【正文】 創(chuàng)建了基于地下傳熱解析解和疊加原理的地?zé)釗Q熱器傳熱分析方法；開發(fā)了地?zé)釗Q熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬軟件；研發(fā)了能夠用于現(xiàn)場(chǎng)確定深層巖土熱物性的測(cè)試方法和測(cè)試儀；開發(fā)了基于水泥砂漿、石英砂和改性添加劑的高性能回填材料；建設(shè)了地埋管淺層地?zé)崮芾檬痉豆こ?；?International Journal of Heat and Mass Transfer 等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文 80 余篇。打開負(fù)荷側(cè)循環(huán)水泵電動(dòng)蝶閥、啟動(dòng)負(fù)荷側(cè)循環(huán)水泵；檢查系統(tǒng)定壓點(diǎn)壓力，如果是補(bǔ)水泵定壓，當(dāng)定壓點(diǎn)不足時(shí)，啟動(dòng)補(bǔ)水泵；啟動(dòng)熱泵機(jī)組。（4） 自動(dòng)報(bào)警功能當(dāng)?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中某一參數(shù)超過(guò)了其上、下限設(shè)定值、或設(shè)備故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示報(bào)警信息。以上分析可看出，當(dāng)對(duì)舒適性要求較高時(shí)，可采用方案三，從經(jīng)濟(jì)性角度可選擇方案五。但地板采暖用于夏季供冷時(shí)，由于考慮到結(jié)露的影響，輸送到地板內(nèi)水溫不得高于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度，同時(shí)由于室內(nèi)的濕負(fù)荷需要去除，還需要考慮除濕方法或設(shè)備來(lái)保證房間濕度恒定。兩支管中心距等于支管直徑與兩支管間距之和。所以擬劃分兩個(gè)埋管區(qū)?？紤]到測(cè)試區(qū)域冬季采暖期較長(zhǎng)，宜考慮冬季從地下提取熱量與夏季向地下放入熱量的平衡問(wèn)題。C)Time (Hr) 測(cè) 量 溫 度計(jì) 算 溫 度圖 循環(huán)水平均溫度測(cè)試結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖 (6) 結(jié) 果分析鉆孔結(jié)果表明：該地埋管區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造以基巖為主。在夏季高溫天氣，由于其制冷量隨室外空氣溫度升高而降低，同樣可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。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(duì)地溫的恢復(fù)有積極的影響。節(jié)能公共建筑 單位建筑面積設(shè)計(jì) 冷熱負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，空調(diào)冷熱負(fù)荷變化緩慢，且全年的累計(jì)冷熱負(fù)荷相差不大，非常有利于地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行。（3（ 一機(jī)多用地源熱泵系統(tǒng)可供熱、空調(diào)，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系統(tǒng)；機(jī)組緊湊，節(jié)省建筑空間，可以靈活安裝在任何地方，末端亦可做多種選擇；（4（ 運(yùn)行可靠機(jī)組的運(yùn)行情況穩(wěn)定，幾乎不受天氣及環(huán)境、溫度變化的影響，即使在寒冷的冬季制熱量也不會(huì)衰減，更無(wú)結(jié)霜、除霜之慮；自動(dòng)化程度高，系統(tǒng)由 電腦控制，能夠根據(jù)室外氣溫和室內(nèi)氣溫自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行，運(yùn)行管理可靠性高；無(wú)儲(chǔ)煤、儲(chǔ)油罐等衛(wèi)生及火災(zāi)安全隱患；機(jī)組使用壽命長(zhǎng)，主要零部件少， 維護(hù)費(fèi)用低，主機(jī)運(yùn)行壽命可達(dá)到15 年以上；機(jī)組自動(dòng)控制程度高，可無(wú)人值守。根據(jù)建筑物的冷熱負(fù)荷初步估算熱泵機(jī)組的容量。, 經(jīng)度 116176。建筑面積為 40355㎡，主樓部分 36975㎡，裙房部分 5680㎡，機(jī)房其他 400㎡。20% 以內(nèi)是可以接受的。2. 建筑物對(duì)空調(diào)的需求該工程為高檔住辦公樓，對(duì)室內(nèi)空調(diào)要求較高，不僅需要冬季供熱，而且夏季需要供冷?！妫?，℃。由圖1還可以看出，經(jīng)過(guò)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℃。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)。(5) 戶門 ：采用保溫防盜安全門，傳熱系數(shù)為 W/㎡（2）冷、熱源配置三臺(tái)地源熱泵機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組制冷量為 1578KW、制熱量：1725KW。（2（ 環(huán)保、潔凈地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行沒(méi)有燃燒，沒(méi)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(duì)大氣產(chǎn)生的熱島效應(yīng)。XX 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。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(duì)的平衡，模擬設(shè)計(jì)結(jié)果表明不平衡率在177。 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。并已廣泛應(yīng)用于北京奧林匹克公園、網(wǎng)球場(chǎng)館、XX 奧體中心等一大批地源熱泵工程的巖土層熱物性測(cè)試。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℃。由于循環(huán)水在輸送過(guò)程中得到的熱量、水泵釋放到循環(huán)水中的熱量無(wú)法精確計(jì)算。如果處理不當(dāng)，將產(chǎn) 生較大的影響。風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是目前舒適性空調(diào)系統(tǒng)廣泛采用的系統(tǒng)形式，它可以根據(jù)人員使用情況隨時(shí)啟停房間內(nèi)末端裝置，達(dá)到節(jié)能的目的。方案五，分散式空調(diào)方式，即冬夏季室內(nèi)末端設(shè)備均采用分散的空調(diào)機(jī)組，共用一套室外地下環(huán)路泵。（3） 遠(yuǎn)程/現(xiàn)場(chǎng)控制控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場(chǎng)控制兩種控制功能。