地源热泵系统在建筑中的应用

能源环境　地源热泵系统的应用　吉林省博大空调工程有限公司（吉林长春）　乇火华　【摘　要】以长春帕拉斯酒店土壤源热泵工程为依据，介绍了土　壤源热泵技术设备选型及地热换热器的设计施工，阐述了土壤源热泵系　统在北方应用的优点，’同时为吉林地区土壤源热泵技术在设计和施工方　面积累了宝贵的经验。　Ｉ关键询】土壤源热泵；地热换热器；应用优点　地源热泵由于其节能、环保，在全国已得到广泛的应用。吉林地　区冬冷夏热，尤其适合地源热泵的使用，在吉林地区也有许多成功的　案例，长春帕拉斯大酒店在２０１０年改造过程中，就选用了土壤源热泵　系统，冬季给楼内供热，夏季制冷，并且全年给客房提供生活热水。　１．工程概况　长春帕拉斯大酒店建筑面积６５００平米，共六层，一至四层为餐　厅及客房，五层为厨房和客房，六层为婚宴厅。餐厅、婚宴厅和客房采　用风机盘管制冷制热；厨房采用散热器采暖，另加排风系统；机房在　楼外单独设置，２台ＲＨＳＢｗ一２４０Ｈｓ热泵机组，室外地热换热器共　１２３个，采用双ｕ型管形式。　ＲＨＳＢＷ－２４０ＨＳ地源热泵机组工况参数　项目　单位　冷房　暖房　制冷工质　Ｒ２２　设置条件　室内非防爆　制冷量／Ｎ热量　ｋＷ　２４０　２５７　机组能量调节范围　％　２５　１００　种类　清水　热源水　进出口温度　℃　１２～７　１５　７．３　蒸发器　流量　ｍ３／ｈ　４１．３　２２．２　水侧压力损失　ｋＰａ　８０　接管管径　ｍｍ　８０　种类　热源水　清水　进出口温度　℃　１８～２９　４０～４５．４　冷凝器　流量　ｍ３／ｈ　２２．２　４１．３　水侧压力损失　ｋＰａ　８０　接管管径　ｍｍ　８０　电源　３８０Ｖ一３中－５０ＨＺ　电源特性　输入功率　ｋＷ　４３．５　５８．６　２　热泵系统设计　２．１热泵机组选型　２．１．１空调室外计算参数　季节　干球温度　湿球温度　相对湿度　平均风速　夏季　３０℃　２７．４℃　８０％　３．２ｍ／ｓ　冬季　－２７℃　６０％　３．６ｍ／ｓ　２．１．２空调室内计算参数　主要房间名称　冬季温度（℃）　夏李温度【℃Ｊ　宾馆　１８—２２℃　２４—２６℃　２．１．３负荷计算　依据甲方的要求，地源热泵系统需要冬季为宾馆提供采暖，夏季　制冷，并全年提供生活热水。　采暖负荷为３９０ｋＷ，制冷负荷为４８０ｋＷ；生活热水制热量为　１００ＫＷ。　２．１．４设备选型　依据负荷选用荏原螺杆干式冷水（热泵）机组２台，型号为　ＲＨＳＢＷ２４０ＨＳ，单台制热量为２５７ｋＷ，制冷量为２４０　ｋＷ，热回收　４８ｋＷ。　２．２地热换热器设计　地埋管换热系统的设计主要是地埋管换热量和换热管长度的设　计，应采取“现场工程、水文地质条件分析＋以往工程经验”相结合　的方法。根据实际情况，计算得出换热孔的的数量和确定具体打孔的　位置，配置先进、合理的设备，使系统达到设计要求。　本工程设计方案采用双Ｕ型ＨＤＰＥ地埋管，孔径为１５０ｒａｍ左右，　初步考虑　Ｌ深为１１０ｍ。实测和计算结果表明，双Ｕ形埋管比单Ｕ型埋　管可提高１５—２０％的换热量，可有效提高单孔换热能力，减少钻孔数　量，从而降低施工量和初投资。　所在地单位孔深夏季释热量为３８ｗ／ｍ，冬季单位孔深吸收热量　为３８ｗ／ｍ。综合考虑需要地埋孔深为１１０ｍ的换热￣Ｌ１２３个，合计深度　为１３５３０ｍ。换热井与换热井间距为４．５ｍ。　地下埋管分组并联。将１２３口换热井分成５组，５组相互独立，每　一组均采用并联地下管路连接方式。　在土壤源热泵空调系统设计中，土壤源热泵系统总吸热量与总　释放量相平衡的措施对十保证大地岩土的热稳定性、土壤源热泵系　统的经济性及空调实际运行效果十分重要。　本工程设计中空调夏季制冷释放的热量与冬季采暖及生活热水　的吸热量基本平衡，可以保证土壤源的热稳定性。　２．３地热换热器埋管施Ｉ：　本工程采用竖直地埋管换热器，钻孔及下管采用钻井机，具有防　塌方技术，施工速度快，质量好。回填材料采用膨润土和细砂的混合　浆，膨润土和细砂的混合浆具有较好的传热性，回填采用专用回填泵　方式，由孔底部导入填料逐渐向｝　反填，排除孔内空气，保证回填无　孟集篓巽　害串曩蠢羹　证在下管中程聂橐两　Ｕ肓　譬篆嘴　现；　型管每　。。　换热孔ｐ　Ｅ管是否安装管卡的比较　司　管　的　图　卡　３、地源热泵应用的优点　随着社会经济的发展，人们对生活的舒适性要求越来越高，在冬　冷夏热的北方，地源热泵系统一机多用，满足了人们对冬季制热夏季　制冷的需求。　随着地球上不可再生能源（煤、石油、天然气）的不断消耗，浅　层地热能等可再生清洁能源将成为重要的能源。以土壤作为冷热源　的土壤源热泵技术，非常适合寒冷地区使用。　本项目节能、环保，为长春地区利用浅层地热能起到示范和带动　作用，有利于推动我国循环绎济和ｕｒ持续发展战略的进程，为创建节　约型社会作出贡献。　参考文献　【１】ＧＢ５０５６６－－２００５．地源热泵系统工程技术规范北京：中国　建筑工业出版社，２００９　『２］ＡＳＨＡｇＥ．地源热泵工程技术指ｌ自徐伟，译．北京：中国建筑　工业出版社　２００１　【３】马最良．中悦地源热泵系统设计与应用．北京：机械工业出　

