中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)項目可行性研究報告

1、中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng)中鐵建辦公樓地源熱泵系統(tǒng) 可行性研究報告可行性研究報告 目錄目錄 0 研究報告概要4 第一章 項目綜述11 1.1 氣象地理條件.11 1.2 項目概況.11 1.3 計算依據(jù).12 1.4 建筑資料.12 第二章 建筑的冷熱負荷14 2.1 室外設計計算參數(shù).14 2.2 室內(nèi)設計計算參數(shù).15 2.3 建筑負荷估算.15 2.4 主要設備容量的選擇.16 第三章 地源熱泵空調技術的適宜性19 3.1 地源熱泵空調系統(tǒng)簡介.19 3.2 地源熱泵在本項目中應用的適宜性.22 3.2.1 地質條件.22 3.2.2 氣候條件.22 3.2.3 建筑負荷特性.23 3.2

2、.4 地埋管所需空間.23 3.2.5 地源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡.24 3.3 地源熱泵空調全壽命周期技術經(jīng)濟分析.26 3.3.1 與常用空調系統(tǒng)的運行費用比較.26 3.3.2 與常用空調系統(tǒng)的初投資比較.27 3.3.3 與常規(guī)空調全壽命周期的回收期分析.28 3.3.4 與常規(guī)空調全壽命周期的技術分析.29 第四章 地源熱泵系統(tǒng)埋管工程技術方案30 4.1 土壤熱工實驗30 4.1.1 概述30 4.1.2 單位孔深地埋管的換熱量與建議30 4.2 方案設計35 4.2.1 土壤換熱系統(tǒng)換熱量計算35 4.2.2 土壤換熱系統(tǒng)的設計35 第五章 室內(nèi)空調末端系統(tǒng)39 5.1 中央空調末端

3、形式及原理39 5.2 地源熱泵系統(tǒng)室內(nèi)末端設備的選擇與比較39 第六章 地源熱泵監(jiān)測與控制系統(tǒng)43 6.1 地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能43 6.2 地源熱泵自動控制系統(tǒng)45 6.3 運行維護48 第七章 技術支持50 0 研究報告概要 一、三種方案及其比較一、三種方案及其比較 中鐵建 A 座辦公樓可能備選的采暖制冷方案有如下三種： 1. 集中式地埋管地源熱泵系統(tǒng) 2. 冷水機組與鍋爐配套 3. 冷水機組與城市熱網(wǎng)配套 以上三種可備選的方案技術經(jīng)濟比較詳見表 0.1-0.3。 表 0.1 冷熱源系統(tǒng)技術性比較 方案一方案二方案三冷熱源方式 及序號 項目 地源熱泵 冷水機組與 燃氣鍋爐配套 冷水

4、機組與 城市熱網(wǎng)配套 優(yōu)點 性能系數(shù)高、節(jié)能；減少 CO2 排放，環(huán)保；無室外機， 換熱器地下敷設，且冷暖 兼用、節(jié)省建筑面積；控 制靈活方便能分區(qū)分段或 按房間供冷暖，可靠性高 技術成熟，初投資 少，運行可靠，需 要鍋爐房和冷卻塔 利用低溫水供熱是比 較傳統(tǒng)的空調冷熱源 方式，技術成熟，應 用廣泛設備運行可靠 性高。 缺點 需要地下埋管空間，地下 埋管性能比較復雜 能源利用率低，且 排放大量 CO2 噪聲和振動較大，設 備宜布置在地下機房， 需做好消聲、減震措 施 表 0.2 冷熱源系統(tǒng)初投資比較 方案一方案二方案三冷熱源方式 及序號 項目 地源熱泵 冷水機組與 燃氣鍋爐配套 冷水機組與 城

5、市熱網(wǎng)配套 冷熱水機組（元/kW 冷量） 800500500 燃氣鍋爐（元/kW 熱量） 300 城市熱網(wǎng)（元/m2 采暖面積） 100 冷卻塔（元/kW 冷量）無 60 地下鉆孔及埋管（元/kW） 1500 無 機房水泵、管道、控制基本相同(按 40 元/m2) 建筑物空調末端基本相同（按 110 元/m2） 初 投 資 概 算 比 較 (冷指標 72.6W/m2) 初投資（元/m2） 330267254 比例 10.80.77 表 0.3 冷熱源系統(tǒng)運行費用比較 方案一方案二方案三冷熱源方式 及序號 項目 地源熱泵 冷水機組與 燃氣鍋爐配套 冷水機組與 城市熱網(wǎng)配套 季節(jié)夏季冬季夏季冬季夏

6、季冬季 能源形式電電天然氣電供熱網(wǎng) 單 位hkwhkw m3 hkw/m2 季 價格（元）055 0.553.40.5524.5 負荷累計 kW.h 效 率 5.5450.951 燃料費用 .6.4.3.2.3 單位燃料費用（元 /m2.） 6.429.787.0629.627.0624.5 機房運行費用（元 /m2.季） 4.5 元/m2.兩季 冷卻塔運行費用 （元/m2.季） 無2 元/m2.季 全年運行費合計 （元/m2） 20.743.1838.06 費用比例 12.08 184 綜上所述: 方案1：用地源熱泵有較好的節(jié)能效果，初投資較高但運行費用低； 方案2：用鍋爐房污染嚴重，運行簡

7、單技術成熟，初投資費用不高 但運行費用很高； 方案3：用冷卻塔和市政熱力管網(wǎng)，初投資費用較低，運行費用也 不高，但節(jié)能效果不明顯。 二、方案的確定二、方案的確定 該辦公樓采用集中式熱泵機組和集中設置地埋管地熱換熱器相結 合的采暖空調形式,可行、可靠、高效。 可行性分析可行性分析 1. 當?shù)貧庀髼l件及地質構造當?shù)貧庀髼l件及地質構造 濟南地處中緯度地帶，由于受太陽輻射、大氣環(huán)流和地理環(huán)境的 影響，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。其特點是季風明顯，四季 分明，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季較為清爽，冬季氣溫低， 但無嚴寒。年平均氣溫14.3，極端氣溫最高40.5，最低零下 14.9。 從地埋管熱泵

