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1、一、 采用地源热泵系统可行性分析1、 地源热泵系统技术本身的可靠性1） 地源热泵机组的制冷、制热原理与普通的水冷螺杆机组没有太多差别，而只是在水系统环路上增加了冬、夏季切换运行的电动阀。而地下埋管能提供15-30的水源，决定了机组运行工况的稳定、可靠、并且高效。2） 根据讨论会期间本项目的相关资料及现场情况的了解，确保地源热泵系统稳定运行的关键技术地埋管的敷设可以充分利用建筑物的内外地下，敷设的地埋管面积完全可以得到保证。3） 泰州地区的地下水源丰富，对地埋管的换热更有利。2、 地源热泵的节能效果 地源热泵机组的能效比平均约为4.5左右，比风冷热泵机组的平均值3.0高。另一方面，结合系统的配置
2、，地埋管系统的总装机功率比风冷热泵系统约低30%左右。 根据现有的文献以及已有工程的运行数据，地埋管热泵系统比风冷热泵系统节能约25-30%。3、 投资的合理性 采用地埋管热泵系统的主机系统的投资比其他形式的 空调系统略高（一般高10-15%）,但考虑到其节省的运行费用，一般多投入的部分回收年限为3-5年。4、 其他 地源热泵系统属于可再生能源，国家政策有所扶持，江苏省补贴35元/，如是国家项目，补贴为50元/。二、 几点建议1、 地源热泵系统的关键技术是地埋管的计算及敷设，根据本工程的情况，建议按冬季的空调热负荷计算地埋管的数量，室内外地下同时敷设，以解决土壤的热平衡问题。2、 空调房间的冷
3、热负荷应根据具体使用情况，如发热量、人员、排风量、新风量等详细计算。3、 8栋建筑采用分块与集中相结合的原则布置空调热泵系统，地埋管各分区相互连接形成整体，各建筑分块采用集中的主机房，冷却塔可以分两块设置。各主机房空调冷热水分别接至每栋建筑。4、 空调房间采用普通的空气处理机组，如风机盘管等，并根据各房间的不同要求（净化、恒温恒湿等）设置系统。5、 各房间分区（各用户）可以通过冷冻水管道系统的设计资料（辅以电动两通水量调节阀），在各区管道设置计量表的形式实现分区计量，并最大程度的实现空调系统的节能。6、 强烈建议由设计院工程师完成空调房间的负荷计算等工作，并由热泵生产厂家或施工单位协助完成主机
4、系统尤其是地埋管的设计。7、 在今天的方案讨论中，博拉贝尔采用了相对集中（地埋管）和分块（主机设置）相结合的方案，主机采用了集中式的螺杆机组，内容详细，切合本工程的实际情况，数据较为客观，方案较优。 近年来，随着我国的发展及人民生活水平的不断提高，改善建筑热舒适条件已成为一个比较突出的要求。空调作为改善建筑热舒适条件的工具，早已悄悄进入我们的生活。据有关方面调查，在上海空调家庭拥有率已达到平均1台以上。然而，随着空调设备的日益普及，建筑耗能量势必将迅猛增加，对大气环境的污染也将日趋严重。如何在建筑热舒适条件得到改善的条件下把建筑耗能量减下来，减轻对大气环境的污染，成了暖通界人士首要其冲需要解决
5、的。现阶段，在保证使用功能不降低的情况下，我们应采取各种有效的技术和管理措施，把新建房屋建筑的能耗较大幅度地降下来，对原有建筑物有计划地进行节能改造，达到节省能源、保护环境和提高人民生活质量的目的1。地源热泵作为一种有益环境、节约能源和经济可行的建筑物供暖及制冷新技术越来越受到关注。它是利用地下相对稳定的土壤温度，通过媒介质来获取土壤内冷（热）能量的新型装置，可一年四季方便地调节建筑内的温度。由于该制冷供热方式不存在能量形式的转换，几乎是一种能量的“搬运”过程，因而其能量转换效率高、运营成本低。同时，地源热泵系统也为改善夏热冬冷地区建筑热条件这个世界性难题提供了很好的解决办法。夏热冬冷地区，其
6、七月气温比同纬度其他地区一般高出2左右，是在这个纬度范围内除沙漠干旱地区以外最炎热的地区；再加上这个地区水网地带多，十分潮湿，湿度常保持在80%左右，由于人体排汗难以挥发，普遍感到闷热难受。而一月的气温比同纬度其他地区一般要低810，而且湿度又高，达到73%83%6；这期间日照相对又较少，潮湿水汽从人体中吸收热量，因而阴冷寒凉。然而由于长江中下游地区是传统上的非采暖地区，居住建筑缺乏节能设计标准，建筑围护结构的保温隔热性能要比采暖地区差得多；夏季通常采用风冷空调来供冷，冬天人们往往又借助于高位能的电来采暖。因此，该地区的能量使用效率相当低。考虑到该地区夏季供冷天数和冬季供热天数相当，地源热泵系
