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摘要本设计为南京地区某办公楼的地源热泵空调设计，共六层。
一层层高3.6米，二至六层层高3.2米。
建筑面积约为14702m。
全楼冷负m，空调面积约为14142荷为152kw。
采用地源热泵系统进行集中供给空调方式，从而为整个建筑提供一个舒适的办公环境。
根据不同房间的功能，现决定采用风机盘管加独立新风系统对空气进行处理，新风处理到室内空气的等焓值，不承担室内负荷，而由风机盘管承担室内所有冷负荷。
风机盘管加独立新风系统采用侧送风方式。
水系统采用闭式双管同程式，冷冻水泵两台，一用一备；冷却水泵选两台，一用一备。
在冷负荷计算的基础上完成制冷机组机组和风机盘管的选型，并通过水系统、风系统的计算确定风管和水管的规格，校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机组和水泵。
地源热泵系统已经逐渐成熟，所以在热源设计中选择了环保、节能、运行稳定的地源热泵系统，虽然初投资成本会稍高，但由于日后系统的稳定性高，不需要专业人员维护，会逐渐收回成本。
关键词：地源热泵风机盘管加独立新风系统负荷空调AbstractThis design is about the Ground Source Heat Pump center air-condition engineering of an office building that locates in NanJing. There are 6 floors.The first floor is 3.6 meters high.The second to the sixth floor is 3.2 meters high. The gross floor area is about 1470 m2, and the air condition area is about1414m2. The cold duty is 152 kW . We choose Ground Source Heat Pump for air-condition of this building.，in order to provid a comfortable office enviornment.Depends on the varies functions of rooms, the system uses the PAU+FCU system. FCU system copes with the fresh air. PAU system carries on the whole cold duty of the entire room. PAU+FCU systems can send air from the side.The air outlet set in the corner of the room. Air conditioning water system adopts a closed-two different water control system. There are two chilled water pumps. One for work and the other one is being spare.Completing the selection of refrigeration units and fan coil unit according to the cooling load calculation,and select appropriate specifications of wind pipes and water pipes through the calculation of wind system and water system.Check the Resistance and the pressure of the most disadvantaged loop so that we can choose the appropriate Fresh air unit and water pump.Ground source heat pump system has been gradually mature, So in the design