【正文】 山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所成立于 2022 年，專門(mén)從事地源熱泵 1空調(diào)技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，取得了顯著的成績(jī)，同時(shí)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(guó)內(nèi)外的同行中有重要影響。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 XX 奧體中心等 300 余項(xiàng)工程中應(yīng)用。 45 46第七章 技術(shù)支持（包括：項(xiàng)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(lái)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)。對(duì)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。（8） 故障報(bào)警自動(dòng)監(jiān)測(cè)機(jī)組、冷凍水泵的運(yùn)行狀態(tài)。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(dòng)蝶閥。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(lái)進(jìn)行控制。（3） 負(fù)荷側(cè)循環(huán)水壓差控制根據(jù)供回水壓差，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， 42改變循環(huán)水流量。但是這一冷量是否就是實(shí)際的需冷量還要考慮末端的控制調(diào)節(jié)方式。（5） 歷史數(shù)據(jù)記錄和報(bào)表統(tǒng)計(jì)為了便于系統(tǒng)分析和智能優(yōu)化控制，將采集的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，隨 時(shí)提供查詢和打印參數(shù)變化實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖和歷史趨勢(shì)圖、報(bào)警記錄和數(shù)據(jù)記錄報(bào)表等。尤其對(duì)于無(wú)人值守的系統(tǒng)，可以通過(guò)局域網(wǎng)對(duì)熱泵機(jī)組、循環(huán)泵等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或 41參數(shù)修改等。該自動(dòng)控制系 統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)控，用 戶可根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，查明故障或調(diào)節(jié) 地下?lián)Q熱平衡。并將這些測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)模擬量輸入通道和數(shù)字量輸入通道輸 入到計(jì)算機(jī)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。對(duì)于本項(xiàng)目，由于建筑物的功用為辦公樓切對(duì)室內(nèi)空調(diào)舒適性要求較高，因此冬夏采用均風(fēng)機(jī)盤(pán)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(shí)啟停房間內(nèi)末端裝置，達(dá)到節(jié)能的目的。該方式無(wú)需專用的制冷機(jī)房，每個(gè)空調(diào)房間均設(shè)置水空氣熱泵機(jī)組，當(dāng)用戶不用 時(shí)，即可靈活開(kāi)啟或關(guān)閉熱泵機(jī)組，但室外環(huán)路泵一直運(yùn)行，該系統(tǒng) 運(yùn)行費(fèi)用較低，但初投資較高。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。但室內(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)行的辦公建筑等空間較大的空調(diào)場(chǎng)合。因此末端設(shè)備的 選取可采用如下方式：方案一，冬夏季室內(nèi)末端設(shè)備均采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管。但末端設(shè)備的維護(hù)工作量稍大。該土壤源地源熱泵系統(tǒng)采用導(dǎo)熱率為 (m?K)的水泥砂漿作為回填材料。該系統(tǒng)采用支管間距為 的 U 型管埋管方式。即支管間距越小或回填材料導(dǎo)熱率越大，熱量回流越大。影響 U 型埋管支管 間熱量回流的因素主要有兩個(gè)，一是兩支管間的間距，二是回填材料的導(dǎo)熱率。系 統(tǒng)運(yùn)行一年后，地下平均溫度由 ℃℃。根據(jù)地質(zhì)情況，地下 120 m 范圍內(nèi)的綜合導(dǎo)熱系數(shù)為 W/(m?K)，比熱容為 1373 kJ/(m3?K)。