7、统可以充分发挥地下蓄能的特点，进行能量季节迁移，用最少的能耗获得最大的受益。1 地源热泵的分类及其各自特点地源热泵在国内也被称为地热泵。根据利用地热源的种类和方式不同可以分为以下三类7，8：土壤源热泵或称土壤耦合热泵（GCHP）,地下水热泵（GWHP）,地表水热泵（SWHP）。1.1 土壤源热泵土壤源热泵以大地作为热源和热汇，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水水或热泵机组或水气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。垂直埋管换热器通常采用的是U型方式，按其埋管深度可分为浅层（100m）三种。埋管深，地下岩土温度比较稳定
8、，钻孔占地面积较少，但相应会带来钻孔、钻孔设备的经费和高承压埋管的造价提高。总的来说，垂直埋管换热器热泵系统优势在于：（1）占地面积小；（2）土壤的温度和热特性变化小；（3）需要的管材最少，泵耗能低；（4）能效比很高。而劣势主要在于：由于相应的施工设备和施工人员的缺乏，造价偏高。水平埋管换热器有单管和多管两种形式。其中单管水平换热器占地面积最大，虽然多管水平埋管换热器占地面积有所减少，但管长应相应增加来补偿相邻管间的热干扰。水平埋管换热器热泵系统由于施工设备广泛使用而且施工人员易找，又加上许多家庭有足够大的施工场地，因此造价就可以减下来。除需要较大场地外，水平埋管换热器系统的劣势还在于：运行性
9、能上不稳定（由于浅层大地的温度和热特性随着季节、降雨以及埋深而变化）；泵耗能较高；系统效率降低。蛇行埋管换热器比较适用于场地有限又较经济的情况下。虽然挖掘量只有单管水平埋管换热器20%30%,但是用管量会明显增加。这种方式优缺点类似于水平埋管换热器，所以有的将其归入水平埋管换热器。对于土壤源热泵的发展主要是从1998年开始。国内数家大学建立了土壤源热泵实验台，且大多数进行了地下换热器与地面热泵设备的长期联合运行。其中1998年重庆建筑大学建设了包括浅埋竖埋管换热器和水平埋管换热器在内的热泵系统；1998年青岛建工学院建成了聚乙烯垂直土壤源热泵系统；湖南大学1998年建设了水平埋管土壤源热泵系统
10、；1999同济大学建设了垂直土壤源热泵系统。这些系统为中国推广土壤源热泵奠定了基础。从2000年开始，在国内长春、济南、温州、重庆、米泉建立了一系列土壤源热泵系统的示范工程。土壤源热泵系统越来越多的被房地产商所关注和采用。鉴于国内的国情和地源热泵系统自身的特点，我们对其各自的前景作一。随着地下水热泵工程技术改进和规范化，由于其突出的节能和保护大气环境的功能，还是存在着巨大的潜在的市场11。水平埋管土壤源热泵，虽然占地面积大，但靠地表换热可以恢复地温，在年排热量和吸热量不平衡的地区比较有优势12。而垂直埋管土壤源热泵，随着专业安装队伍的发展，钻孔设备的完善，势必会使造价大幅度降低，无疑会成为今后
11、最有竞争力空调方式7。地源热泵技术对降低建筑能耗及环境保护具有重要的意义。特别是近年来在大型公共建筑中，采用地源热泵技术的工程案例逐年增多，并通过在工程中的成功运用得到了社会的共识，成为我国大型建筑暖通空调的发展趋势。位于北京中关村科技园区的北京永旺国际商城，是园区商业服务功能的重要配套项目。工程总建筑面积为15.6万m2，以商业用房为主，辅以一定数量的餐饮及后勤辅助用房。根据建筑规模和采暖空调面积的负荷需求，该建筑的冬季采暖热负荷为11700KW,夏季空调冷负荷为14370KW冷热源方案选择和设计该工程建筑规模较大，建设单位根据建设规划，提出建筑暖通空调系统采用可再生能源技术，以提高能源利用
12、率和降低能源消耗，达到国家对建筑能耗的指标要求。根据建筑工程的冷热负荷特性及建筑周边条件、配套功能特点、并考虑节能环保、运行及初投资等因素，确定采地源热泵加辅助冷热源的复合能源型式。在设计上以冬季采暖热负荷确定地源热泵的设计容量，冬季由地源热泵机组和辅助热源作为采暖热源，夏季由地源热泵机组和冷水机组作为空调冷源。 地下换热器设计通过对当地岩土热物性进行的热响应测试，试验所得土壤换热量为：冬季供热40W/m井深，夏季供冷70W/m井深。根据该项目建设的实际状况及所能够提供的地下换热器的实施条件，在建筑周围设置了1060个双U型地下换热器，有效换热长度为123米，钻孔间距为4.5米，占地面积约3.