8、的工作原理可知該系統(tǒng)在冬冷夏熱的地區(qū)（即全年 冷熱負荷較為均衡的建筑物）可以充分發(fā)揮大地儲能的作用，具有較 高的運行效率。因此該項目具備地源熱泵空調技術應用的基本氣候條 件。 2. 建筑物對空調的需求建筑物對空調的需求 該工程為高檔住辦公樓，對室內(nèi)空調要求較高，不僅需要冬季供 熱，而且夏季需要供冷。如果采用傳統(tǒng)的水冷機組加城市熱網(wǎng)系統(tǒng)， 則需要兩套設備，不僅增加運行費用，同時從環(huán)境保護方面看，城市 集中供熱系統(tǒng)消耗大量的一次能源，排放的有害氣體則對大氣環(huán)境造 成污染。而冷水機組則是在制冷時將室內(nèi)的熱量以廢熱形式排放到室 外大氣中，該系統(tǒng)的性能隨室外空氣溫度升高而顯著降低，機組制冷 性能及效率較

9、低，耗能較高。同時排放到環(huán)境中的廢熱無疑更加劇了 夏季城市熱島效應。 3. 地源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡地源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡 由負荷計算結果知，全年冬季耗熱量遠大于全年夏季耗冷量，耗 冷量為kWh，耗熱量為kWh。地埋管夏天需要往地下排熱量為 kWh， 冬天需要從地下取熱kWh，地下埋管全年冷熱量不平衡率為13%。圖1 為地源熱泵系統(tǒng)運行20年期間的循環(huán)液進出熱泵的月平均溫度變化曲 線。由圖1可以看出，在運行一個采暖與空調周期后地下巖土溫度變 化幅度很小，但由于地埋管的年取熱量略微大于年釋熱量，所以地下 的溫度變化總體上呈緩慢下降的趨勢。 取距離周邊鉆孔10m 遠處的巖土溫度作為鉆孔群所處位置的巖

10、土 參考溫度。由圖1還可以看出，經(jīng)過20年的模擬運行之后，距離鉆孔 10m遠處的平均巖土溫度僅僅比初始溫度的16降低了約1。這說明 地埋管在一年的運行周期內(nèi)，向地下的散熱量與從地下的取熱量基本 保持平衡，地下巖土溫度在一個采暖與空調周期后基本回復到初始溫 度，這就保證了系統(tǒng)的高效率運行。 值得注意的是，即使設計工況為理想工況，即地下巖土的取熱與 散熱在一個周期內(nèi)達到平衡，但在實際運行中，地下巖土的年吸、釋 熱量并非要求絕對的平衡，模擬設計結果表明不平衡率在20%以內(nèi)是 可以接受的。當然，這種允許的不平衡率會隨著不同地區(qū)和巖土的熱 物性、地埋管換熱器所在地點有無地下水流動及其流動特點，以及建 筑

11、物的冷熱負荷變化等因素有關，是因地而異的。如果整個地埋管區(qū) 域存在緩慢的地下水的滲透流動，則對地溫的恢復有積極的影響?？?以通過埋地的溫度傳感器來監(jiān)測地溫變化情況，據(jù)此進行運行調節(jié)。 圖1 系統(tǒng)運行20年的月溫度變化模擬曲線 由于系統(tǒng)的不平衡率比較小，可以通過以下方法來緩解冷熱不平衡。 （1）采取分戶熱計量，提高冬季采暖行為節(jié)能的自覺性，提高 能源利用率，降低冬季負荷； （2）適當增加夏季空調運行時間。 （3）適當提高夏季熱泵機組冷卻水的進出水溫度，增大釋熱量。 （4）增大埋管間距，降低埋管間的熱干擾，增大蓄熱體。 （5）間歇運行，有利于地溫的恢復 4. 建筑中利用可再生能源符合國家建筑節(jié)能政

12、策建筑中利用可再生能源符合國家建筑節(jié)能政策 建筑中應用可再生能源，利國、利民、利己。在建筑中應用地源 熱泵系統(tǒng)，對于后期申報綠色建筑，申請政府補貼，創(chuàng)造了先決條件； 對于提升項目檔次、品味，實現(xiàn)長期高效、節(jié)能運行奠定了重要的物 質基礎。 三、結論三、結論 由于該地區(qū)附近無熱電廠和區(qū)域鍋爐房，根據(jù)各方案的技術可行 性與經(jīng)濟比較，擬選用方案1，地源熱泵系統(tǒng)既符合當前國家的節(jié)能減 排的方針政策，運行費用也較低，當然每個方案都不是完美的，地源 熱泵的初投資較高，但要考慮長期運行費用和長遠的利益，故擬選用 方案1，方案2是比較常用的空調系統(tǒng)，運行費用也不高，可作為備選 方案。 第一章 項目綜述 1.1

13、氣象地理條件氣象地理條件 本項目位于濟南市。濟南屬于北溫帶季風型大陸性氣候,四季變化 和季風進退都較明顯。與同緯度的內(nèi)陸地區(qū)相比,具有雨水豐富、年溫 適中、氣候溫和的特點。 1.2 項目概況項目概況 中鐵建辦公樓位于濟南市歷城區(qū)奧體西路西側，南鄰經(jīng)十路，規(guī) 劃總用地為 41501.5。本工程為高檔辦公樓，主體建筑分主樓和裙 樓主樓樓層為 26 層，裙樓為 3 層，地下二層。建筑面積為 40355， 主樓部分 36975，裙房部分 5680，機房其他 400。該辦公樓的 冷負荷為 4520.775KW，熱負荷為 3229.125KW。圖 1 為建筑平面布置 圖。 圖 1 中鐵建集團辦公樓平面圖

14、1.3 計算依據(jù)計算依據(jù) 1、 采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB500192003 2、 高層民用建筑設計防火規(guī)范GB50045-95 (2005年版) 3、 建筑給水排水設計規(guī)范GB50015-2003 4、 全國民用建筑工程設計技術措施 暖通空調 動力 5、 全國民用建筑工程設計技術措施 給水排水 6、 建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范GB50242-2002 7、 通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范GB50243-2002 8、 供水水文地質勘察規(guī)范GB 50027-2001 9、 埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程CJJ101-2004 J362-2004 10、 地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范

15、 GB 50366-2005（2009） 11、 外墻外保溫應用技術規(guī)程DBJ14-035-2005 12、 埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程 CJJ101-2004 13、 建筑節(jié)能工程施工質量驗收規(guī)范GB50411-2007 14、 中華人民共和國節(jié)約能源法 15、 中華人民共和國可再生能源法 1.4 建筑資料建筑資料 各個圍護結構的熱物性參數(shù)如下： (1) 外墻：建筑外墻為 200 厚加氣混凝土砌塊墻, 管井局部 100 厚， 填充墻為加氣砼砌塊，采用粘貼 40 厚擠塑型聚苯板外保溫， 傳熱系數(shù)為 0.345 W/K。女兒墻、陽臺、外挑構件、管道穿 墻采用 25 厚聚苯顆粒保溫砂漿保溫。