of the heat source we choose ground source heat pump system ofenvironmental protection, energy saving, stable operation.Keywords:Ground Source Heat Pump ；PAU+FCU systems;; Load; Air-conditioning目录一、绪论1.1本研究课题的学术背景及其理论与实际意义 (1)1.2地源热泵的发展史 (1)1.3我国土壤源热泵的现状及其发展 (1)1.4本课题主要的研究内容 (1)二、设计依据2.1设计规范及标准 (3)2.2设计范围 (14)2.3设计参数 (20)三、设计计算3.1空调冷负荷的计算方法·3.2 空调系统的选择 (22)3.3 空调系统方案的确定 (24)四、新风负荷的计算4.1新风量的确定 (25)4.2夏季空调新风冷负荷的计算 (26)4.3冬季空调新风冷负荷的计算 (26)五、空气处理设备的选择5.1风机盘管的选择 (28)5.2新风机组的选择 (31)六、气流组织6.1气流组织分布 (33)6.2风口布置 (34)6.3风口选择计算 (34)七、风系统水力计算7.1风管水力计算方法 (35)7.2风管水力计算过程 (36)7.3风管的布置及附件 (40)八、空调水系统设计及水利计算8.1空调水系统的设计 (42)8.2冷水系统的水力计算 (42)8.3冷凝水管道设计 (51)8.2水系统安装要求 (52)九、制冷机房设备的选择计算9.1水源热泵机组选型计算 (53)9.2地埋管设计计算 (54)9.3循环水泵的选择 (55)9.4集分水器的设计计算 (56)9.5水处理设备的选择计算 (57)9.6阀门安装 (57)十、管道保温与防腐10.1管道保温 (58)10.2管道防腐 (59)十一、消声减振设计11.1消声设计 (60)11.2减振设计 (60)谢辞 (62)参考文献 (63)一、绪论1.1本研究课题的学术背景及其理论与实际意义地源热泵是一种利用浅层地热能源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等的能量）的既可供热又可制冷的高效节能系统。
严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的方案优选大连市建筑设计研究院有限公司王巍沈阳建筑大学市政与环境工程学院林豹摘要针对不同学者在严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的选择上存在的分歧，选取沈阳市的一家大型商场作为研究对象，设计了非水环双风机系统、水环单风机系统和水环双风机系统三种形式的地下水源热泵空调系统，继而对其能耗、经济性和地下水用量进行了计算和分析。
结果表明：非水环双风机系统的能耗、经济性和地下水用量较水环单风机系统和水环双风机系统都具有优势，可认为是严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的理想方案之一。
关键词地下水源热泵空调系统双风机系统水环热泵系统能耗经济性1 引言地下水源热泵系统是一种相对简单的地源热泵系统，投资少、开采易、运行管理方便，所以往往成为地源热泵系统的首选。
但是在对于严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的形式，学术界仍存在异议。
众所周知，大型商业建筑的内区面积较大，且存在着全年性冷负荷。
因此，一些学者认为水环热泵系统在大型商业建筑的应用上具有一定优势；但另一些学者认为双风机系统在过渡季节和冬季利用室外的新风来消除内区的余热，可大幅降低运行能耗。
至于采用何种形式的地下水源热泵系统，既在技术上可行，能耗上节约，经济上又合理，业界尚没有达成一致，也鲜有工程实例能够较全面地对比不同地下水源热泵空调系统形式的优劣。
本文以期通过实际的工程设计以及能耗和经济性分析得到一个定量的比较结果，为严寒地区此类建筑地下水源热泵空调系统的方案选择提供一些参考依据。
2 研究对象的选择我国的建筑气候区一级区划分为7个，严寒地区属于第Ⅰ建筑气候区[1]。
大型商业建筑（Large-scale Commercial Building）是指用于商业经营活动的任一楼层建筑面积≥5000m2或总建筑面积≥15000m2的建筑[2]。
