【正文】 2022 年獲我省科技進步二等獎，2022 年該成果被評為《建設(shè)部節(jié)能省地型建筑推廣應用技術(shù)》。例如根據(jù)熱泵的進出口水溫，適當增大空調(diào)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(guān)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(guān)斷開，則水泵故障報警、備 用泵投運。與調(diào)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(guān)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(shè)定。同時自動控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、通信技術(shù)與人工智能技術(shù)的結(jié)合為系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)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(diào)系統(tǒng)形式。方案二，采用集中的空調(diào)機組，夏季通過送風管道向空調(diào)房間輸送冷風，達到降溫的目的，冬季通過向室內(nèi)送熱風（或冷風）的方式，達到 36維持室內(nèi)溫度的目的。當空調(diào)房間內(nèi)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(nèi)溫度、濕度均勻，在空調(diào)啟動的短時間內(nèi)即可實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的均勻，對于某些會議室、餐廳等場合可采用該方式。回填材料導熱率大，一方面增加了兩支管間的熱量回流，另一方面，也強 化了 U 型管與土壤間的傳熱。 地源側(cè)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(nèi)，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(diào)分區(qū)冷負荷（1＋1/EER）]+∑輸送過程得熱量+∑水泵釋放熱量。結(jié)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(shè)計要求。可利用溫差與地熱換熱器的設(shè)計參數(shù)有關(guān)。(7) 土壤地層導熱系數(shù)綜合評述 301) 測試結(jié)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(shù)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(jié)果表明，；但系統(tǒng)可在5年內(nèi)回收，系統(tǒng)運行20年計，則地源熱泵系統(tǒng)可比分體空調(diào)。盡量保證在一個供暖空調(diào)運行周期內(nèi)，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(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采暖與空調(diào)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?！?，℃，℃。 地源熱泵在本項目中應用的適宜性 地質(zhì)條件XX 地區(qū)屬巖石類水文地 質(zhì)構(gòu)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(jié)構(gòu)采用同程和對稱布置形式?？紤]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(wù)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(shè)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(shè)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(diào)工程設(shè)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(jié)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(shè)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(diào)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(shù)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(shè)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(guān)，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(zhì)基礎(chǔ)。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(diào)期累計建筑物、地下提取與釋放的負荷。主要設(shè)備的選. 主要的設(shè)備設(shè)計容量主要設(shè)備選型名稱 規(guī)格 數(shù)量 備注地源熱泵冷熱水機 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(shù)提高了空調(diào)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(diào) 。在實際 工程應用中，地源熱泵技術(shù)的經(jīng)濟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。這些負荷特點比較適宜地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。由圖1可以看出，在運行一個采暖與空調(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?？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(diào)節(jié)。 地源熱泵空調(diào)全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟分析 與常用空調(diào)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(shè)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(shè)計是地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的重點，設(shè)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(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。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。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)。 方案設(shè)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(nèi)末端設(shè)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(diào)系統(tǒng)，由于機組夏季能夠提供給空調(diào)末端設(shè)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(nèi)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(shè)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(diào) 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(cè)循環(huán)水泵，關(guān)閉負荷側(cè)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(guān)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(shè)備養(yǎng)護等）要保持地源熱泵系