13、48万平方米，地埋管上部地面使用功能为停车场和绿地。地埋管换热器采用同程式连接，分组接入若干组分集水器，以并联方式接至地源热泵机房。根据地下换热器的规模，确定地下换热器所提供的冷热负荷：冷负荷为7605kw，热负荷为6953kw。冬夏季冷热负荷基本达到平衡，保证了土壤长期热平衡状态不被破坏。不足部分的冷热负荷由冷水机组和辅助热源补充解决，形成一个地源热泵的复合系统。空调机组选择共选用三台地源热泵机组，单机制热量2206KW，制冷量2388KW。此系统可供的总热量和总冷量可以满足地下换热器系统提供的冷热负荷。为补充夏季冷负荷，另外设置两台冷水机组，单机制冷量为4571KW。此系统可提供的总冷量为
14、14374KW，可满足冷负荷高峰时段的负荷需求，并根据冷负荷情况决定冷水机组的运行方式。地源热泵复合系统的意义地源热泵系统是通过闭环式垂直埋管的地下换热器向土壤释放建筑物的冷负荷或从土壤中吸收热负荷，通过热泵实现对建筑物供冷供热功能。如果冷热负荷不能达到相对均衡，温度的变化对地埋管换热器的传热性能将产生一定的影响，常年运行将影响地源热泵系统的性能。解决问题的关键在于减小冷热负荷的不平衡程度，只有使地下换热器的吸热量和放热量达到基本平衡，不使多余的热量（或冷量）在地下积累，才能保证地下常年平均温度不会变化，从而保证系统性能稳定。切实可行的方法就是在系统中增加辅助冷热源设备，这种具有辅助冷热源设备
15、的系统构成了地源热泵复合系统。该工程在设计上，采用以冬季热负荷为设计依据，规划地下换热器的规模和设计参数，对地下换热器而言，冬夏季的取热和散热负荷要基本达到平衡，两季不足的负荷由辅助冷热源补充解决。实践证明采用地源热泵+辅助冷热源系统的方式具有较高的实用价值。特别是针对大型建筑工程，合理地设置地源热泵辅助系统，可有效降低系统投资，提高系统的运行节能效果。依靠地源热泵系统可保证基本负荷需求，在峰值负荷或负荷较大时，使用地源热泵和辅助冷热源系统联合运行。节能及环保效益分析地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。地源热泵系
16、统的另一个显著的特点是极大提高了能源的利用率，因此具有高效节能的优点。地源热泵比传统空调系统运行效率要高约40-60%。另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。该项目利用可再生能源中的地源热泵系统结合辅助冷热源作为建筑的空调采暖系统，供暖和制冷面积达到15.6万平方米。根据中关村国际商城一期可再生能源应用可行性研究报告的分析，本项目冬季供热采用地源热泵系统，与传统的市政热力系统比较，可节约标准煤919.6吨。使用地源热泵系统，在运行过程中没有燃烧过程，每个采暖季可减排SO2达到68.97吨，减排等效CO2达到2298.9吨，减排NOX达到334.85吨，粉尘625.33吨，为北京市节能减排工作做出应有贡献。