2） 土壤換熱器的設(shè)計(jì)土地埋管采用豎直單U型地埋管。本設(shè)計(jì)僅考慮空調(diào)負(fù)荷和機(jī)組壓縮機(jī)耗功兩項(xiàng)，并進(jìn)行修正。包括：各空調(diào)分區(qū)內(nèi)水源熱泵機(jī)組釋放到循環(huán)水中的熱量（包括空調(diào)負(fù)荷和機(jī)組壓縮機(jī)耗功）、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。但熱泵機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用將會(huì)降低。(2) 地 熱換熱 器埋設(shè)建議單位孔深換熱量是地?zé)釗Q熱器設(shè)計(jì)中重要的數(shù)據(jù)，它是確定地?zé)釗Q熱器容量、確定熱泵參數(shù)、選擇循環(huán)泵流量與揚(yáng)程、計(jì)算地埋管數(shù)量與埋管結(jié)構(gòu)等的重要依據(jù)。2) 每年從地下取熱量與向地下釋放熱量是否平衡。 單位孔深地埋管的換熱量與建議(1) 影響每米孔深地埋管換熱量的因素地埋管單位孔深的熱交換量與多種因素有關(guān)。 2) 初始溫度較低。測(cè)試結(jié) 果表明：埋管區(qū)域的平均綜合導(dǎo)熱系數(shù)為 ℃，數(shù)值較低，平均容積比熱為 106J/m3℃，數(shù)值較小。(5) 測(cè)試結(jié)果鉆孔測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 ；。擬通過(guò)地下巖土熱物性測(cè)試并利用專業(yè)軟件分析，獲得地埋管區(qū)域基本的地質(zhì)資料、巖土的熱物性參數(shù)及測(cè)算的每延米地埋管換熱孔的換熱量，為地?zé)釗Q熱器設(shè)計(jì)、換熱孔鉆鑿施工工藝等提供必要的基本依據(jù)。我所對(duì)本工程地埋管場(chǎng)地進(jìn)行了深層巖土層熱物性測(cè)試。同時(shí)地源熱泵技術(shù)在夏季是將熱量?jī)?chǔ)存在地下，以備冬季取熱用，減少了城市的熱污染。傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的一個(gè)主要的弊端是機(jī)組的效率隨著夏季室外氣溫的升高或冬季室外氣溫降低而顯著降低。表 冷熱源系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用比較方案一 方案二 方案三冷熱源方式及序號(hào)項(xiàng)目 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?kwh?km3 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 24單位燃料費(fèi)用（元/m 2.） 機(jī)房運(yùn)行費(fèi)用（元/m ） 元/m冷卻塔運(yùn)行費(fèi)用（元/m ） 無(wú) 2 元/m全年運(yùn)行費(fèi)合計(jì)（元/m 2） 費(fèi)用比例 1 1．84 與常用空調(diào)系統(tǒng)的初投資比較 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(hào)項(xiàng)目 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/m 2)建筑物空調(diào)末端基本相同（按 110 元/m 2）初 投 資 概 算 比 較 (冷指標(biāo) )初投資（元/m2） 330 267 254比例 1 與常規(guī)空調(diào)全壽命周期的回收期分析下表對(duì)本項(xiàng)目的地源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性 25對(duì)比。（3）適當(dāng)提高夏季熱泵機(jī)組冷卻水的進(jìn)出水溫度，增大釋熱量。 22 系統(tǒng)運(yùn)行20年的月溫度變化模擬曲線如上分析，本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)地源熱泵系統(tǒng)時(shí)，地下吸放熱的不平衡程度不大。20% 以內(nèi)是可以接受的。取距離周邊鉆孔10m 遠(yuǎn)處的巖土溫度作為鉆孔群所處位置的巖土參考溫度。初步估算本項(xiàng)目有足夠空間埋設(shè)地埋管。便于控制系統(tǒng)的初投資，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 建筑負(fù)荷特性辦公樓的負(fù)荷變化一般比較緩慢，在 XX 地區(qū)氣候條件下，辦公建筑的空調(diào)熱負(fù)荷指標(biāo)在 5881W/ m2，冷負(fù)荷指 標(biāo)為 92120 W/ m2 。 氣候條件XX地處中緯度地帶，由于受太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流和地理環(huán)境的影響，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。 20現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況是現(xiàn)場(chǎng)勘察的主要內(nèi)容之一。