【正文】 據(jù)來自于系統(tǒng)運(yùn)行模擬的結(jié)果與工程經(jīng)驗(yàn)，與實(shí)際運(yùn)行狀況會(huì)有一定的差別，在此僅作為定性的分析。計(jì)算結(jié)果表明，；但系統(tǒng)可在5年內(nèi)回收，系統(tǒng)運(yùn)行20年計(jì)，則地源熱泵系統(tǒng)可比分體空調(diào)。 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。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。這與建筑冷熱負(fù)荷需求趨勢(shì)正好相反。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。地源熱泵系統(tǒng)是通過淺層地?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。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。 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。 27第四章 地源熱泵系統(tǒng)埋管工程技術(shù)方案 土壤熱工實(shí)驗(yàn) 概述(1) 工程概況該項(xiàng)目為 XX 中國(guó)鐵建國(guó) 際城地源熱泵工程。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。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。本次試驗(yàn)進(jìn)行了 1 個(gè)孔的測(cè)試。測(cè)試時(shí)間：2022 年 7 月 20 日～7 月 22 日，資料分析：7 月 24 日～7 月 26日。(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)行效率降低甚至無法正常運(yùn)行。擬通過地下巖土熱物性測(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)。(3) 測(cè)試 孔基本參數(shù)表 測(cè)試孔基本參數(shù)項(xiàng)目 測(cè)試孔 項(xiàng)目 測(cè)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(zhì) PE 管埋管內(nèi)徑（mm）26 埋管外徑（mm） 32鉆孔回填材料 原漿 主要地質(zhì)結(jié)構(gòu) 基巖 28(4) 測(cè)試設(shè)備本工程采用山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所自主研制開發(fā)的型號(hào)為 FZLC（Ⅲ）型巖土熱物性測(cè)試儀。該儀器已 獲得國(guó)家發(fā)明專利。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。(5) 測(cè)試結(jié)果鉆孔測(cè)試結(jié)果見表 ；。圖 地下熱物性參數(shù)計(jì)算模型表 鉆孔測(cè)試結(jié)果內(nèi)容 1 號(hào)測(cè)試孔巖土體溫度(初始溫度) 29巖土體導(dǎo)熱系數(shù) W/m℃ 巖土體容積比熱容 106J/m3℃ 0 10 20 30 40 50051015202530Temperature (39。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。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。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。巖土體初始溫度℃，數(shù)值較高。(7) 土壤地層導(dǎo)熱系數(shù)綜合評(píng)述 301) 測(cè)試結(jié)果表明：該區(qū)域土壤地層平均導(dǎo)熱系數(shù)較大。測(cè)試的鉆孔（100m 深）導(dǎo)熱系數(shù)： W/m℃該 地域地下傳熱條件適合使用地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。 2) 初始溫度較低。在約 100 深的巖土層內(nèi)平均地溫 為 ℃。測(cè)試結(jié)果表明：該埋管區(qū)域巖土層的綜合換熱能力強(qiáng)，能夠符合常規(guī)設(shè)計(jì)要求。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。 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)。簡(jiǎn)述如下：1) 地埋管傳熱的可利用溫差，即 U 型埋管中的水（循環(huán)液）熱交換后允許達(dá)到的最低或最高溫度與巖土換熱前未受熱干擾時(shí)溫差。可利用溫差與地?zé)釗Q熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)。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℃。2) 每年從地下取熱量與向地下釋放熱量是否平衡。二者相差越大，對(duì)地?zé)釗Q熱器換熱效率的影響越大?？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題。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)。(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)。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。結(jié)果導(dǎo)致熱泵實(shí)際的制熱、 31制冷量低于其額定值，使系統(tǒng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。反之，單位孔深換熱量取值偏小，埋管量將增加，工程的初投資增高。但熱泵機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用將會(huì)降低。在地源熱泵運(yùn)行的額定工況下，針對(duì)該地域地質(zhì)條件深層巖土熱物性的測(cè)試情況、考慮到當(dāng)?shù)氐販爻跏紲囟龋ā妫?