由于本文的研究对象为严寒地区的大型商业建筑，故选取沈阳市的一家大型商场做为研究对象。
地源热泵空调系统运行测试分析文/任亚兵摘要:地源热泵空调系统的控制在提高空调质量方面发挥了很大的作用,为了提升空调的使用成效,做好空调的运行测试是很重要的,因此,本文笔者对地源热泵空调系统运行测试进行分析,望给同行借鉴｡关键词:地源热泵;空调系统;运行测试一､空调系统介绍(一)室外地理换热管道换热系统这一系统的主要作用是使用垂直的换热系统,达到换热的目的,这种换热系统,一般来说,使用这种换热系统是可以实现快速的换热的,为在这一系统中,是使用的地下的活动,所以设备可以得到一定的保护｡在打通了一定范围的地理孔的时候,使用泥沙江土进行保护,对间距做好控制,同时还要选择合适的材料,这样的话就可以建设一种合适的地理换热系统,因为使用了那个系统,可以使用集水分庄做好装置的控制,这样的话,该系统就可以实现需要的功能｡(二)冷热源设备冷热源的设备是使用多种空调末端系统的,在控制冷热的时候,这些仪器和设备可以起到很大的作用｡为了达到控制的效果,一般会使用两个或者是两者以上的设备作为控制器材｡因为空调的控制室是在机房中,所以水源的配置也是一对一的配置｡在使用这种配置的时候｡往往还会注意到辐射的控制｡(三)室内末端系统室内末端系统是置顶环缝和地板的末端系统,这种系统的使用一般是在工程室内进行的,因为不同的冷热源的效果是不同的,所以在制备的时候需要选择不同种类的生活热水供给源头｡同时,也要使用水泵的一对一装置,这样才可以达到末端控制系统的均衡｡表1室外设计参数表2室内设计参数(℃)表3建筑物的冷热负荷计算结果(kW)二､测试分析(一)测试内容测试的时候,主要使用的测试系统是检测部分和数据采集部分,因为在测试的时候,需要对测试的内容进行分别｡其中的参数的影响也是不同的,在施压的时候,压力传感器和温度以及流量的影响是无法忽略的,在实验的时候,4个测温点的以及不同的电阻的影响是不可以忽略的,在这种测温元件中,流量测量以及频率转化是不同种类信号之间的转化｡在实验的时候,岩土的温度和各种器材的电量耗费是测试的重点｡测试的时候,首先要测试室外的环境变化,包括室外温度,湿度以及流量等参数｡(二)数据处理方式和空调使用方式调整在处理数据的时候,需要根据能量守恒定律进行的,在使用设备的时候,首先要做好效能的分析和测评｡因为能量的供给和空调使用系统区别偶很大,在分析的时候需要根据系统实际情况进行极端｡同时,数据处理方式也要考虑到空调的测试特性,在现在的市面上是有很多的｡可以说,空调测试的时候,除了生产上对于空调的测试性控制之外,更重要的是人们在使用空调的过程中的很多习惯｡随意的浪费的使用习惯,比如一直开着空掉,不读空调进行维修,无论什么时候都要开空调,这样的行为方式从一中程度上来说是对空调的浪费,同时也是对资源和能量的过度的消耗｡保持一种新型的测试的空调的使用方式,是对空调的使用者的要求｡使用者应该清楚基本的空调使用的规律,比如在不同的环境下,空调的能耗是不同的｡在冬季和夏季最大的区别就是动机因为天气冷的原因,徐亚对整个环境进行加热,因此对于能量的消耗就比较多｡所以在动机的时候,就要对空调的试用方式有所了解,就可以减少能源的消耗了｡采用传统的方式不仅不会感到舒服,还会造成很多资源的浪费｡采用新型的空调使用方式,可以在很大程度上做好空调的基本情况测试｡(三)测试结果地下水侧温度辩护是比较大的,热源的变化影响了热源分析方式,是一种适合热泵的冷源｡同时,在测试阶段,如果温度在正常范围内变化,就是正常的波动｡在设置温度的时候,还要做好基本温度的设定｡温度会变化,进水温度一般也会在25摄氏度｡(四)测试结论在测试之后,我们得出的结论是空调系统在运行的时候温度变化是需要有测试的理念的,因为不同特性的材质的效果是不同的,为了达到预定的效果,在实验的时候需要结合实际的情况来控制｡对于空调来说,在运行的时候基本都是内部的系统的内核进行控制的｡如果能够减少系统的内存,降低系统的运行过程的消耗的能量,就可以及减少空调在使用过程中消耗的大部分的能量｡同时,优化了系统之后,对于除去系统以外的其他的零件,也可以降低他们的能耗,因为系统对这些零件做出的指令,将会控制他们进行测试,在实际的使用过程当中,既要控制系统的正常的使用,又要保证系统的测试无疑是困难的｡因此在设计系统的时候,可以借助其他的电器的对于测试系统的使用,比如冰箱和其他的大功率的用电器,他们具有相似的特点,可以帮助进行空调的系统的优化｡