16、(2) 隔墻：采用 20 厚膠粉聚苯顆粒保溫層，導熱系數(shù)為 1.368 W/K。 (3) 窗戶：外窗采用鋁合金隔熱斷橋中空玻璃窗（Low-E 玻璃或普通 玻璃） ，以提高建筑物的整體節(jié)能效果。傳熱系數(shù)為 2.70 W/ K。 (4) 屋面：采用粘貼 100 厚擠塑型聚苯板外保溫，傳熱系數(shù)為 0.427 W/K。 (5) 戶門：采用保溫防盜安全門，傳熱系數(shù)為 2.00 W/K。 (6) 門窗建筑物理性能 1）抗風壓性能:4 級 p3 2.5kpa； 2）空氣滲透性能(氣密性):4 級 q11.5m3/m.h； 3）雨水滲漏性能(水密性): 5 級 p 500pa 4）保溫性能:空氣層厚度: 6m

17、m, k 2.79 5）隔聲性能:3 級 Rw 30dB 第二章第二章 建筑的冷熱負荷建筑的冷熱負荷 2.1 室外設計計算參數(shù)室外設計計算參數(shù) 濟南市緯度 37, 經(jīng)度 11698。 冬夏季各氣象參數(shù)如下： 夏季室外計算干球溫度 34.8 夏季室外計算濕球溫度 31.3 夏季大氣壓力 99850 Pa 最熱月室外計算平均濕度 73% 夏季室外平均風速 2.80 m/s 冬季室外采暖計算溫度 -7 冬季室外空調計算溫度 -10 冬季室外相對濕度 54 冬季大氣壓力 Pa 冬季室外平均風速 3.20 m 濟南地區(qū)典型年的室外日平均溫度，極值溫度變化曲線見圖 2.1 （數(shù)據(jù)來自建筑負荷計算軟件 De

18、st 數(shù)據(jù)庫） 。 各各天天干干球球溫溫度度統(tǒng)統(tǒng)計計 -20 -10 0 10 20 30 40 1-12-13-14-15-16-17-18-19-110-111-112-1 干球溫度（） 日平均溫度()日最高溫度()日最低溫度() 圖 2.1 濟南全年室外日平均溫度、極值溫度變化曲線 2.2 室內(nèi)設計計算參數(shù)室內(nèi)設計計算參數(shù) 表 2.1 室內(nèi)設計參數(shù) 溫度相對濕度% 房間名稱 夏季冬季夏季冬季 新風量 m3/(h人) 客房24271822654050 會議室2427182265403050 貴賓休息室2622654030 服務室2522654020 辦公室2326202265403550

19、多功能廳2422653025 表 2.2 公共建筑節(jié)能設計標準 GB50189-2005 公共建筑房間類型 照明功率密度 f1 (W/m2) 人均占有使用 面積 m2/人 電氣功率密度 f2 (W/m2) 普通辦公室11420 高檔辦公室18813 設計室18813 會議室112.55 走廊5500 辦公建筑 其他11205 2.3 建筑負荷估算建筑負荷估算 建筑的冷、熱負荷計算是一切空調工程設計的基本依據(jù)。由于本 工程現(xiàn)階段只是對地源熱泵空調系統(tǒng)方案進行可行性論證，所以僅對 該工程的冷熱負荷進行簡單估算，詳細的全年逐時動態(tài)負荷計算在方 案確定后的設計報告中給出。 由于本工程建筑的節(jié)能設計已符

20、合山東省工程建設標準居住建 筑節(jié)能設計標準中的各項規(guī)定，節(jié)能可達到65%的要求，考慮一定 的安全余量，現(xiàn)估算建筑物的平均熱負荷指標為75W/m2；冷負荷指標 為105W/m2。則該辦公樓的設計熱負荷為3229.125kW，冷負荷為 4520.775kW。冬季夏季運行天數(shù)分別按120天和90天計,對于辦公樓來 說冬季采暖空調系統(tǒng)每天運行時間取10小時；夏天制冷空調系統(tǒng)每天 平均運行時間取8小時。負荷指標在不同月份考慮一個不同的運行系 數(shù)，則可粗略得到全年采暖與空調期累計建筑物、地下提取與釋放的 負荷。估算中夏季熱泵機組COP值按5.5計算，冬季COP值按4計算。 2.4 主要設備容量的選擇主要設

21、備容量的選擇 （1）空調冷熱負荷 建筑物的設計熱負荷為 3229.125 kW，冷負荷為 4520.775 kW。 考慮到該辦公樓的同時使用系數(shù)為 0.9，則峰值熱負荷為 2906.2 KW，峰值冷負荷為 4068.7 KW。 （2）冷、熱源 配置三臺地源熱泵機組，每臺機組制冷量為 1578KW、制熱量： 1725KW。考慮到該辦公樓的功用與特性，選用三臺熱泵機組，便于 運行調節(jié)，有利于運行節(jié)能，降低運行費用。夏季機組為制冷工況， 提供冷凍水供、回水溫度為 712的冷水；冬季機組為供熱工況、 提供采暖用熱水，供回水溫度為：4045。 根據(jù)建筑物的冷熱負荷初步估算熱泵機組的容量。主要設備的選 型

22、見表2.3. 表2.3 主要的設備設計容量 主要設備選型 名稱規(guī)格數(shù)量備注 地源熱泵冷熱水機 組（冷媒為 134a） 制冷量：1725KW； 制熱量：1578KW 3 臺 為制冷工況、提供供、回水 溫度為 712的冷水； 為供熱工況、提供供回水溫 度為：4045熱水。 冷熱水循環(huán)水泵 流量：290m3/h 楊程：28mH2O 4 臺三用一備 地埋管側循環(huán)水泵 流量：420m3/h 楊程：28mH2O 4 臺三用一備 豎直地埋管120m 孔深，760 個孔91200m 不包括水平地埋管 及分集水器 （3）地埋管方案 地埋管初步設計鉆孔深120m，鉆孔760個，豎直總埋管量為 91200m孔深。根

23、據(jù)地質及環(huán)境條件，確定采用豎埋管形式，鉆孔孔徑 160mm，鉆孔間距5m，單U形管，管徑De32mm。為使地埋管之間容 易達到水力平衡，地埋管換熱器布置結構采用同程和對稱布置形式。 按照每個鉆孔占地下面積25 m2計，約需埋管面積19000 m2。 第三章第三章 地源熱泵空調技術的適宜性地源熱泵空調技術的適宜性 3.1 地源熱泵空調系統(tǒng)簡介地源熱泵空調系統(tǒng)簡介 地源熱泵是一種利用大地作為冷熱源的熱泵，通過熱泵機組對建 筑物實現(xiàn)供暖，空調及提供生活用熱水，見圖3.1。地源熱泵地上部分 與普通熱泵相同，所不同的是通過埋設在地下巖土中的地熱換熱器將 熱量釋放給土壤或者從土壤中吸收熱量。從能量守恒的角

