【正文】 內(nèi)升溫或降溫迅速，可有效提高舒適度，比較適合應(yīng)用于間歇運行的辦公建筑等空間較大的空調(diào)場合。方案三，夏季室內(nèi)末端設(shè)備均采用風(fēng)機盤管，冬季室內(nèi)末端設(shè)備采用地板輻射采暖方式。該方式控制靈活，室內(nèi)舒適度高。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(dá)到運行節(jié)能的目的。方案四，冬夏季室內(nèi)末端設(shè)備均采用毛細(xì)管輻射供冷供熱，外加新風(fēng)系統(tǒng)控制室內(nèi)濕度。該方式適用于 24 小時連續(xù)運行的空調(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)濕度控制相對復(fù)雜。以上四種方式均為集中中央空調(diào)系統(tǒng)形式。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)機組，共用一套室外地下環(huán)路泵。該方式無需專用的制冷機房，每個空調(diào)房間均設(shè)置水空氣熱泵機組，當(dāng)用戶不用 時，即可靈活開啟或關(guān)閉熱泵機組，但室外環(huán)路泵一直運行，該系統(tǒng) 運行費用較低，但初投資較高。以上五種方案的經(jīng)濟性比較見表 。以上分析可看出，當(dāng)對舒適性要求較高時，可采用方案三，從經(jīng)濟性角度可選擇方案五。實際工程應(yīng)進(jìn)行方案比較，綜合分析來確定采用何種方案。對于本項目，由于建筑物的功用為辦公樓切對室內(nèi)空調(diào)舒適性要求較高，因此冬夏采用均風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)比較有利，一是舒適性好，二是可以根據(jù)人員使用情況隨時啟停房間內(nèi)末端裝置，達(dá)到節(jié)能的目的。中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 37表 地源熱泵系統(tǒng)不同空調(diào)末端裝置經(jīng)濟性比較名稱 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五末端設(shè)備名稱風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)機組加送回風(fēng)管道、風(fēng)口夏季風(fēng)機盤管、冬季地板輻射采暖毛細(xì)管輻射表面加新風(fēng)系統(tǒng)分散式熱泵機組末端設(shè)備初投資估算 元/m 280100 100120 120140 150170 300末端系統(tǒng)運行費用元/m 235 46 35 35 1012機房設(shè)備運行費用元/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 一般中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 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)能運行，自動檢測與控制技術(shù)是必不可少的。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(yuǎn)程控制提供重要幫助。地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能有：（1）檢測功能監(jiān)控系統(tǒng)可以通過安裝在地源熱泵系統(tǒng)現(xiàn)場的各類傳感器，對地源熱泵系統(tǒng)的各種參數(shù)（例如，溫度、壓力、流量等）、系 統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)（包括熱泵的運行狀態(tài)、水泵的運行狀態(tài)等）進(jìn) 行檢測。并將這些測量數(shù)據(jù)通過模擬量輸入通道和數(shù)字量輸入通道輸 入到計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并且所有參數(shù)均可在顯示器上顯示。實時監(jiān)測地源熱泵系統(tǒng)的運行狀況是確保系統(tǒng)運行的高效性與可靠性的主要手段。在本項目的地源熱泵系統(tǒng)中，將引入一套智能 檢測，見下圖 。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。該自動控制系 統(tǒng)，可實現(xiàn)系統(tǒng)的自動調(diào)控，用 戶可根據(jù)檢測結(jié)果，查明故障或調(diào)節(jié) 地下?lián)Q熱平衡。中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 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 算 機地 源 熱 泵 空 調(diào)機 房 控 制 室 內(nèi)的 監(jiān) 控 計 算 機 打 印 機 打 印 機地 源 側(cè) 水 泵 空 調(diào) 側(cè) 水 泵熱 泵機 組 現(xiàn) 場 傳感 器 其 他 現(xiàn) 場設(shè) 備 其 他 現(xiàn) 場設(shè) 備其 他 系 統(tǒng) 控 制 室內(nèi) 的 監(jiān) 控 計 算 機 1號 機 房 現(xiàn)場 控 制 器 n號 機 房 現(xiàn)場 控 制 器打 印 機數(shù) 據(jù) 采 集 及 變 送 層現(xiàn) 場 控 制 層控 制 管 理 層高 級 管 理 層電 纜 電 纜工 業(yè) 現(xiàn) 場 總 線局 域 網(wǎng)就 地 控 制集 中 控 制 集 中 自 動集 中 手 動 聯(lián) 鎖 手 動解 鎖 手 動{圖 地源熱泵系統(tǒng)監(jiān)測原理圖（2）手動/自動模式控制系統(tǒng)可以工作在手動/自動兩種工作模式下。