地源热泵系统在校园建筑中的应用分析

作者：庞治霞

来源：《中国房地产业》 2019年第11期

文/ 庞治霞、刘乃玲 山东建筑大学 山东济南 250000庞治霞 山东水立方建筑设计有限公司 山东潍坊 261000

曹银生 山东工业技师学院 山东潍坊 261000

【摘要】本文以潍坊市某体育学校为例，利用校园建筑空调负荷存在明显的错峰、间歇使用的特点设计采用地源热泵的机房及地埋管换热器系统，用于对室内中央空调系统供冷、供暖。后对地源热泵中央空调系统的运行状况进行跟踪，从工程适用性、工程造价、运行费用、主要运行问题几个方面入手进行分析论证，并提出可行性措施。从设计和运行两方面论证了校园建筑的特点适合采用地源热泵系统制冷、供暖。

【关键词】地源热泵；校园建筑；负荷错峰；运行管理

利用浅层地热能的地埋管地源热泵系统具有绿色环保、污染小、节能、并且可以供冷供暖兼制卫生热水“一机三用”的特点，有“绿色空调技术”的美誉[1]。校园内由于学校课程和作息时间的安排，教学类建筑和宿舍楼同时使用率较低，空调负荷存在明显的错峰、间歇使用的现象，这种负荷特点适合地源热泵系统的运用。本文运用工程实例分析了地源热泵系统设计和运行管理并提出可行性措施。

1 、工程概况及建筑冷热负荷

潍坊市某体育学校，位于潍坊滨海开发区，学校用地面积442225 ㎡，建筑总面积167192㎡。校园内建有21 栋楼，包括综合办公楼，教学楼4 栋，图书馆，食堂，学生公?? 5 栋，训练竞技场馆7 栋，能源中心，康复中心及教职工公??。教职工??采用低温热水辐射供暖，其余建筑采用风机盘管+ 新风系统。总建筑冷负荷14830kW，热负荷14044kW。

学校各个建筑的使用时间严重错峰：教学类建筑如教学楼与训练竞技场馆在白天上课训练用，学生公??午休和晚间使用，食堂仅为间歇性早中晚就餐时间使用，综合楼白天使用，教职工公??全天使用。建筑分时段使用决定了建筑的负荷特点——逐时叠加负荷的最大值比各个建筑负荷相加的最大值小的多[2]。

1 刊于《暖通空调》2011年8月期“工程设计问答”

问题与答复(19)