24、度看，一個 精心設計的地源熱泵系統(tǒng)其實是以大地作為蓄能器，在夏季通過熱泵 機組將建筑物內(nèi)的熱量轉移到地下，冷卻建筑物的同時儲存了熱量， 以備冬季使用；冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提升溫度后對建筑 物供熱，同時將建筑物內(nèi)的冷量儲存在地下，以備夏季使用。該技術 提高了空調系統(tǒng)全年的能源利用效率，真正實現(xiàn)了可再生能源的良性 生態(tài)合理地利用。 圖 3.1 地源熱泵系統(tǒng)原理圖 1 2 3 4 6 5 1 土壤熱泵空調機組 2 風機盤管 3、4 集、分水器 5 冷凍水泵 6 冷卻水泵 土壤熱泵加風機盤管空調系統(tǒng)流程圖 圖 3.2 地源熱泵空調系統(tǒng)流程圖 地源熱泵系統(tǒng)具有如下特點： （1）節(jié)能、運行費用低

25、節(jié)能、運行費用低 較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，遠高于 冬季的室外溫度，又低于夏季的室外溫度。地源熱泵可克服空氣源熱 泵負荷需求越高，效率越低的技術障礙，顯著提高效率。高效率意味 著消耗一次能源少，運行費用少。 （2）環(huán)保、潔凈環(huán)保、潔凈 地源熱泵系統(tǒng)的運行沒有燃燒，沒有排煙，大大降低了城鎮(zhèn)的大 氣污染；據(jù)調研，由于需輸入的少量的電能維持熱泵運轉，地源熱泵 由此產(chǎn)生的污染物排放量，比空氣源熱泵的排放量減少 40以上， 比電供暖的減少 70以上；地源熱泵系統(tǒng)供冷時省去了冷卻塔，避 免了冷卻塔噪音及霉菌污染，以及對大氣產(chǎn)生的熱島效應。同時去掉 冷卻塔使建筑周邊環(huán)境更加潔凈、優(yōu)美

26、。 節(jié)水省地的地源熱泵系統(tǒng)以地下淺層地熱能資源為冷、熱源，向 其吸收或排出熱量，從而達到供暖或制冷的作用，既不消耗水資源， 也不會對其造成污染；地源熱泵系統(tǒng)的地埋管可以直接布置在建筑物 的地下空間中，不占使用面積。 （3）一機多用一機多用 地源熱泵系統(tǒng)可供熱、空調，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來 的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統(tǒng)；機組緊湊，節(jié)省建筑空間，可以 靈活安裝在任何地方，末端亦可做多種選擇； （4）運行可靠運行可靠 機組的運行情況穩(wěn)定，幾乎不受天氣及環(huán)境、溫度變化的影響， 即使在寒冷的冬季制熱量也不會衰減，更無結霜、除霜之慮；自動化 程度高，系統(tǒng)由電腦控制，能夠根據(jù)室外氣溫和室內(nèi)氣溫自動

27、調節(jié)運 行，運行管理可靠性高；無儲煤、儲油罐等衛(wèi)生及火災安全隱患；機 組使用壽命長，主要零部件少，維護費用低，主機運行壽命可達到15 年以上；機組自動控制程度高，可無人值守。 （5）應用范圍廣應用范圍廣 地源熱泵系統(tǒng)利用地球表面淺層的地熱能資源作為冷熱源，進行 供暖、空調。地表淺層的地熱能資源量大面廣，無處不在，是一種清 潔的可再生能源。隨著人們對能源危機和環(huán)保問題嚴峻性的認識的提 高，地源熱泵技術在我國建筑空調系統(tǒng)中將會發(fā)揮越來越重要的作用。 3.2 地源熱泵在本項目中應用的適宜性地源熱泵在本項目中應用的適宜性 3.2.1 地質條件地質條件 濟南地區(qū)屬巖石類水文地質構造地區(qū), 基巖硬度較大

28、,要用專門 的金剛石牙鉆鉆孔, 鉆孔難度較大。但由于巖石層具有較高的導熱系 數(shù)，總鉆孔量相應減少，總費用增加的幅度不會很大，因此該地區(qū)從 地質條件分析可列為地源熱泵應用的適宜區(qū)。 現(xiàn)場地質狀況是現(xiàn)場勘察的主要內(nèi)容之一。地質狀況將決定使用 何種鉆孔、挖掘設備或安裝成本的高低?，F(xiàn)場勘察的詳細地質資料見 附件。在實際工程應用中，地源熱泵技術的經(jīng)濟性與可操作性還取決 于工程場地的地質構造，水文地質條件，工程施工條件等多種因素。 3.2.2 氣候條件氣候條件 濟南地處中緯度地帶，由于受太陽輻射、大氣環(huán)流和地理環(huán)境的 影響，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。其特點是季風明顯，四季 分明，春季干旱少雨，夏季炎

29、熱多雨，秋季較為清爽，冬季氣溫低， 但無嚴寒。年平均氣溫14.3，極端氣溫最高40.5，最低零下14.9。 濟南地區(qū)建筑的年冷熱負荷相差不大，采用地源熱泵技術，可以 基本實現(xiàn)夏季向地下蓄熱，冬季從地下取熱，地熱換熱器的冷熱負荷 全年比較均衡的技術要求，系統(tǒng)運行效率高，因此該地區(qū)是地源熱泵 技術應用的適宜區(qū)域。 3.2.3 建筑負荷特性建筑負荷特性 辦公樓的負荷變化一般比較緩慢，在濟南地區(qū)氣候條件下，辦公 建筑的空調熱負荷指標在 58-81W/ m2，冷負荷指標為 92-120 W/ m2 。 由于本工程建筑的節(jié)能設計已符合山東省工程建設標準公共建筑節(jié) 能設計標準中的各項規(guī)定，節(jié)能可達到 65%

