【正文】 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(wú) 60 地下鉆孔及埋管（元 /kW） 1500 無(wú) 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(hào) 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/） 元 / 冷卻塔運(yùn)行費(fèi)用（元/） 無(wú) 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(jiǎn)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。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(duì)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(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(wú)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。在建筑中應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)，對(duì)于后期申報(bào)綠色建筑，申請(qǐng)政府補(bǔ)貼，創(chuàng)造了先決條件；對(duì)于提升項(xiàng)目檔次、品味，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高效、節(jié)能運(yùn)行奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。 該辦公樓的冷負(fù)荷為 ，熱負(fù)荷為 。 傳熱系數(shù)為 W/ ㎡ 98′。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。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(tái) 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。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。 （ 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)。 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(chǎng)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(fù)荷特點(diǎn)比較適宜地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。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(shì)?？梢酝ㄟ^(guò)埋地的溫度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)地溫變化情況，據(jù)此進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)。 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(chǎng)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(duì)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 。 地源熱泵系統(tǒng)是通過(guò)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(zhǎng)年恒定，不受室外氣溫的影響，具有冬暖夏涼的特性。 (2) 測(cè)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(wú)法正常運(yùn)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(cè)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(jì) 土壤換熱系統(tǒng)換熱量計(jì)算 地源熱泵系統(tǒng)實(shí)際最大釋熱量發(fā)生在與建筑最大冷負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。一區(qū) ：在主樓前的形象廣場(chǎng)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(jìn)行埋管，埋管間距 5m?？梢钥闯觯芈窆軗Q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(dǎo)熱率對(duì)熱量回流的影響都是單一的。當(dāng)然能夠增強(qiáng)換熱能力更好，所以國(guó)外現(xiàn)在的回填材料都改進(jìn)成高導(dǎo)熱系數(shù)的材料，以加強(qiáng)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(duì)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(jī)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(duì)于間歇運(yùn)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(dá)到運(yùn)行節(jié)能的目的。實(shí)際工程應(yīng)進(jìn)行方案比較，綜合分析來(lái)確定采用 何種方案。該測(cè)試系統(tǒng)可以自動(dòng)測(cè)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(duì)一些必要的參數(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)置了報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，即超限時(shí)地源熱泵系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行。自動(dòng)調(diào)整熱泵機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，達(dá)到最佳節(jié)能目的。 停止過(guò)程： 停止熱泵機(jī)組； 5 分鐘后停止負(fù)荷側(cè)循環(huán)水泵，關(guān)閉負(fù)荷側(cè)循環(huán)水泵電動(dòng)蝶閥。 （ 10） 保護(hù)控制 冷凍泵、冷卻泵啟動(dòng)后，水流開關(guān)檢測(cè)水流狀態(tài)，如遇故障則自動(dòng)停泵，冷凍泵、冷卻泵運(yùn)行時(shí)如發(fā)生故障，備用泵自動(dòng)投入使用 運(yùn)行維護(hù) （包括建筑用能管理制度、操作規(guī)程、定期能耗統(tǒng)計(jì)報(bào) 告及設(shè)備養(yǎng)護(hù)等） 要保持地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期、高效運(yùn)行，首先要制定科學(xué)合理的運(yùn)行策略，編寫地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)操作及設(shè)備養(yǎng)護(hù)手冊(cè)。并編入了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》；獲得了 4 項(xiàng)發(fā)明專利，取得 2 項(xiàng)實(shí)用新型專利。