手動和自動模式下均可實現(xiàn)遠(yuǎn)程/現(xiàn)場控制和參數(shù)設(shè)定。（3） 遠(yuǎn)程/現(xiàn)場控制控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場控制兩種控制功能。尤其對于無人值守的系統(tǒng)，可以通過局域網(wǎng)對熱泵機組、循環(huán)泵等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 41參數(shù)修改等。同時，系統(tǒng)也可以直接操作控制柜，實現(xiàn)現(xiàn)場控制。（4） 自動報警功能當(dāng)?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)在運行過程中某一參數(shù)超過了其上、下限設(shè)定值、或設(shè)備故障時，系統(tǒng)會自動提示報警信息。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。（5） 歷史數(shù)據(jù)記錄和報表統(tǒng)計為了便于系統(tǒng)分析和智能優(yōu)化控制，將采集的動態(tài)數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，隨 時提供查詢和打印參數(shù)變化實時趨勢圖和歷史趨勢圖、報警記錄和數(shù)據(jù)記錄報表等。 地源熱泵自動控制系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的控制主要包括以下幾個方面：（1） 自動啟停根據(jù)事先排定的工作及節(jié)假日作息時間表，啟停熱泵機組、冷凍水泵、 電動 蝶閥、冷卻水泵、 換熱器。（2） 機組最佳臺數(shù)優(yōu)化控制其關(guān)鍵問題是確定當(dāng)前工況下末端需冷量。實測供回水溫差和循環(huán)水流量可以得到當(dāng)前系統(tǒng)消耗的冷量。但是這一冷量是否就是實際的需冷量還要考慮末端的控制調(diào)節(jié)方式。當(dāng)末端對水側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，會導(dǎo)致供回水溫差加大；若末端對水側(cè)不調(diào)節(jié)，通過變風(fēng)量對空調(diào)房間調(diào)節(jié)時，會導(dǎo)致供回水溫差變小。因此若要對機組進(jìn)行優(yōu)化控制，還需要得到末端裝置的控制方式及空調(diào)房間環(huán)境參數(shù)的實測數(shù)據(jù)來綜合分析決策。自動調(diào) 整熱泵機組運行臺數(shù)，達(dá)到最佳節(jié)能目的。（3） 負(fù)荷側(cè)循環(huán)水壓差控制根據(jù)供回水壓差，通過變頻調(diào)速器自動調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的供電頻率，中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 42改變循環(huán)水流量。假如將流量控制到原來的一半，則將電機的轉(zhuǎn)速控制到原來的一半就可實現(xiàn)。與調(diào)整閥門開度相比，節(jié)能效果非常明顯。（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)出口溫差通過變頻調(diào)速器自動調(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。若地源側(cè)出水溫度基本保持不變，可以地源側(cè)回水溫度為控制參數(shù)來進(jìn)行控制。（5） 機組連鎖控制啟動過程：打開地源側(cè)循環(huán)水泵電動蝶閥，啟動地源循環(huán)水泵。打開負(fù)荷側(cè)循環(huán)水泵電動蝶閥、啟動負(fù)荷側(cè)循環(huán)水泵；檢查系統(tǒng)定壓點壓力，如果是補水泵定壓，當(dāng)定壓點不足時，啟動補水泵；啟動熱泵機組。停止過程：停止熱泵機組；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)水泵電動蝶閥。停止地源側(cè)循環(huán)水泵，關(guān)閉地源側(cè)循環(huán)水泵電動蝶閥。（6） 水泵保護(hù)控制對于熱泵機組，運行時其蒸發(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)通過管道的流速高于最小流速時，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，開關(guān)斷開，電路中斷。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。中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 43（7） 系統(tǒng)定壓點控制檢查系統(tǒng)定壓點壓力，當(dāng)壓力低于定壓點壓力下限時，啟動補水泵或打開補水電磁閥，當(dāng)定壓點壓力高于定壓點壓力上限時則關(guān)閉。（8） 故障報警自動監(jiān)測機組、冷凍水泵的運行狀態(tài)。