30、的要求，考慮一定的安 全余量，現(xiàn)估算建筑物的平均熱負荷指標為 75W/m2；冷負荷指標為 105W/m2。節(jié)能公共建筑單位建筑面積設計冷熱負荷相對穩(wěn)定，空調 冷熱負荷變化緩慢，且全年的累計冷熱負荷相差不大，非常有利于地 源熱泵系統(tǒng)的運行。這些負荷特點比較適宜地源熱泵空調系統(tǒng)。便于 控制系統(tǒng)的初投資，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。 3.2.4 地埋管所需空間地埋管所需空間 對于高檔辦公樓，建筑容積率比較低。建筑主體周邊可用空地面 積較多，可以用來埋管。另一方面可以充分利用建筑物的地下空間來 設置地熱換熱器，減少對周邊地表面積的利用。初步估算本項目有足 夠空間埋設地埋管。 3.2.5 地源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡地

31、源熱泵系統(tǒng)的冷熱平衡 由負荷計算結果知地下埋管全年冷熱量不平衡率為13%。圖3.3為 地源熱泵系統(tǒng)運行20年期間的循環(huán)液進出熱泵的月平均溫度變化曲線。 由圖1可以看出，在運行一個采暖與空調周期后地下巖土溫度變化幅 度很小，但由于地埋管的年取熱量略微大于年釋熱量，所以地下的溫 度變化總體上呈緩慢下降的趨勢。 取距離周邊鉆孔10m 遠處的巖土溫度作為鉆孔群所處位置的巖土 參考溫度。由圖3.3還可以看出，經(jīng)過20年的模擬運行之后，距離鉆 孔10m遠處的平均巖土溫度僅僅比初始溫度的16降低了約1。這說 明地埋管在一年的運行周期內(nèi)，向地下的散熱量與從地下的取熱量基 本保持平衡，地下巖土溫度在一個采暖與空

32、調周期后基本回復到初始 溫度，這就保證了系統(tǒng)的高效率運行。 值得注意的是，即使設計工況為理想工況，即地下巖土的取熱與 散熱在一個周期內(nèi)達到平衡，但在實際運行中，地下巖土的年吸、釋 熱量并非要求絕對的平衡，模擬設計結果表明不平衡率在20%以內(nèi)是 可以接受的。當然，這種允許的不平衡率會隨著不同地區(qū)和巖土的熱 物性、地埋管換熱器所在地點有無地下水流動及其流動特點，以及建 筑物的冷熱負荷變化等因素有關，是因地而異的。如果整個地埋管區(qū) 域存在緩慢的地下水的滲透流動，則對地溫的恢復有積極的影響。可 以通過埋地的溫度傳感器來監(jiān)測地溫變化情況，據(jù)此進行運行調節(jié)。 圖3.3 系統(tǒng)運行20年的月溫度變化模擬曲線

33、如上分析，本項目在設計地源熱泵系統(tǒng)時，地下吸放熱的不平衡 程度不大。為保證地源熱泵系統(tǒng)在長期運行中能高效運行，應減小冷 熱負荷的不平衡程度。盡量保證在一個供暖空調運行周期內(nèi)，地下散 熱取熱達到基本平衡。 本項目可采用如下措施： （1）采取分戶熱計量，提高冬季采暖行為節(jié)能的自覺性，提高 能源利用率，降低冬季負荷； （2）適當增加夏季空調運行時間。 （3）適當提高夏季熱泵機組冷卻水的進出水溫度，增大釋熱量。 （4）增大埋管間距 可適當?shù)卦黾拥芈窆芨縻@孔之間的間距，降低埋管間的熱干擾， 增大蓄熱體，有利于地埋管從周圍巖土中的提取熱量。 （5）間歇運行，有利于地溫的恢復 在冬季氣溫較高時，可以間歇性地

34、運行或停止部分熱泵機組，使 地下巖土蓄熱體有較長地溫恢復時間，提高換熱溫差，延長系統(tǒng)在高 效率點的運行時間。 3.3 地源熱泵空調全壽命周期技術經(jīng)濟分析地源熱泵空調全壽命周期技術經(jīng)濟分析 3.3.1 與常用空調系統(tǒng)的運行費比較與常用空調系統(tǒng)的運行費比較 根據(jù)該建筑的市政資源條件、場地條件、建筑功能及負荷特點， 有可能適合本項目的冷熱源方案主要有： (1) 地源熱泵 (2) 冷水機組與鍋爐配套 (3) 冷水機組與城市熱網(wǎng)配套 設定采暖期均按 120 天計，根據(jù)統(tǒng)計資料，大致把整個采暖期劃 分為 5 個負荷系數(shù)：0.3、0.5、0.8、0.5 和 1，對應的運行時間分別為 10 天、30 天、40

35、 天、30 天和 10 天，夏季制冷期均按 90 天計算。 表 3.1 冷熱源系統(tǒng)運行費用比較 方案一方案二方案三冷熱源方式 及序號 項目 地源熱泵 冷水機組與 燃氣鍋爐配套 冷水機組與 城市熱網(wǎng)配套 季節(jié)夏季冬季夏季冬季夏季冬季 能源形式電電天然氣電供熱網(wǎng) 單 位hkwhkwm3hkw/m2季 價格（元）0550.553.40.5524.5 負荷累計 kW.h 效 率 5.5450.951 燃料費用.6.4.3.2.3 單位燃料費用 （元/m2.） 6.429.787.0629.627.0624.5 機房運行費用 （元/m2.季） 4.5 元/m2.兩季 冷卻塔運行費 用（元/m2.季） 無

36、2 元/m2.季 全年運行費合 計（元/m2） 20.743.1838.06 費用比例12.08184 3.3.2 與常用空調系統(tǒng)的初投資比較與常用空調系統(tǒng)的初投資比較 3.2 冷熱源系統(tǒng)初投資比較 方案一方案二方案三冷熱源方式 及序號 項目 地源熱泵 冷水機組與 燃氣鍋爐配套 冷水機組與 城市熱網(wǎng)配套 冷熱水機組 （元/kW 冷量）800500500 燃氣鍋爐（元 /kW 熱量） 300 城市熱網(wǎng)（元 /m2采暖面積）100 冷卻塔（元 /kW 冷量） 無60 地下鉆孔及埋 管（元/kW） 1500無 機房水泵、管 道、控制 基本相同(按 40 元/m2) 建筑物空調末 端 基本相同（按 1

37、10 元/m2） 初 投 資 概 算 比 較 (冷指標 72.6W/m2) 初投資（元 /m2） 330267254 比例10.80.77 3.3.3 與常規(guī)空調全壽命周期的回收期分析與常規(guī)空調全壽命周期的回收期分析 下表對本項目的地源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)進行了經(jīng)濟性 對比。 3.3 與常規(guī)空調全壽命周期的回收期分析 方案地源熱泵系統(tǒng) 熱網(wǎng)+水冷機 組 初投資概算330 元/m2254 元/m2 初投資（萬元）1420.811093.60 系統(tǒng)的增量成本（萬元） 327.21 全年空調運行費用合計 （萬元） 89.12163.86 壽命周期總費用（以 系統(tǒng)設計運行 20 年計算） ， 萬元