形成了有中國(guó)特色的和有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的地埋管地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)集成，作為項(xiàng)目主持單位， 20xx 年獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)（太陽(yáng)能和淺層地?zé)崮茉诮ㄖ欣玫年P(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用）、 20xx年獲教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)（淺層地?zé)崮軆?yōu)化利用技術(shù)的研究與應(yīng)用）、 20xx 年獲山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)（民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)編制）； 20xx 年獲濟(jì)南市技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)（地埋管地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)集成及其推廣應(yīng)用）、 20xx 年獲建設(shè)部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)（地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范編制）。 應(yīng)對(duì)用戶進(jìn)行地源熱泵工作原理的簡(jiǎn)單介紹，使用戶可以根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，宏觀的調(diào)控地下?lián)Q熱平衡，保持地埋管換熱系統(tǒng)較高的換熱效率。 （ 6） 水泵保護(hù)控制 對(duì)于熱泵機(jī)組，運(yùn)行時(shí)其蒸發(fā)器和冷凝器的水側(cè)必須保證足夠的流速，在此采用 “流速開關(guān) ”，管道內(nèi)的流體流速不同，流速開關(guān)的位移不同，根據(jù)要求的最 小流速，把流速開關(guān)設(shè)定到最小流速的位置，當(dāng)通過(guò)管道的流速高于最小流速時(shí)，開關(guān)閉合，電路接通；當(dāng)管道內(nèi)的流速低于最小流速時(shí)，開關(guān)斷開，電路中斷。假如將流量控制到原來(lái)的一半，則將電機(jī)的轉(zhuǎn)速控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 42 制到原來(lái)的一半就可實(shí)現(xiàn)。 地源熱泵自動(dòng)控制系統(tǒng) 地源熱泵系統(tǒng)的控制主要包括以下幾個(gè)方面 ： （ 1） 自動(dòng)啟停 根據(jù)事先排定的工作及節(jié)假日作息時(shí)間表，啟停熱泵機(jī)組、冷凍水泵、電動(dòng)蝶閥、冷卻水泵、換熱器。 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 40 集控室內(nèi)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)地源熱泵空調(diào)機(jī)房控制室內(nèi)的監(jiān)控計(jì)算機(jī) 打印機(jī)打印機(jī)地源側(cè)水泵 空調(diào)側(cè)水泵熱泵機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)傳感器 其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其他系統(tǒng)控制室內(nèi)的監(jiān)控計(jì)算機(jī) 1 號(hào)機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)控制器n 號(hào)機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)控制器打印機(jī)數(shù)據(jù)采集及變送層現(xiàn)場(chǎng)控制層控制管理層高級(jí)管理層電纜 電纜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線局域網(wǎng)就地控制集中控制集中自動(dòng)集中手動(dòng)聯(lián)鎖手動(dòng)解鎖手動(dòng){{ 圖 地源熱泵系統(tǒng)監(jiān)測(cè)原理圖 （ 2） 手動(dòng) /自動(dòng)模式 控制系統(tǒng)可以工作在手動(dòng) /自動(dòng)兩種工作模式下。 表 地源熱泵系統(tǒng)不同空調(diào)末端裝置經(jīng)濟(jì)性比較 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 37 名稱 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 末端設(shè)備名稱 風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng) 空調(diào)機(jī)組加送回風(fēng)管道、風(fēng)口 夏季風(fēng)機(jī)盤 管 、冬季地板輻射采暖 毛細(xì)管輻射表面加新風(fēng)系統(tǒng) 分散式熱泵機(jī)組 末端設(shè)備初投資估算 元 /m2 80100 100120 120140 150170 300 末端系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用元 /m2 35 46 35 35 1012 機(jī)房設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用元 /m2 1215 1215 1215 1215 23 占空間 面積 一般 較大 一般 一般 較小 控制性能 較好 一般 較好 一般 一般 空調(diào) 舒適性 較好 較好 比較舒適 一般 一般 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 38 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 39 第六章 地源熱泵監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能 地源熱泵技術(shù)是一種節(jié)能環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)形式，要想達(dá)到地源熱泵在各種 地域內(nèi)平穩(wěn)、節(jié)能運(yùn)行，自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)是必不可少的。該方式適用于 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)舒 適度高，系統(tǒng)初投資低，維護(hù)管理方便，但室內(nèi)濕度控制相對(duì)復(fù)雜。該方式控制靈活，室內(nèi)升溫或降溫迅速，可有效提高舒適度，比較適合應(yīng)用于間歇運(yùn)行的辦公建筑、住宅建筑等對(duì)濕度沒(méi)有嚴(yán)格要求的空調(diào)場(chǎng)合。 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 35 第五章 室內(nèi)空調(diào) 末端系統(tǒng) 中央空調(diào)末端形式及原理 作為中央空調(diào)末端有以下幾種形式：一是全空氣系統(tǒng)；二是風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；三是地板輻射采暖方式。但兩者對(duì)地?zé)釗Q熱器設(shè)計(jì)容量的影響并不一致，相同負(fù)荷下，支管間距小，所需的地?zé)釗Q熱器容量大。地埋管進(jìn)、出水溫度的變化 不大，其對(duì) 地源熱泵機(jī)組的效率 影響很