同时总结旧的空调系统的缺点,对于测试性差的空调进行研究,搞清楚这样的空调究竟是那一部分对能量的消耗较多,从而确定如何做出改造,才能保证空调的测试性｡三､测试要点(一)测试的时候控制好测试方式对于空调来说,在运行的时候基本都是内部的系统的内核进行控制的｡在测试的时候进行测试方式的控制方式需要对其中的系统内部构造进行分析｡因为系统的运行测试包括了很多方面的包括能量和设备的保护,所以在实验中,需要做好系统质量的提升,如果能够减少系统的内存,降低系统的运行过程的消耗的能量,就可以及减少空调在使用过程中消耗的大部分的能量｡同时,优化了系统之后,对于除去系统以外的其他的零件,也可以降低他们的能耗,因为系统对这些零件做出的指令,将会控制他们进行测试,在实际的使用过程当中,既要控制系统的正常的使用,又要保证系统的测试无疑是困难的｡因此在设计系统的时候,可以借助其他的电器的对于测试系统的使用,比如冰箱和其他的大功（下转第29页）季节空调设计温度℃通风室外计算温度℃平均温度室外平均风速(m/s)平均室外计算相对湿度冬季-12-5-1.6 3.450夏季33.23067夏季温度冬季温度起居室､客厅26±220±2卫生间28±222±2最大设计冷负荷平均冷负荷最大设计热负荷平均热负荷48.431.337.624.6节Plasma的状态，以加强离子的轰击效应所以Plasma的密度虽不是很高，但依然能达到较高的刻蚀速率、非等向性刻蚀、高刻蚀速率。
地源热泵系统在寒冷地区的应用近几十年来，我国科学技术飞跃进步，生产力迅猛发展，但也付出了资源和环境的巨大代价。
特别是近几年来频发的“地表水污染事件”、“雾霾事件”……，使得人类对自身生存环境的重视日益加深，对可持续发展能源利用的意识不断增强。
就暖通专业而言，如何解决环境污染和能源危机问题是设计面临的紧迫任务，因此节能减耗和环保要求是空调设计中必须考虑的首要问题。
当前，能源供需矛盾是世界各国面临的共同性问题，这种矛盾将是长期的，并非短期内所能解决，因此节能工作受到普遍的重视。
我国1980年制定的能源方针就指出“开发与节能并重，近期内把节能放在优先地位，对国民经济实行以节能为中心的技术改造和结构改造”。
暖通空调作为耗能较大的行业，在节能环保的大背景下，低碳环保的生活方式对暖通空调市场影响深远。
据初步统计一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能要高达60％以上，因此节约建筑空调能耗是刻不容缓的。
可再生清洁能源的开发利用已列为国家能源的优先发展战略，目标是2020年可再生能源在新建筑中的应用比例达到50%，提倡选用新型的节能环保空调势在必行。
地源热泵作为一种浅层地热的可再生能源利用技术，既可以制冷，又能供暖，近年来在我国得到了大规模的应用。
特别是在我国北方地区，夏季要制冷冬季要采暖，地源热泵系统作为一个环保节能的系统应用更为广泛。
1、什么是地源热泵系统：地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。
地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。
由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达4-6，其运行费用为普通中央空调的50～60％。
地源热泵系统在严寒地区办公建筑中的应用策略摘要：随着当今能源环境问题的日益突出，以及“碳达峰、碳中和”发展目标的提出，建筑供暖工程正在经历从清洁走向低碳的变革。
对于严寒地区办公建筑，供暖需求旺盛，更应提高可再生能源在供暖中的使用比例。
本文介绍了地源热泵系统原理及特点，分析了严寒地区办公建筑负荷特性，提出了太阳能辅助地源热泵系统实现热平衡的设想，以此来为地源热泵系统在严寒地区办公建筑中的应用及其优化提供参考。
关键词：严寒地区；办公建筑；地源热泵系统前言：在通过地源热泵进行严寒地区办公建筑的供暖过程中，技术人员一定要根据地源热泵系统的主要工作原理及其技术特征，在对严寒地区办公建筑热负荷特点充分分析的基础上，做好其冷热平衡分析。
然后根据实际情况，将太阳能辅助热源和地源热泵系统有机结合，以此来实现高比例可再生能源供暖。
1.地源热泵系统的工作原理及其技术特点1.工作原理热泵系统的工作原理是通过输入少量高品位能源（电能），实现大量低品位热能向高品位热能转移。
