【正文】 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。圖 地下熱物性參數(shù)計算模型表 鉆孔測試結果內容 1 號測試孔巖土體溫度(初始溫度) 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 29巖土體導熱系數(shù) W/m℃ 巖土體容積比熱容 106J/m3℃ 0 10 20 30 40 50051015202530Temperature (39。并已廣泛應用于北京奧林匹克公園、網(wǎng)球場館、濟南奧體中心等一大批地源熱泵工程的巖土層熱物性測試。(3) 測試 孔基本參數(shù)表 測試孔基本參數(shù)項目 測試孔 項目 測試孔鉆孔深度（m） 100 鉆孔直徑（mm） 160埋管形式 單 U 型 埋管材質 PE 管埋管內徑（mm）26 埋管外徑（mm） 32鉆孔回填材料 原漿 主要地質結構 基巖 中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 28(4) 測試設備本工程采用山東建筑大學地源熱泵研究所自主研制開發(fā)的型號為 FZLC（Ⅲ）型巖土熱物性測試儀。(2) 測試 目的地埋管換熱系統(tǒng)設計是地埋管地源熱泵空調系統(tǒng)設計的重點，設計出現(xiàn)偏差可能導致系統(tǒng)運行效率降低甚至無法正常運行。本次試驗進行了 1 個孔的測試。本工程擬采用節(jié)能環(huán)保的土壤源熱泵系統(tǒng)，提供本工程的冷、熱源。中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 26綜上所述: 方案1：用地源熱泵有較好的節(jié)能效果，初投資較高但運行費用低； 方案2：用鍋爐房污染嚴重，運行簡單技術成熟，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。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。這與建筑冷熱負荷需求趨勢正好相反。 與常規(guī)空調全壽命周期的技術分析傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)主要包括風冷的空氣源熱泵和水冷的冷水機組。 與常規(guī)空調全壽命周期的回收期分析方案 地源熱泵系統(tǒng) 熱網(wǎng)+水冷機組初投資概算 330 元/m2 254 元/m2初投資（萬元） 系統(tǒng)的增量成本（萬元） 全年空調運行費用合計（萬元） 壽命周期總費用（以系統(tǒng)設計 運行 20 年計算），萬元 系統(tǒng)運行 20 年地源熱泵可節(jié) 省運行 費用，萬元 投資回收期 年說明：表中的數(shù)據(jù)來自于系統(tǒng)運行模擬的結果與工程經(jīng)驗，與實際運行狀況會有一定的差別，在此僅作為定性的分析。 地源熱泵空調全壽命周期技術經(jīng)濟分析 與常用空調系統(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。（4）增大埋管間距可適當?shù)卦黾拥芈窆芨縻@孔之間的間距，降低埋管間的熱干擾，增中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 23大蓄熱體，有利于地埋管從周圍巖土中的提取熱量。本項目可采用如下措施：（1）采取分戶熱計量，提高冬季采暖行為節(jié)能的自覺性，提高能源利用率，降低冬季負荷；（2）適當增加夏季空調運行時間。為 保證地源熱泵系統(tǒng)在長期運行中能高效運行，應減小冷熱負荷的不平衡程度?？梢酝ㄟ^埋地的溫度傳感器來監(jiān)測地溫變化情況，據(jù)此進行運行調節(jié)。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，是因地而異的。值得注意的是，即使設計工況為理想工況，即地下巖土的取熱與散熱在一個周期內達到平衡，但在實際運行中，地下巖土的年吸、釋熱量并非要求絕對的平衡，模擬設計結果表明不平衡率在177。經(jīng)過20年的模擬運行之后，距離鉆孔10m遠處的平均巖土溫度僅僅比初始溫度的 16℃降低了約1℃。由圖1可以看出，在運行一個采暖與空調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。 地源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡由負荷計算結果知地下埋管全年冷熱量不平衡率為13%。另一方面可以充分利用建筑物的地下空間來設置地熱換熱器，減少對周邊地表面積的利用。 地埋管所需空間對于高檔辦公樓，建筑容積率比較低。這些負荷特點比較適宜地源熱泵空調系統(tǒng)。由于本工程建筑的節(jié)能設計已符合山東省工程建設標準《公共建筑節(jié)能設計標準》中的各項規(guī)定，節(jié)能可達到 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荷指標為 75W/m2；冷負荷指標為105W/m2。濟南地區(qū)建筑的年冷熱負荷相差不大，采用地源熱泵技術，可以基本實現(xiàn)夏季向地下蓄熱，冬季從地下取熱，地熱換熱器的冷熱負荷全年比較均衡的技術要求，系統(tǒng)運行效率高，因此該地區(qū)是地源熱泵技術應用的適宜區(qū)域。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。在實際 工程應用中，地源熱泵技術的經(jīng)濟性與可操作性還取決于工程場地的地質構造，水文地質條件，工程施工條件等多種因素。地質狀況將決定使用何種鉆孔、挖掘設備或安裝成本的高低。但由于巖石層具有較高的導熱系數(shù)，總鉆孔量相應減少，總費用增加的幅度不會很大，因此該地區(qū)從地質條件分析可列為地源熱泵應用的適宜區(qū)。隨著人們對能源危機和環(huán)保問題嚴峻性的認識的提高，地源熱泵技術在我國建筑空調系統(tǒng)中將會發(fā)揮越來越重要的作用。（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 。