冷凍水，冷卻水溫度、壓差超限報警，機組、水泵故障超載報警。（9） 連鎖保護(hù)開機順序 : 換熱器閥門 機組冷卻水側(cè)閥門 冷卻泵 機組冷凍水側(cè)閥門 冷凍泵 熱泵機組關(guān)機順序 : 熱泵機組 延時 3 分鐘關(guān)冷凍泵 機組冷凍水側(cè)閥門 冷卻泵 機組冷卻水側(cè)閥門 換熱 器閥門 相關(guān)設(shè)備的開/關(guān)需經(jīng)確認(rèn)后才能開/關(guān)下一設(shè)備，如遇故障則自動停泵。（10） 保護(hù)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(hù)（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(hù)等）要保持地源熱泵系統(tǒng)長期、高效運行，首先要制定科學(xué)合理的運行策略，編寫地源 熱泵空調(diào)系統(tǒng)操作及設(shè)備養(yǎng)護(hù)手冊。對地源熱泵系統(tǒng)的使用者進(jìn)行適當(dāng)?shù)膷徢芭嘤?xùn)，掌握正確的操作流程。應(yīng)對用戶進(jìn)行地源熱泵工作原理的簡單介紹，使用戶可以根據(jù)測試數(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)較高的換熱效中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 44率。例如根據(jù)熱泵的進(jìn)出口水溫，適當(dāng)增大空調(diào)負(fù)荷或延長制冷時間，減少地下冷熱負(fù)荷的不平衡率。 制定標(biāo)準(zhǔn)的能耗統(tǒng)計表格，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)送到項目的能源中心，為進(jìn)一步分析地源熱泵系統(tǒng)運行性能，提高系統(tǒng)效率提供真實可靠的數(shù)據(jù)。中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 45中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 46第七章 技術(shù)支持（包括：項目執(zhí)行單位的技術(shù)力量描述、技術(shù)合作單位介紹）技術(shù)支持單位山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所，近十年來系統(tǒng)深入地研究了淺層地?zé)崮茉诮ㄖ欣玫膫鳠嵋?guī)律及其高效應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，在地源熱泵空調(diào)技術(shù)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用三個方面都取得重要成果。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)計模擬軟件；研發(fā)了能夠用于現(xiàn)場確定深層巖土熱物性的測試方法和測試儀；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。并編入了國家標(biāo)準(zhǔn)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》；獲得了 4 項發(fā)明專利，取得 2 項實用新型專利。出版專著《地埋管地源熱泵技術(shù)》；研究成果在北京奧林匹克公園、武漢新建火車站及濟南奧體中心等 300 余項工程中應(yīng)用。形成了有中國特色的和有自主知識產(chǎn)權(quán)的地埋管地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)集成，作為項目主持單位，2022 年獲得國家科技進(jìn)步二等獎 1 項（太陽能和淺層地?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 1 項（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 1 項（民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)編制）；2022年獲濟南市技術(shù)發(fā)明二等獎 1 項（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 1 項（地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范編制）。2022 年獲我省科技進(jìn)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(yīng)用技術(shù)》。在國際上產(chǎn)生重要影響，為地埋管地源熱泵這一節(jié)能減排新技術(shù)的推廣應(yīng)用做出重要貢獻(xiàn)。山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所成立于 2022 年，專門從事地源熱泵中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所 2空調(diào)技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，取得了顯著的成績，同時也培養(yǎng)了一批地源熱泵技術(shù)的研究骨干和工程技術(shù)人才，在國內(nèi)外的同行中有重要影