通常消耗1kWh电能，可以“搬运”4~5kWh以上的热量。
地源热泵系统是一种通过热泵技术，将蕴藏在土壤、地下水或地表水中的浅层地热资源转移到室内实现冬季供热，或者将室内多余热量转移至室外地源侧实现夏季供冷的高校节能空调系统[1]。
1.技术特点地源热泵系统的主要技术特点有三点，第一是该系统属于可再生能源利用技术，除输入的少部分高品位电能外，它所搬运的能量都是地表土壤水体所吸收的太阳能，具有可再生特征，将其用来取代传统的化石能源供暖，便可达到良好的减碳节能效果。
第二是具有较高的运行效率，不论是在冬季还是在夏季，地源侧温度十分稳定，是较好的空调冷热源，运行中具有较高的能效系数。
第三是应用范围广泛，在充分考虑热平衡的前提下，可用于商场、办公、酒店等公共建筑的供暖、制冷、生活热水供应等方面。
二、严寒地区办公建筑中的地源热泵系统的应用策略分析在严寒地区办公建筑中，要想让地源热泵系统发挥出良好的供暖效果，技术人员就需要对严寒地区办公建筑的具体负荷特征以及冷热平衡进行合理分析，然后以此为依据，引入太阳能辅助蓄热系统解决可能存在的冷堆积现象，实现太阳能和地源热泵系统的良好结合，为系统可持续运行提供保障。
严寒地区地源热泵冷堆积问题浅析摘要：对地源热泵系统做了简单的介绍，对地源热泵在运行过程中影响地温冷堆积的因素进行了分析，结合地域特点，并提出了解决冷堆积问题的技术思路。
关键词：严寒地区；地源热泵；冷堆积；换热器Abstract: Ground-source heat pump system is introduced briefly in this paper, and the factors which have effect on the cold accumulation of Ground temperature during the operation of the GSHT are analyzed,furthermore, Technical ideas are presented to solve the problem ofcold accumulation by combining characteristics of region.Keywords: Cold region；Ground source-heat pump；Cold accumulation；Heat exchanger1.地源热泵系统简介地埋管地源热泵系统是利用地下岩土作为热源或热汇，它是由一组埋于地下的高强度塑料管（地埋管换热器）与热泵机组构成。
在夏季，水或循环液通过管路进行循环，将热泵释放的热量排到地下岩土层；冬季循环介质将岩土层的热量提取出来经热泵释放给室内环境。
由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，效率大大提高，且又不受地下水资源的限制，根据布置形式的不同，地下埋管换热器可分为水平埋管与竖直埋管换热器两大类。
水平埋管方式的优点是在软土地区造价较低，但缺点是占地面积大，通常不太适合中国地少人多的国情。
竖直地埋管换热器也就是在若干竖直钻孔中设置地下埋管的地埋管换热器。
夏热冬冷地区地源热泵空调系统的可行性研究随着气候变暖和人类对能源的需求不断增长，地源热泵空调系统作为一种高效、环保的供暖和制冷方式受到了越来越多的关注。
夏热冬冷地区的气候条件适宜地源热泵空调系统的应用，本文将对其可行性进行研究。
首先，夏热冬冷地区的特点是夏季炎热，冬季寒冷。
在夏季，地下温度较低，地暖系统可以通过地面换热器将室内的热量传递到地下，从而实现制冷的效果。
而在冬季，地下温度较高，地暖系统则可以将地下的热量抽取到室内，实现供暖的效果。
这种反向的热交换方式使得地源热泵空调系统在夏热冬冷地区具有优势。
其次，地源热泵空调系统具有高效节能的特点。
地下温度相对稳定，地源热泵可以利用地下的热能进行热交换，比传统的空气源热泵系统更为高效。
研究表明，地源热泵空调系统的能耗仅为传统空调的30%-50%，能够有效降低能源消耗，减少对化石能源的依赖。
再次，地源热泵空调系统对环境的影响较小。
相比传统的燃煤或石油燃料供暖方式，地源热泵系统不会产生烟尘、NOx等有害气体，减少了空气污染的风险。
同时，地源热泵系统可以利用太阳能、风能等可再生能源作为辅助能源，进一步降低对环境的影响。