（4） 地源側(cè)循環(huán)水溫度控制根據(jù)地源側(cè)循環(huán)水的進(jìn)出口溫差通過(guò)變頻調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的供電頻率，改變地源側(cè)循環(huán)水流量。 制定標(biāo)準(zhǔn)的能耗統(tǒng)計(jì)表格，使用戶可以方便直觀的填寫各自地源熱泵系統(tǒng)的能耗，直接發(fā)送到項(xiàng)目的能源中心，為進(jìn)一步分析地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行性能，提高系統(tǒng)效率提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)。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，2022 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）、2022 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）、2022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）；2022年獲 XX 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）、 2022 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）。（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。 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。 37表 地源熱泵系統(tǒng)不同空調(diào)末端裝置經(jīng)濟(jì)性比較名稱 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/m 280100 100120 120140 150170 300末端系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用元/m 235 46 35 35 1012機(jī)房設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用元/m 21215 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 38 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。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。豎直埋管管材采用高密度聚乙烯（PE100） De32。單位孔深換熱量取值偏大，將導(dǎo)致埋管量偏小、循環(huán)液 進(jìn)出口溫度難以達(dá)到熱泵的要求。巖土體初始溫度℃，數(shù)值較高。 26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。為 保證地源熱泵系統(tǒng)在長(zhǎng)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。 地埋管所需空間對(duì)于高檔辦公樓，建筑容積率比較低。隨著人們對(duì)能源危機(jī)和環(huán)保問(wèn)題嚴(yán)峻性的認(rèn)識(shí)的提高，地源熱泵技術(shù)在我國(guó)建筑空調(diào)系統(tǒng)中將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 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 。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 全年室外日平均溫度、極值溫度變化曲線 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)溫度 ℃ 相對(duì)濕度%房間名稱夏季 冬季 夏季 冬季新風(fēng)量m3/(h圖 1 XX 建集團(tuán)辦公樓平面圖 計(jì)算依據(jù) 11《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019－2022《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB5004595 (2022年版)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500152022《全國(guó)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(guó)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》GB502422022《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB502432022《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》GB 500272022 《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ1012022 J3622022《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》 GB 503662022 （2022）1《外墻外保溫應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》DBJ140352022 1《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》 CJJ10120221《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB5041120221《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》1《中華人民共和國(guó)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/㎡可以通過(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)。同時(shí)排放到環(huán)境中的廢熱無(wú)疑更加劇了夏季城市熱島效應(yīng)。 6二、方案的確定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。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。 9三、結(jié)論由于該地區(qū)附近無(wú)熱電廠和區(qū)域鍋爐房，根據(jù)各方案的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)比較， 擬選用方案1，地源熱泵系統(tǒng)既符合當(dāng)前國(guó)家的節(jié)能減排的方針政策，運(yùn)行費(fèi)用也較低，當(dāng)然每個(gè)方案都不是完美的，地源熱泵的初投資較高，但要考慮長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用和長(zhǎng)