38、 1782.43277.2 系統(tǒng)運行 20 年地源熱 泵可節(jié)省運行費用，萬元 1167.59 投資回收期4.4 年 說明：表中的數(shù)據(jù)來自于系統(tǒng)運行模擬的結果與工程經(jīng)驗，與實 際運行狀況會有一定的差別，在此僅作為定性的分析。 計算結果表明，地源熱泵系統(tǒng)增加的初投資大約為327.21萬元； 但系統(tǒng)可在5年內(nèi)回收，系統(tǒng)運行20年計，則地源熱泵系統(tǒng)可比分體 空調加集中供熱系統(tǒng)節(jié)省運行費用1167.59萬元。 3.3.4 與常規(guī)空調全壽命周期的技術分析與常規(guī)空調全壽命周期的技術分析 傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)主要包括風冷的空氣源熱泵和水冷的冷水機組。 傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的一個主要的弊端是機組的效率隨著夏季室外氣溫的升 高

39、或冬季室外氣溫降低而顯著降低。這與建筑冷熱負荷需求趨勢正好 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， 同樣可能導致系統(tǒng)不能正常工作。 地源熱泵系統(tǒng)是通過淺層地熱能與建筑實現(xiàn)熱量交換的，地下 10m 以下的溫度基本上長年恒定，不受室外氣溫的影響，具有冬暖夏 涼的特性。同時地源熱泵技術在夏季是將熱量儲存在地下，以備冬季 取熱用，減少了城市的熱污染。 綜上所述: 方案1：用地源熱泵有較好的節(jié)能效果，初投資較高但運行費用低； 方案2：用鍋爐房污染嚴重，運行簡單技術成熟，初投資費用不高 但運行費用很高； 方案3：用冷卻塔和市政熱力管網(wǎng)，初投資費用較低，運行費用也 不高，但節(jié)能效果不明

40、顯。 第四章第四章 地源熱泵系統(tǒng)埋管工程技術方案地源熱泵系統(tǒng)埋管工程技術方案 4.1 土壤熱工實驗土壤熱工實驗 4.1.1 概述概述 (1) 工程概況工程概況 該項目為濟南中國鐵建國際城地源熱泵工程。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。我所對本工程地埋 管場地進行了深層巖土層熱物性測試。本次試驗進行了 1 個孔的測試。 測試時間：2011 年 7 月 20 日7 月 22 日，資料分析：7 月 24 日7 月 26 日。 (2) 測試目的測試目的 地埋管換熱系統(tǒng)設計是地埋管地源熱泵空調系統(tǒng)設計的重點，設 計出現(xiàn)偏差可能導致系統(tǒng)運行效率降低甚至無法正常運行。擬通過地 下

41、巖土熱物性測試并利用專業(yè)軟件分析，獲得地埋管區(qū)域基本的地質 資料、巖土的熱物性參數(shù)及測算的每延米地埋管換熱孔的換熱量，為 地熱換熱器設計、換熱孔鉆鑿施工工藝等提供必要的基本依據(jù)。 (3) 測試孔基本參數(shù)測試孔基本參數(shù) 表 4.1 測試孔基本參數(shù) 項目測試孔項目測試孔 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結構基巖 (4) 測試設備測試設備 本工程采用山東建筑大學地源熱泵研究所自主研制開發(fā)的型號 為 FZL-C（）型巖土熱物性測試儀。該儀器已獲得國家發(fā)明專利。 并已廣泛應用于北京奧林匹

42、克公園、網(wǎng)球場館、濟南奧體中心等一 大批地源熱泵工程的巖土層熱物性測試。 (5) 測試結果測試結果 鉆孔測試結果見表 4.2；循環(huán)水平均溫度測試結果與計算結果見圖 4.2。 圖 4.1 地下熱物性參數(shù)計算模型 表 4.2 鉆孔測試結果 內(nèi)容1 號測試孔 巖土體溫度(初始溫度)16.5 巖土體導熱系數(shù) W/m1.334 巖土體容積比熱容 106J/m31.373 01020304050 0 5 10 15 20 25 30 Temperature (C) Time (Hr) 測量溫度 計算溫度 圖 4.2 循環(huán)水平均溫度測試結果與計算結果對比圖 (6) 結果分析結果分析 鉆孔結果表明：該地埋管區(qū)

43、域地質構造以基巖為主。具體構造為 0-20 米，黃土層夾含大量小碎石；21-30 米，較完整黃土層；31-32 米， 完整基巖；33-35 米，黃土層夾含碎石；36-45 米，完整基巖；46-54 米，粘性黃土夾含碎石；55-90 米，完整基巖；91-92 米，黃泥層； 93-100 米，完整基巖。測試結果表明：埋管區(qū)域的平均綜合導熱系數(shù) 為 1.344W/m，數(shù)值較低，平均容積比熱為 1.373106J/m3，數(shù)值 較小。巖土體初始溫度 16.5，數(shù)值較高。 (7) 土壤地層導熱系數(shù)綜合評述土壤地層導熱系數(shù)綜合評述 1) 測試結果表明：該區(qū)域土壤地層平均導熱系數(shù)較大。測試 的鉆孔（100m

44、深）導熱系數(shù)：1.344 W/m該地域地下傳熱條件適 合使用地埋管地源熱泵空調系統(tǒng)。 2) 初始溫度較低。在約 100 深的巖土層內(nèi)平均地溫為 16.5。 測試結果表明：該埋管區(qū)域巖土層的綜合換熱能力強，能夠符合常 規(guī)設計要求。 3) 主要地質構成：據(jù)鉆孔結果測試區(qū)域地質自地平面下到 30m 內(nèi)為粘土層為主，其下為巖石層。 4.1.2 單位孔深地埋管的換熱量與建議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。簡述如下： 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 交換后允許達到的最

45、低或最高溫度與巖土換熱前未受熱干擾時溫差。 可利用溫差與地熱換熱器的設計參數(shù)有關。本報告地埋管循環(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， 對地熱換熱器換熱效率的影響越大。考慮到測試區(qū)域冬季采暖期較長， 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。 (2) 地熱換熱器埋設建議地熱換熱器埋設建議 單位孔深換熱量是地熱換熱器設計中重要的數(shù)據(jù)，它是確定地熱 換熱器容量、確定熱泵參數(shù)、選擇循環(huán)泵流量與揚程、計算地埋管數(shù) 量與