最后，地源热泵空调系统的运行成本相对较低。
虽然地源热泵系统的初投资较高，但其运行维护成本较低。
研究显示，地源热泵系统的维护费用仅为传统空调的30%，且使用寿命较长。
因此，对于长期使用的夏热冬冷地区来说，地源热泵空调系统具有较高的经济性。
综上所述，夏热冬冷地区地源热泵空调系统具有可行性。
它不仅适应了夏热冬冷地区的气候特点，还具有高效节能、环保、运行成本低等优点。
但在实施过程中仍需注意地下热能的回收利用、地源热泵系统的设计和运维等问题，进一步完善相关技术和政策支持，促进地源热泵空调系统在夏热冬冷地区的广泛推广和应用。
CIVIL ENGINEERING |土木建筑摘要：超低耗建筑的设计和建设，需要与当地的自然环境和气候环境相结合，注重利用当地的绿色能源，减少对能源的消耗，实现零消耗的目标。
文章介绍了严寒地区建筑地源热泵系统，该系统借助当地的地热能、太阳能、电能等实现自给自足，有 效减少了对能源的消耗，满足了严寒地区建筑所需要的各种功能，具有良好的环保效果，可以达到良好经济效果。
关键词:严寒地区：建筑：地源热泵系统：节能降耗I严寒地区建筑地源热泵系统运行效果分析■文/张微寇铭昭陈昭景伟刚王杨洋近年来，我国积极推动可持续发展，很多领域和行业纷 纷响应。
与交通、工业等行业相比，建筑行业在节能减排方 面更具潜力。
不仅如此，针对建筑的优化设计实现节能减排 具有很强的可操作性，有助于减少对能源的消耗和对生态环 境的破坏，促进人与自然的和谐。
建筑能耗主要来自对建筑 内部的供暖、供冷、热水、电力、通风等。
传统建筑在设计 建筑过程中，注重优化住户个人感受，因此会注重从各个方 面提高建筑的性能效果，在这个过程中往往会忽视建筑对能 源的消耗。
为了在建筑设计施工过程中贯彻节能减排理念，很多新型建筑（如超低能耗建筑、近零能耗建筑等）纷纷涌 现，这些新型建筑体现了设计者对节能减排的追求。
1.严寒地区建筑地源热泵系统介绍吉林某建筑项目考虑到建筑必须满足的各种功能需要及 其产生的能耗，从当地能源实际出发，注重利用各种可再生 天然能源，如地热能、太阳能等，建设一个系统性的能源转 化系统，实现建筑自身整体近零能耗的效果，同时有效满足 建筑的使用功能。
该建筑总面积4000m2,于2017年建设完成并通过验收，投入使用。
该建筑主体可以分为两部分，分别是科研楼和实 训厂房。
其中，科研楼建筑面积为1200m2,为二层框架结构。
建筑整体坚持绿色、低耗的设计理念，结合本地区特有的自 然地理环境和气候环境，有效利用可再生能源（如太阳能、地热能等），建设可以实现能源互补的系统，在有效满足建 筑各项功能需求的同时，大幅降低了对能源的消耗，提高了 建筑的整体运行效率和节能效果。
寒冷地区某办公楼地源热泵空调系统运行分析摘要结合寒冷地区某办公楼地源热泵项目，介绍了浅层地热地质条件的测试结果。
土壤热平衡分析结果表明，如果地源热泵机组全年向岩土体排热量为1. 425TJ，经过一个制冷季和一个供暖季后，岩土体温度升高幅度为0.30℃。
运行数据分析结果表明，地源热泵冷凝器与蒸发器进出口温差在运行过程中通常小于设计温差，造成水泵能耗偏高，建议采用定温差、水泵变频调节的控制方式。
关键词地源热泵; 空调系统; 热平衡; 定流量系统; 节能; 办公建筑0 引言根据地热能换热形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
其中地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统由于受到使用条件和环境保护的限制很难推广，地埋管地源热泵系统则应用广泛。
地埋管换热器又分为水平式和竖直式，由于水平埋管式占地而积大并且不能较好地利用地热能，因此竖直埋管式得到了更为普遍的应用。
国内近些年陆续出现了一些竖直埋管式地源热泵项目，比如山东建筑大学学术报告厅地源热泵系统采用25 组并联的竖直U 形埋管组成室外换热器。
虽然竖直埋管式地源热泵系统应用的可行性己经在实际工程中得到证明，但是缺乏对实际运行数据包括如何进行热平衡以及系统节能性等各个方而的具体分析论证。
本文通过寒冷地区某办公楼地源热泵系统的测试，对地源热泵系统运行的可行性和节能性进行分析，为竖直埋管式地源热泵空调系统的设计提供理论依据。
1 工程实例1.1 工程概况寒冷地区（北京市）某办公楼项目占地7469.37m2，办公楼建筑而积36350.07m2，其中地下13716.73m2，地上22633.34m2。
