台州地区地埋管地源热泵技术节能设计探讨

章晓来

摘要：通过对具体工程的数值分析，对地埋管地源热泵系统的系统组成、项目能耗分析、项目概算造价进行简单介绍，得出地埋管地源热泵系统在台州地区是一种可以实施的节能措施。

关键词：地埋管地缘热泵，数值分析，节能

前言：

由于节能评估工作的开展，空调系统的可再生能源利用始终没有被重视，在某种情况下，空调系统节能设计往往没有开展，主要原因是系统比较复杂，造假较高，到底节能效率多少，不是非常明确，本文着重探讨地埋管地源热泵技术的在台州地区的可行性及数值计算，希望对大家有所帮助，作者根据自己的工作经验做出以下总结。

实际工程来说明计算过程：

已知一办公楼建筑面积2920㎡，夏季冷負荷为350kw，冬季热负荷186kw。

室外绿化及道路面积2000㎡，试判断采用地埋管热泵系统的可行性及节能率。

可行性研究：

方案设计前，对工程场地状况进行调查，场地调查内容包括：规划面积、形状及坡度，现有建筑物和规划建筑物的占地面积及分布，树木植被及附属构筑物的分布，地下管线的分布及其埋深，场地内已有水井的位置。

地源热泵系统作为可再生能源利用的空调系统，存在很多自然环境的限制因素。

（1）场地

埋设换热器需要较大的场地，系统投资也较其它方式要高，所以这种系统一般应用于面积比较小的居住类单体建筑，在大型工程中应用相对困难。

（2）对土壤环境的影响。土壤埋管式热泵系统的运行，势必引起土壤环境温度的剧烈变化，在其影响范围内的土壤微生物环境也将出现剧烈变化。土壤换热器的埋置深度的大小，将影响建设投资的大小，同时也决定系统对植物根系、土壤微生物、建筑物基础的影响程度。

（3）土壤换热。

当建筑面积较大，超过3000㎡应做岩土响应试验（工程前进行试验井，类似于结构工程的试桩），根据岩土响应试验结果计算。通过岩土响应试验，试验井深度50米，恒温法测得，钻孔单位延米换热量为30w/m，根据地质勘测资料，场地内地质基本均匀，冬季得热基本参照夏季换热结果，钻孔直径为110mm，拟采用单U管，根据技术措施中规定，按照冬季热负荷计算室外埋管数量计算。根据浙江省《民用建筑可再生能源应用核算标准》（DB33/1105-2014）：经对浙江省内大量的公共建筑进行抽样调查分析，地源热泵相比传统的中央空调系统在夏季运行能耗基本持平，因此在可再生能源计算时只对冬季进行节能效益计算。通过对既有公共建筑调研分析，台州市冬季平均运行时间约500小时，制热季年平均负荷使用率约70%。目前土壤源热泵系统的主机制热能效比通常在4.0左右，地源热泵系统循环水泵能耗约占主机能耗的20%。冬季地源热泵系统综合能效比约3.24。目前，传统的热源为燃气锅炉，天燃气按热值8500Kcal/Nm3计算，燃烧效率按90%计，电力平均低位发热量为860kcal/（kW2h），燃气锅炉单位立方燃气折合节约8.89 kW2h电能，燃气锅炉相当于COP为1.84的热泵系统。采用风冷热泵冬季COP值按3（大多数厂家可以做到，合资品牌或进口品牌可以做到3.2以上），浙江省《民用建筑绿色设计标准》规定额定功率大于50kwCOP值为3，所以综合能效比（包括循环水泵能耗）约为2.6左右。多联机额定COP值根据3.5～3.6左右，冬季室外参数修正后，COP值3.2～3.3，

通过以上分析，可以得出结论，在台州地区设置地埋管地源热泵相对其他有一定的优势，在利用可再生能源方面有一定的社会效应，但需要指出的是由于多联机系统省略了循环系统，能耗较其他系统更低。

可以看出地源热泵系统相对于其他系统来说初投资增加较多，初投资最低的是多联机系统。

台州地区地处夏热冬冷地区，是典型的亚热带气候，地源热泵系统不太适合在台州地区发展，相较而言多联机系统与风冷热泵系统没有优势，且初投资较大，对水文地质要求较高，这才是地源热泵系统在台州地区无法全面发展的原因所在。 台州市《关于进一步做好绿色建筑（建筑节能）与建设科技工作的通知》（台建规[2013]487号）第1.13条：保障性住房、12层以下的居住建筑，超过12层的居住建筑的逆3层，必须利用1种以上可再生能源（太阳能、浅层地能、生物质能等）用于采暖、制冷、照明和热水供应等。可再生能源利用设施应当与民用建筑主体工程同步设计、同步施工、同步验收。对于在台州地区设置可再生能源进行了规定，多联机系统不算可再生能源，特别是公共建筑在可再生能源应用规模上浙江省《民用建筑可再生能源应用核算标准》做了比较详细的说明，能耗计算达不到节能要求的必须设置足量的可再生能源应用规模。所以地源热泵系统还是有一定的优势。

结论：

通过以上分析得出的结论是：地埋管地源热泵技术在系统构成，成本核算，运行节能方面不如多联机系统，但地源热泵技术是可再生能源。笔者总结在以下情况优先采用地埋管地源热泵系统公共建筑在可再生能源计算后不能达标，且无热水需求时，对空调系统分析能耗占比较高。工程位置的地质条件较好，室外有较大场地，工程地点附近有江河，且存在地下径流。工程位置位于高湿地区，冬季制热时采用空空换热效率低下。建筑面积较小，一般不超过5000㎡的公共建筑。

参 考 文 献

浙江省《民用建筑可再生能源应用核算标准》（DB33/1105-2014）

《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）

《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇》（暖通空调·动力）

陆耀庆，主编， 实用供热空调设计手册