定的地埋管，埋管間距 5m，二區(qū)：在裙樓周圍的綠化帶進 行埋管，埋管間距 5m?？梢钥闯?，地埋管換熱器的出水最低溫度為 ℃，出水最高溫度為 ℃。顯然，支管間距及回填材料導熱率對熱量回流的影響都是單一的。當然能夠增強換熱能力更好，所以國外現(xiàn)在的回填材料都改進成高導熱系數(shù)的材料，以加強傳熱能力。 地源熱泵系統(tǒng)室內末端設備的選擇及比較對于采用普通地源熱泵作為冷熱源的中央空調系統(tǒng)，由于機組夏季能夠提供給空調末端設備的冷凍水溫度在 7℃12℃以上，冬季提供的熱水溫度在 4550℃之間。對于間歇運行的辦公建筑、住宅建筑在非使用階段內可只維持值班采暖溫度，大大減少流量，達到運行節(jié)能的目的。實際工程應進行方案比較，綜合分析來確定采用何種方案。該測試系統(tǒng)可以自動測試系統(tǒng)的循環(huán) 液溫度，壓力與流量，系統(tǒng)的制熱量、制冷量以及系統(tǒng)的功耗。對一些必要的參數(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)還設置了報警聯(lián)動功能，即超限時地源熱泵系統(tǒng)會自動停止運行。自動調 整熱泵機組運行臺數(shù)，達到最佳節(jié)能目的。停止過程：停止熱泵機組；5 分鐘后停止負荷側循環(huán)水泵，關閉負荷側循環(huán)水泵電動蝶閥。（10） 保護控制冷凍泵、冷卻泵啟動后，水流開關檢測水流狀態(tài)，如遇故障則自動停泵，冷 凍泵、冷卻泵運行時如發(fā)生故障，備用泵自動投入使用 運行維護（包括建筑用能管理制度、操作規(guī)程、定期能耗統(tǒng)計報告及設備養(yǎng)護等）要保持地源熱泵系