46、埋管結構等的重要依據(jù)。單位孔深換熱量取值偏大，將導致埋管 量偏小、循環(huán)液進出口溫度難以達到熱泵的要求。結果導致熱泵實際 的制熱、制冷量低于其額定值，使系統(tǒng)達不到設計要求。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 組的運行費用將會降低。 在地源熱泵運行的額定工況下，針對該地域地質條件深層巖土熱 物性的測試情況、考慮到當?shù)氐販爻跏紲囟龋?6.5） 、冬季地埋管循 環(huán)液溫度設定（48）等因素，提出地埋管方案設計時的參考建議 如下： 1) 對于 De32 雙 U 型地埋管，冬季每米孔深從地下提取的熱量按 3438W/m 計，夏季每米孔深向地下釋放的熱量按 4852W/m

47、 計；對 于 De32 單 U 型地埋管，冬季每米孔深從地下提取的熱量按 2832W/m 計，夏季每米孔深向地下釋放的熱量按 4246W/m 計. 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、減弱地下冷熱負荷 不平衡的影響，應適當加大地埋管間距。建議地埋管間距 5m7m。 4.2方案設計方案設計 4.2.1 土壤換熱系統(tǒng)換熱量計算土壤換熱系統(tǒng)換熱量計算 地源熱泵系統(tǒng)實際最大釋熱量發(fā)生在與建筑最大冷負荷相對應的 時刻。包括：各空調分區(qū)內(nèi)水源熱泵機組釋放到循環(huán)水中的熱量（包 括空調負荷和機組壓縮機耗功） 、循環(huán)水在

48、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： 最大釋熱量空調分區(qū)冷負荷（11/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 量無法精確計算。本設計僅考慮空調負荷和機組壓縮機耗功兩項，并 進行修正。 4.2.2 土壤換熱系統(tǒng)的設計土壤換熱系統(tǒng)的設計 1） 土壤換熱器的布置 由于該項目為高檔辦公樓，建筑主體周圍有大量空地。所以擬 劃分兩個埋管區(qū)。一區(qū)：在主樓前的形象廣場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行埋管，埋管間距 5m。 2） 土壤換熱器

49、的設計 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 計算，鉆孔深度按 120m 計，鉆孔徑 160 mm，埋深按 2.0 m 考慮。水平埋管總長度可 根據(jù)地埋管區(qū)域、機房位置、分集水器設置位置和水平管連接方式確 定。 根據(jù)地質情況，地下 120 m 范圍內(nèi)的綜合導熱系數(shù)為 1.344 W/(mK)， 比熱容為 1373 kJ/(m3K)。經(jīng)計算，鉆孔數(shù)量為 760 個。 當?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)按以上地埋管方案設置時，計算結果曲線如圖 4.3 所示。可以看出，地埋管換熱器的出水最低溫度為 2.9，出水 最高溫度為35.9。系統(tǒng)運行一年后

50、，地下平均溫度由 16.5下降 至16.4。地埋管進、出水溫度的變化不大，其對地源熱泵機組的效 率影響很小可以忽略。 圖4.3 地源側溫度變化圖 3） U 型管支管間距半寬及回填材料確定 在豎直 U 型埋管地熱換熱器中，在這樣一個狹小的空間內(nèi)，支管 間必然發(fā)生熱回流現(xiàn)象，對實際的換熱效果將產(chǎn)生一定影響。如果處 理不當，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，一是兩支管間的間距，二是回填材料的導熱率。 下圖 4.4 為鉆孔敷設 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熱率對熱量回流的

51、影響都是單一的。即支管間 距越小或回填材料導熱率越大，熱量回流越大。但兩者對地熱換熱器 設計容量的影響并不一致，相同負荷下，支管間距小，所需的地熱換 熱器容量大。回填材料導熱率大，一方面增加了兩支管間的熱量回流， 另一方面，也強化了 U 型管與土壤間的傳熱。而后者是影響地熱換熱 器設計容量的主要因素。該系統(tǒng)采用支管間距為 0.5S 的 U 型管埋管 方式。 圖 4.4 U 型支管間距 回填材料的導熱系數(shù)對地下?lián)Q熱器設計尺寸的影響沒有土壤的導 熱系數(shù)影響大，這是因為回填材料的導熱系數(shù)要小于土壤的導熱系數(shù)， 而且回填材料的厚度要遠小于土壤層的厚度。之所以加回填材料的原 因主要是為了防止地面水通過鉆

52、孔向地下滲透，以保護地下水不受地 表污染物的污染，并防止各個蓄水層之間的交叉污染。當然能夠增強 換熱能力更好，所以國外現(xiàn)在的回填材料都改進成高導熱系數(shù)的材料， 以加強傳熱能力。該土壤源地源熱泵系統(tǒng)采用導熱率為 2.18W/(mK) 的水泥砂漿作為回填材料。 第五章第五章 室內(nèi)空調末端系統(tǒng)室內(nèi)空調末端系統(tǒng) 5.1 中央空調末端形式及原理中央空調末端形式及原理 作為中央空調末端有以下幾種形式：一是全空氣系統(tǒng)；二是風機 盤管加新風空調系統(tǒng)；三是地板輻射采暖方式。當空調房間內(nèi)對溫濕 度有較高要求時，可采用第一種方式，該方式具有室內(nèi)溫度、濕度均 勻，在空調啟動的短時間內(nèi)即可實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的均勻，對于某些

53、會 議室、餐廳等場合可采用該方式。風機盤管加新風空調系統(tǒng)是目前舒 適性空調系統(tǒng)廣泛采用的系統(tǒng)形式，它可以根據(jù)人員使用情況隨時啟 停房間內(nèi)末端裝置，達到節(jié)能的目的。但末端設備的維護工作量稍大。 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，同時在舒適感相同的情況下，可以有效減少輸送熱量， 達到節(jié)能的效果，目前在北方地區(qū)集中供暖中得到廣泛應用。但地板 采暖用于夏季供冷時，由于考慮到結露的影響，輸送到地板內(nèi)水溫不 得高于室內(nèi)空氣露點溫度，同時由于室內(nèi)的濕負荷需要去除，還需要 考慮除濕方法或設備來保證房間濕度恒

54、定。 5.2 地源熱泵系統(tǒng)室內(nèi)末端設備的選擇及比較地源熱泵系統(tǒng)室內(nèi)末端設備的選擇及比較 對于采用普通地源熱泵作為冷熱源的中央空調系統(tǒng)，由于機組夏 季能夠提供給空調末端設備的冷凍水溫度在 7-12以上，冬季提供 的熱水溫度在 45-50之間。因此末端設備的選取可采用如下方式： 方案一，冬夏季室內(nèi)末端設備均采用風機盤管。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，比較適合應用于間歇運行 的辦公建筑、住宅建筑等對濕度沒有嚴格要求的空調場合。 方案二，采用集中的空調機組，夏季通過送風管道向空調房間輸 送冷風，達到降溫的目的，冬季通過向室內(nèi)送熱風（或冷風）的方式， 達到維持室內(nèi)溫度的目的。該