、冬季地埋管循環(huán)液溫度設(shè)定（4~8℃ ）等因素，提出地埋管方案設(shè)計(jì)時(shí)的參考建議如下：1) 對(duì)于 De32 雙 U 型地埋管，冬季每米孔深從地下提取的熱量按34~38W/m 計(jì)，夏季每米孔深向地下釋放的 熱量按 48~52W/m 計(jì)；對(duì)于De32 單 U 型地埋管，冬季每米孔深從地下提取的熱量按 28~32W/m 計(jì)，夏季每米孔深向地下釋放的熱量按 42~46W/m 計(jì).2) 豎直埋管材料宜采用 PE100；鉆孔難度較大，宜采用雙 U 型豎直地埋管；3) 在地埋管空間充足條件下，為增大蓄熱體、減弱地下冷熱負(fù)荷不平衡的影響，應(yīng)適當(dāng)加大地埋管間距。建議地埋管間距 5m~7m。 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。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)水在輸送過程中得到的熱量、水泵釋放到循環(huán)水中的熱量。將上述三項(xiàng)熱量相加就可得到供冷工況下釋放到循環(huán)水的總熱量。即：最大釋熱量＝∑ [空調(diào)分區(qū)冷負(fù)荷（1＋1/EER）]+∑輸送過程得熱量+∑水泵釋放熱量。由于循環(huán)水在輸送過程中得到的熱量、水泵釋放到循環(huán)水中的熱量無法精確計(jì)算。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。 32 土壤換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1） 土壤換熱器的布置由于該項(xiàng)目為高檔辦公樓，建筑主體周圍有大量空地。所以擬劃分兩個(gè)埋管區(qū)。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。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。豎直埋管管材采用高密度聚乙烯（PE100） De32?？组g距和行間距均按 5 m 計(jì)算，鉆孔深度按 120m 計(jì)， 鉆孔徑 160 mm，埋深按 m 考慮。水平埋管總長(zhǎng)度可根據(jù)地埋管區(qū)域、機(jī)房位置、分集水器設(shè)置位置和水平管連接方式確定。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)。經(jīng)計(jì)算，鉆孔數(shù)量 為 760 個(gè)。當(dāng)?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)按以上地埋管方案設(shè)置時(shí)， 所示?？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 ℃。系 統(tǒng)運(yùn)行一年后，地下平均溫度由 ℃℃。地埋管進(jìn)、出水溫度的變化不大，其對(duì)地源熱泵機(jī)組的效率影響很小可 33以忽略。 地源側(cè)溫度變化圖3） U 型管支管間距半寬及回填材料確定在豎直 U 型埋管地?zé)釗Q熱器中，在這樣一個(gè)狹小的空 間內(nèi)，支管間必然發(fā)生熱回流現(xiàn)象，對(duì)實(shí)際的換熱效果將產(chǎn)生一定影響。如果處理不當(dāng)，將產(chǎn) 生較大的影響。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。下圖 為鉆孔敷設(shè) U 型管后的最大余隙，它等于 鉆孔直徑減去二倍支管直徑。兩支管中心距等于支管直徑與兩支管間距之和。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。即支管間距越小或回填材料導(dǎo)熱率越大，熱量回流越大。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?；靥畈牧蠈?dǎo)熱率大，一方面增加了兩支管間的熱量回流，另一方面，也強(qiáng) 化了 U 型管與土壤間的傳熱。而后者是影響地 熱換熱器設(shè)計(jì)容量的主要因素。該系統(tǒng)采用支管間距為 的 U 型管埋管方式。圖 U 型支管間距回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)尺寸的影響沒有土壤的導(dǎo) 34熱系數(shù)影響大，這是因?yàn)榛靥畈牧系膶?dǎo)熱系數(shù)要小于土壤的導(dǎo)熱系數(shù)，而且回填材料的厚度要遠(yuǎn)小于土壤層的厚度。之所以加回填材料的原因主要是為了防止地面水通過鉆孔向地下滲透，以保護(hù)地下水不受地表污染物的污染，并防止各個(gè)蓄水層之間的交叉污染。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。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。 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。當(dāng)空調(diào)房間內(nèi)對(duì)溫濕度有較高要求時(shí)，可采用第一種方式，該方式具有室內(nèi)溫度、濕度均勻，在空調(diào)啟動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的均勻，對(duì)于某些會(huì)議室、餐廳等場(chǎng)合可采用該方式。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。但末端設(shè)備的維護(hù)工作量稍大。地板輻射采暖方式是目前較為舒適的供暖方式，由于室內(nèi)溫度梯度為自下而上逐漸降低，正好與其他供暖方式相反，室內(nèi)人員處于高溫區(qū)，舒適感較好，同時(shí)在舒適感相同的情況下，可以有效減少輸送熱量，達(dá)到節(jié)能的效果，目前在北方地區(qū)集中供暖中得到廣泛應(yīng)用。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)備來保證房間濕度恒定。 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。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)盤管。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)濕度沒有嚴(yán)格要求的空調(diào)場(chǎng)合。方案二，采用集中的空調(diào)機(jī)組，夏季通過送風(fēng)管道向空調(diào)房間輸送