关于地源热泵系统

问：地源热泵系统涵盖哪些范围？

地源热泵系统的涵盖范围，应以GB 50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》的术语为准：以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组的供热空调系统。

以岩土体为低温热源的地埋管地源热泵系统，以抽取和回灌浅层地下水为低温热源的地下水源热泵系统，以提取和回放江、湖、河、海等地表水为低温热源的地表水源热泵系统，构成了地源热泵系统的地源主体。深层地热资源的梯级利用，以及污水源热泵系统，不属于地源热泵系统的范围。

问：采用地源热泵系统，应该着重注意什么问题？

GB 50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》的全文中，一共只有两条强制性条文。即：3.1.1条提出，方案设计前，应进行工程场地状况调查，并对浅层地热能资源进行勘察。5.1.1条提出，地下水换热系统应根据水文地质勘察资料进行设计，必须采取可靠回灌措施，确保置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层，并不得对地下水资源造成浪费和污染。

JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》的5.4.8条，又以强制性条文重申“当选择土壤源热泵系统、浅层地下水源热泵系统、地表水（淡水、海水）源热泵系统、污水水源热泵系统作为居住区或户用空调（热泵）机组的冷热源时，严禁破坏、污染地下资源。”

这说明，地源属于新能源和可再生能源，当合理和有效地加以利用时，能够取得节能减排的效益，但是应以不造成对环境的负面影响作为前提。

问：什么叫做“合理和有效地加以利用”？

一般应该从以下几个角度，衡量是否能合理和有效地加以利用：

1）计算冷源的综合制冷性能系数（SCOP）。对于常规的冷源系统，冷源综合制冷性能系数是指在名义工况下，制冷机的制冷量与制冷机、冷却水水泵及冷却

2 塔（或风冷式的风机）等的净输入能量之比。而对于地源热泵系统，冷源综合制冷性能系数应指在名义工况下，热泵机组的制冷量与热泵机组、地源侧循环水泵以及净化过滤换热设施等的净输入能量之比。在许多情况下，地源热泵系统的冷源综合制冷性能系数，有可能会并不比水冷式或风冷式蒸气压缩循环冷水机组优越。

第３６卷第２２期　・２０４・　２　ｏ　１　ｏ年８月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＦＵＲＥ　Ｖ０１．３６　Ｎｏ．２２　Ａｕｇ　２０１０　

文章编号：１００９　６８２５（２０１０）２２—０２０４—０２　

地源热泵系统在山西某住宅项目中的应用研究　

孙朝阳　宋晋豫　

摘要：简要介绍了地下水地源热泵系统的工作原理和特点，以山西省永济市某住宅小区项目为例，具体阐述了地源热　

泵系统在实际工程中的应用，总结归纳了采用地源热泵系统的可行性和经济性。　

关键词：地下水地源热泵系统，工作原理，特点，冷热源　

中图分类号：ＴＵ８３１．３　文献标识码：Ａ　

地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可　

持续发展。地源热泵技术利用地下的土壤、地表水、地下水温相　

对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移　到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低　

位热源中，达到降温或制冷的目的…。地源热泵系统可分为地埋　

管地源热泵系统、地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统三　

种形式。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管　网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、　

地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它可以代替普通　

空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时，它还　

可供应生活用水，是一种有效利用能源的方式。本文就以山西某　

住宅项目为例，阐述了地下水地源热泵中央空调系统的应用。　

１地下水地源热泵系统的工作原理　

地下水地源热泵是以水为热源，进行制冷／制热循环的一种　

热泵型空调系统，在制热时以水为热源，而在制冷时以水为排热　

源（见图１）。夏季，水源热泵机组从可利用水源中吸取冷量，为用　

户端供冷，取冷后水回到水中，同时使水温升高。冬季从可利用水　源中提取热量后，为用户端供暖，取热后的水回到水中，同时使水　

温降低。此系统又称为蓄能型水源热泵系统。　机组输入电能Ｗ　利用能Ｑ：　｛　厂．　—］—Ｌ］　户『叫］热泵机组ｌ　Ｌ　—ＬＴ—　ｔ　ｔ　＋　ｌ低位热能Ｑ　｛　冬季：Ｑｚ＝Ｑ－＋Ｗ士　——　Ｑｚ≥　Ｊ　ｌ地＝Ｆ或地　夏季．Ｑ２、＝Ｑ　一ｗ　ｌ　Ｑｚ≥４Ｗ　图１　地下水地源热泵系统的工作原理