地表淺 層 的地?zé)崮苜Y源量大面廣，無(wú)處不在，是一種清潔的可再生能源。同時(shí)去掉冷卻塔使建筑周邊環(huán)境更加潔凈、優(yōu)美。圖 地源熱泵系統(tǒng)原理圖 18123465 土 壤 熱 泵 空 調(diào) 機(jī) 組2風(fēng) 機(jī) 盤(pán) 管 4集 、 分 水 器冷 凍 水 泵6冷 卻 水 泵土 壤 熱 泵 加 風(fēng) 機(jī) 盤(pán) 管 空 調(diào) 系 統(tǒng) 流 程 圖圖 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)流程圖地源熱泵系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：（1（ 節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，遠(yuǎn)高于冬季的室外溫度，又低于夏季的室外溫度。 17第三章 地源熱泵空調(diào)技術(shù)的適宜性 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介地源熱泵是一種利用大地作為冷熱源的熱泵，通過(guò)熱泵機(jī)組對(duì)建筑物實(shí)現(xiàn)供暖，空調(diào)及提供生活用熱水。冷熱水循環(huán)水泵 流量：290m3/h楊程：28mH2O 4 臺(tái) 三用一備地埋管側(cè)循環(huán)水泵 流量：420m3/h楊程：28mH2O 4 臺(tái) 三用一備豎直地埋管 120m 孔深，760 個(gè)孔 91200m 不包括水平地埋管 及分集水器（3）地埋管方案地埋管初步設(shè)計(jì)鉆孔深120m，鉆孔760個(gè)，豎直總埋管量為91200m孔深。考慮到該辦公樓的功用與特性，選用三臺(tái)熱泵機(jī)組，便于運(yùn)行調(diào)節(jié)，有利于運(yùn)行節(jié)能，降低運(yùn)行費(fèi)用。，冬季COP值按4計(jì)算。由于本工程建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)已符合山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《居住建 15筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的各項(xiàng)規(guī)定，節(jié)能可達(dá)到65% 的要求，考慮一定的安全余量，現(xiàn)估算建筑物的平均熱負(fù)荷指標(biāo)為75W/m 2；冷負(fù)荷指標(biāo)為105W/m2。冬夏季各氣象參數(shù)如下：? 夏季室外計(jì)算干球溫度 ℃? 夏季室外計(jì)算濕球溫度 ℃? 夏季大氣壓力 99850 Pa? 最熱月室外計(jì)算平均濕度 73%? 夏季室外平均風(fēng)速 m/s? 冬季室外采暖計(jì)算溫度 7 ℃? 冬季室外空調(diào)計(jì)算溫度 10 ℃? 冬季室外相對(duì)濕度 54％? 冬季大氣壓力 102020 Pa? 冬季室外平均風(fēng)速 mXX 地區(qū)典型年的室外日平均溫度，極值溫度變化曲線見(jiàn)圖 （數(shù)據(jù)來(lái)自建筑負(fù)荷計(jì)算軟件 Dest 數(shù)據(jù)庫(kù)）。K。K。(2) 隔 墻：采用 20 厚膠粉聚苯顆粒保溫層，導(dǎo)熱系數(shù)為 W/㎡圖 1 為建筑平面布置圖。 項(xiàng)目概況XX 建辦公樓位于 XX 市歷城區(qū)奧體西路西 側(cè)，南 鄰經(jīng)十路，規(guī)劃總用地為 ㎡。 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)遠(yuǎn)的利益，故擬選用方案1，方案2是比 較常用的空調(diào)系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用也不高，可作為備選方案。（3）適當(dāng)提高夏季熱泵機(jī)組冷卻水的進(jìn)出水溫度，增大釋熱量。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。這說(shuō)明地埋管在一年的運(yùn)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(gè)采暖與空調(diào)周期后基本回復(fù)到初始溫度，這就保證了系統(tǒng)的高效率運(yùn)行。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。h。而冷水機(jī)組則是在制冷時(shí)將室內(nèi)的熱量以廢熱形式排放到室外大氣中，該系 統(tǒng)的性能隨室外空氣溫度升高而顯著降低，機(jī)組制冷性能及效率較低，耗能 較高。從地埋管熱泵的工作原理可知該系統(tǒng)在冬冷夏熱的地區(qū)（即全年冷熱負(fù)荷較為均衡的建筑物）可以充分發(fā)揮大地儲(chǔ)能的作用，具有較高的運(yùn)行效率。 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。 1XX 建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 2目錄0 研究報(bào)告概要 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????