工程空调系统夏季冷负荷为1935.67kW，冬季热负荷为1353.78kW。
夏季制冷供回水温度为7℃/12℃，冬季供热供回水温度为45℃ /40℃。
1.2 系统设置该工程中地源侧采用100m 长竖直双U 形地埋管换热器408 组。
末端采用风机盘管加新风系统，部分房间采用全空气系统。
空调水系统为两管制定流量系统。
空调系统供回水压差为0.32MPa，定压值为0.35MPa。
工程中设计冷热负荷相差较大，导致冬夏季循环水流量相差也较大，故选用两套水泵系统，冬夏季各用一套。
水泵设置如表1 所示。
从中可以看出：夏季空调侧流量为391m³/h，电动机功率为74kW；地源侧流量为468M³/h，电动机功率为110kW。
冬季空调侧流量为440m³/h，电动机功率为110kW；地源侧流量为334.4m³/h，电动机功率为74kW。
表1 水泵设置2 浅层地热地质条件测试地埋管地源热泵应用中非常重要的参数是土壤温度，目前国内外许多专家、学者的研究成果表明：地下5m 以下的土壤温度全年基本不受外界气温影响。
在工程建设前进行可行性和适宜性分析，确定项目所在地的适宜埋管深度及该范围内的地层热物性参数。
钻了两个深度100m 的地层勘探孔，采用双U 形埋管方式，埋管深度为100m, 测试时间为48h，地温测量工作具体参数见表2。
表2 地温测量在完成现场成孔、下管、回填工作并静置Za 后，完成了测试孔内的地温测试工作，具体测量结果如图1 所示( 测试结束时刻为2010-03-18T10:39，室外温度为2.7℃)。
图1 测试孔地温随深度变化曲线从图1 可以看出，受地而空气温度波动影响，地表下浅层温度变化较大，深层温度不受地而空气温度波动的影响，总体上随深度增加而升高。
对图1 中相对稳定的温度实测值( 深度20~95m)进行计算可得，其地温梯度为2.3℃/100m。
地埋管地源热泵系统的埋管基本处于地下2m以下，根据上述测量的地温数据，选取PE 管内2m以下的实测温度进行加权平均可得，该场地2~100m的原始地温可取值为15.48℃。
3 土壤热平衡地埋管地源热泵周期运行后土壤温度出现上升或下降是土壤热量收支失衡的两种后果，都对系统持续稳定运行不利。
土壤的热平衡是个复杂多变的过程，地埋管换热器周围土壤温度的变化总是由内向外逐层传递，任何一点的逐时温度主要由冬夏季两条周期性变化的日平均温度波的相位和波幅叠加决定，同时受空调间歇运行造成的多条逐时温度波变化影响，另外还与分层地质差异、多变地下水含量与流速等诸多微观因素有关。
本文中的热平衡是指在无地下水流动情况下的热平衡。
为了防比地源热泵热失衡问题的发生，进行了地质热物性试验，经分析计算，该工程计算场区浅层（100m 以内）地热静态储量为4.75TJ/℃（岩土体每变化1℃释放或吸收的热量，数据由项目勘察评估报告提供）。
根据工程场区所在地浅层地热地质条件，结合地源热泵系统室外热源部分应用空间条件和系统年排热、取热量，可按式（1）计算年度供冷、供暖季后地层平均温度变化。
式（1），（2）中Δt 为地层平均温度变化（℃）；ΔQ年为系统年排热量与取热量之差，按运行时间累计（kJ）；Q u为温度变化1℃地层能够释放的热量，kJ/℃；Q排为夏季向土壤排放的热量（kJ）；Q取为冬季取自土壤的热量（kJ）；t冷为夏季运行时间（s）；Q冷为夏季设计总冷负荷（kW）；t 热为冬季运行时间（s）；Q热为冬季设计总热负荷（kW）；COP冷为设计工况下热泵机组的制冷性能系数；COP热为设计工况下热泵机组的供热性能系数。
地源热泵系统机组的制冷、制热性能系数分别为COP冷=5,COP热=4，地埋管地源热泵系统完全承担建筑空调冬季负荷1353.78kW和夏季负荷1935.67kW。
若系统冬季运行时间按120d 计，夏季运行时间按100d 计，且每天运行10h，运行负荷系数取0.7，则运行一个供冷、供暖季后的累计热聚集ΔQ年=Q排-Q取≈2.78×109kJ。
拟建场区可利用而积为13671m2，浅层（100m 以内）地热静态储量为4.75TJ，经过一个供冷、供暖季后，岩土体温度变化Δt ≈0.58℃。
地埋管区域岩土体温度升高将会影响地埋管地源热泵系统的长期使用，多年以后，地源热泵系统效率会显著降低。
为了保证地源热泵系统的长期高效运行，同时也考虑到地源热泵系统运行间隔期地层温度恢复和大地热流作用，在不影响地源热泵系统长期运行效率的前提下，经过一个供冷、供暖季后，岩土体温度升高幅度不宜超过0.30℃（数据由项目勘察评估报告提供）。