節(jié)水省地的地源熱泵系統(tǒng)以地下淺層地熱能資源為冷、熱源，向其中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 19吸收或排出熱量，從而達到供暖或制冷的作用，既不消耗水資源，也不會對其造成污染；地源熱泵系統(tǒng)的地埋管可以直接布置在建筑物的地下空間中，不占使用面積。（2（ 環(huán)保、潔凈地源熱泵系統(tǒng)的運行沒有燃燒，沒有排煙，大大降低了城鎮(zhèn)的大氣污染；據(jù)調研，由于需輸入的少量的電能維持熱泵運轉，地源熱泵由此產生的污染物排放量，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)供冷時省去了冷卻塔，避免了冷卻塔噪音及霉菌污染，以及對大氣產生的熱島效應。地源熱泵可克服空氣源熱泵負荷需求越高，效率越低的技術障礙，顯著提高效率。該技術提高了空調系統(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。地源熱泵地上部分與普通熱泵相同，所不同的是通過埋設在地下巖土中的地熱換熱器將熱量釋放給土壤或者從土壤中吸收熱量。按照每個鉆孔占地下面積25 m 2計，約需埋管面積 19000 m2。 根據(jù)地質及環(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 。主要設備的選. 主要的設備設計容量主要設備選型名稱 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 山東建筑大學地源熱泵研究所 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。夏季機組為制冷工況，提供冷凍水供、回水溫度為 7℃～12℃的冷水；冬季機組為供熱工況、提供采暖用熱水，供回水溫度為：40℃～45℃。（2）冷、熱源配置三臺地源熱泵機組，每臺機組制冷量為 1578KW、制熱量：1725KW。 主要設備容量的選擇（1）空調冷熱負荷建筑物的設計熱負荷為 kW，冷 負荷為 kW。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期累計建筑物、地下提取與釋放的負荷。則該辦公樓的 ，冷負荷為。由于本工程現(xiàn)階段只是對地源熱泵空調系統(tǒng)方案進行可行性論證，所以僅對該工程的冷熱負荷進行簡單估算，詳細的全年逐時動態(tài)負荷計算在方案確定后的設計報告中給出。各 天 干 球 溫 度 統(tǒng) 計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 濟南全年室外日平均溫度、極值溫度變化曲線中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 14 室內設計計算參數(shù)表 室內設計參數(shù)溫度 ℃ 相對濕度%房間名稱夏季 冬季 夏季 冬季新風量m3/(h98′。(6) 門 窗建筑物理性能1）抗風壓性能:4 級 p3 ≥ ；2）空氣滲透性能(氣密性):4 級 q1≤；3）雨水滲漏性能(水密性): 5 級 p ≥500pa4）保溫性能:空氣層厚度: 6mm, k ≤5）隔聲性能:3 級 Rw 30dB中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 13第二章 建筑的冷熱負荷 室外設計計算參數(shù)濟南市緯度 37176。(5) 戶門 ：采用保溫防盜安全門，傳熱系數(shù)為 W/㎡中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 12(4) 屋面：采用粘貼 100 厚擠塑型聚苯板外保溫，傳熱系數(shù)為 W/㎡傳熱系數(shù)為 W/ ㎡K。女兒墻、陽臺、外挑構件、管道穿 墻采用25 厚聚苯顆粒保溫砂漿保溫。圖 1 中鐵建集團辦公樓平面圖 計算依據(jù)中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 11《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019－2022《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB5004595 (2022年版)《建筑給水排水設計規(guī)范》GB500152022《全國民用建筑工程設計技術措施 暖通空調 動力》《全國民用建筑工程設計技術措施 給水排水》《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范》GB502422022《通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范》GB502432022《供水水文地質勘察規(guī)范》GB 500272022 《埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程》CJJ1012022 J3622022《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》 GB 503662022 （2022）1《外墻外保溫應用技術規(guī)程》DBJ140352022 1《埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程》 CJJ10120221《建筑節(jié)能工程施工質量驗收規(guī)范》GB5041120221《中華人民共和國節(jié)約能源法》1《中華人民共和國可再生能源法》 建筑資料各個圍護結構的熱物性參數(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/㎡該辦公樓的冷負荷為，熱負荷為 。本工程為高檔辦公樓，主體建筑分主樓和裙樓主樓樓層為 26 層，裙樓為 3 層，地下二層。與同緯度的內陸地區(qū)相比,具有雨水豐富、年溫適中、氣候溫和的特點。中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)可行性研究報告 山東建筑大學地源熱泵研究所 10第一章 項目綜述 氣象地理條件本項目位于濟南市。在建筑中應用地源熱泵系統(tǒng)， 對