按照此种情况反推，在满足空调冬季负荷（1353.78kW）时，岩土体冷热基本平衡J 隋况下，地源热泵系统可承担建筑空调夏季负荷1486.56kW，剩下的449.11kW 冷负荷需要通过其他方式承担。
此时，选用的地源热泵机组全年向岩土体排热量为1.425TJ，经过一个供冷、供暖季后，岩土体温度升高幅度为0.30℃。
上述分析表明，在寒冷地区办公建筑采用地源热泵系统时需进行热物性测试及冷热负荷与岩土温升计算，以保证运行效果。
4 运行数据分析该工程地源热泵空调系统于2012 年12 月正式投入使用。
运行时间为08:00~18:00，运营人员每2h记录一次运行数据，每天有5 组数据，包括：地源侧流量、空调侧流量、冷凝器进水温度、蒸发器出水温度、地源侧集分水器温度、空调侧集分水器温度、地源侧循环泵电流以及空调侧循环泵电流等，分析时取每天数据的算术平均值，数据截至2014 年7 月。
4.1 地源侧换热量与室外温度的关系该地区冬季空调室外计算温度为-9.9℃，笔者收集了2013 年12 月室外气象参数，并对比了同期室外最低温度与地源侧换热量的关系。
图2 2013 年12 月室外温度与地源侧换热量的关系实际运行数据中有地源侧水流量以及地源侧供回水温差，计算得到的地源侧换热量结果如图2 所示。
从中可以看出，一般情况下地源侧换热量与室外温度成反比，同时也与建筑使用情况有关，如26日与19 日，前者室外温度较低，其地源侧换热量却较小，原因在于前者的使用房间数减少使得热负荷变小。
4.2 室外平均温度与地源侧进、出水温度的关系图3 2013 年8 月室外平均温度与地源侧进、出水温度对比2013 年8 月的室外平均温度与同期地源侧进、出水温度的对比结果如图3 所示。
从中可以看出，一般情况下地源侧进、出水温度与室外平均气温同步变化，且变化幅度小于室外平均气温的变化幅度，另外也与建筑使用情况有关。
2013 年8 月的平均室外温度为27.26℃，而地源侧平均水温为22.68℃，因此夏季工况地源热泵系统优于空气源热泵系统。
图4 2013 年12 月室外平均温度与地源侧进、出水温度对比2013 年12 月的室外平均温度与同期地源侧进、出水温度的对比结果如图4 所示。
从中可以看出，地源侧进、出水温度与室外平均气温同步变化，且变化幅度小于室外平均气温的变化幅度。
2013 年12 月平均室外温度为0.56℃，而地源侧平均水温为6.25℃，因此冬季工况时地源热泵系统远远优于空气源热泵系统。
4.3 蒸发器进出水温差、冷凝器进出水温差与设计温差的关系图5 2013 年12 月蒸发器与冷凝器进出水温差对比图6 2013 年8 月蒸发器与冷凝器进出水温差对比图5、6 分别显示了2013 年12 月和8 月蒸发器与冷凝器进出水温差的对比。
从图5,6 可以看出，无论冬季还是夏季，蒸发器与冷凝器进出水温差都同步变化，且80% 以上时间实际温差都小于设计温差。
2013 年12 月蒸发器进出水平均温差为1.64℃，冷凝器进出水平均温差为4.56℃，设计温差均为5℃，这样冷凝器水泵浪费了8.8% 的电能，冷凝器水泵功率为110kW，按运行1 个月(31d，每天运行10h，电价1 元/(kW·h)) 进行计算，仅仅12 月就浪费了2728 元电费；蒸发器水泵浪费了67% 的电能，蒸发器水泵功率为74kW，12 月浪费了15370 元电费。
2013 年8 月，冷凝器进出水平均温差为3.5℃，蒸发器进出水平均温差为4.68℃，设计温差均为5℃，冷凝器水泵浪费了30% 的电能，8 月浪费了10230元电费；蒸发器水泵浪费了6.4% 的电能，8 月浪费了1468 元电费。
由以上分析可以看出，在地源热泵系统中定流量运行存在着较大的浪费，建议采取定温差方式运行。
5 结论（1）浅层岩土体温度受室外空气温度影响较大，深层岩土体温度受室外空气温度影响较小，寒冷地区冬季土壤温度维持在15.48℃左右；（2）寒冷地区办公建筑采用地源热泵系统时，需进行冷热负荷平衡计算，必要时采取辅助冷热源形式；（3）地源侧换热量随着室外温度的变化而变化，且与建筑使用情况有关；（4）寒冷地区地源热泵系统冬、夏季工况均优于空气源热泵系统；（5）地源热泵冷凝器与蒸发器进出水温差在运行过程中通常小于设计温差，造成水泵能耗偏高。
建议采用定温差、水泵变频调节的控制方式。