55、方式人員舒適度最好，但控制不夠靈活， 當該系統(tǒng)內(nèi)的部分房間不用時，系統(tǒng)能耗并未降低多少。但室內(nèi)升溫 或降溫迅速，可有效提高舒適度，比較適合應用于間歇運行的辦公建 筑等空間較大的空調場合。 方案三，夏季室內(nèi)末端設備均采用風機盤管，冬季室內(nèi)末端設備 采用地板輻射采暖方式。該方式控制靈活，室內(nèi)舒適度高。對于間歇 運行的辦公建筑、住宅建筑在非使用階段內(nèi)可只維持值班采暖溫度， 大大減少流量，達到運行節(jié)能的目的。 方案四，冬夏季室內(nèi)末端設備均采用毛細管輻射供冷供熱，外加 新風系統(tǒng)控制室內(nèi)濕度。該方式適用于 24 小時連續(xù)運行的空調系統(tǒng)， 室內(nèi)舒適度高，系統(tǒng)初投資低，維護管理方便，但室內(nèi)濕度控制相對 復雜。

56、以上四種方式均為集中中央空調系統(tǒng)形式。 方案五，分散式空調方式，即冬夏季室內(nèi)末端設備均采用分散的 空調機組，共用一套室外地下環(huán)路泵。該方式無需專用的制冷機房， 每個空調房間均設置水-空氣熱泵機組，當用戶不用時，即可靈活開啟 或關閉熱泵機組，但室外環(huán)路泵一直運行，該系統(tǒng) 運行費用較低， 但初投資較高。 以上五種方案的經(jīng)濟性比較見表 5.1。 以上分析可看出，當對舒適性要求較高時，可采用方案三，從經(jīng) 濟性角度可選擇方案五。實際工程應進行方案比較，綜合分析來確定 采用何種方案。 對于本項目，由于建筑物的功用為辦公樓切對室內(nèi)空調舒適性要 求較高，因此冬夏采用均風機盤管加新風系統(tǒng)比較有利，一是舒適性 好

57、，二是可以根據(jù)人員使用情況隨時啟停房間內(nèi)末端裝置，達到節(jié)能 的目的。 表 5.1 地源熱泵系統(tǒng)不同空調末端裝置經(jīng)濟性比較 名稱方案一方案二方案三方案四方案五 末端設備 名稱 風機盤管 加新風系 統(tǒng) 空調機組加 送回風管道、 風口 夏季風機盤管、 冬季地板輻射采 暖 毛細管輻射 表面加新風 系統(tǒng) 分散式 熱泵機 組 末端設備 初投資估 算 元/m2 80-100100-120120-140150-170300 末端系統(tǒng) 運行費用 元/m2 3-54-63-53-510-12 機房設備 運行費用 元/m2 12-1512-1512-1512-152-3 占空間 面積 一般較大一般一般較小 控制性能

58、較好一般較好一般一般 空調 舒適性 較好較好比較舒適一般一般 第六章第六章 地源熱泵監(jiān)測與控制系統(tǒng)地源熱泵監(jiān)測與控制系統(tǒng) 6.1 地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能 地源熱泵技術是一種節(jié)能環(huán)保的空調系統(tǒng)形式，要想達到地源熱 泵在各種地域內(nèi)平穩(wěn)、節(jié)能運行，自動檢測與控制技術是必不可少的。 同時自動控制技術、數(shù)據(jù)庫技術、通信技術與人工智能技術的結合為 系統(tǒng)的優(yōu)化調節(jié)與遠程控制提供重要幫助。地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)應具備 的主要功能有： （1）檢測功能檢測功能 監(jiān)控系統(tǒng)可以通過安裝在地源熱泵系統(tǒng)現(xiàn)場的各類傳感器，對 地源熱泵系統(tǒng)的各種參數(shù)（例如，溫度、壓力、流量等） 、系統(tǒng)設備 的運行狀態(tài)

59、（包括熱泵的運行狀態(tài)、水泵的運行狀態(tài)等）進行檢測。 并將這些測量數(shù)據(jù)通過模擬量輸入通道和數(shù)字量輸入通道輸入到計算 機進行數(shù)據(jù)處理分析，并且所有參數(shù)均可在顯示器上顯示。 實時監(jiān)測地源熱泵系統(tǒng)的運行狀況是確保系統(tǒng)運行的高效性與 可靠性的主要手段。在本項目的地源熱泵系統(tǒng)中，將引入一套智能檢 測，見下圖 6.1。該測試系統(tǒng)可以自動測試系統(tǒng)的循環(huán)液溫度，壓力 與流量，系統(tǒng)的制熱量、制冷量以及系統(tǒng)的功耗。該自動控制系統(tǒng)， 可實現(xiàn)系統(tǒng)的自動調控，用戶可根據(jù)檢測結果，查明故障或調節(jié)地下 換熱平衡。 集集控控室室內(nèi)內(nèi)的的 監(jiān)監(jiān)控控計計算算機機 地地源源熱熱泵泵空空調調 機機房房控控制制室室內(nèi)內(nèi) 的的監(jiān)監(jiān)控控計計

60、算算機機 打打印印機機 打打印印機機 地地源源側側水水泵泵空空調調側側水水泵泵 熱熱泵泵 機機組組 現(xiàn)現(xiàn)場場傳傳 感感器器 其其他他現(xiàn)現(xiàn)場場 設設備備 其其他他現(xiàn)現(xiàn)場場 設設備備 其其他他系系統(tǒng)統(tǒng)控控制制室室 內(nèi)內(nèi)的的監(jiān)監(jiān)控控計計算算機機 1號號機機房房現(xiàn)現(xiàn) 場場控控制制器器 n號號機機房房現(xiàn)現(xiàn) 場場控控制制器器 打打印印機機 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集及及變變送送層層 現(xiàn)現(xiàn)場場控控制制層層 控控制制管管理理層層 高高級級管管理理層層 電電纜纜電電纜纜 工工業(yè)業(yè)現(xiàn)現(xiàn)場場總總線線 局局域域網(wǎng)網(wǎng) 就就地地控控制制 集集中中控控制制 集集中中自自動動 集集中中手手動動 聯(lián)聯(lián)鎖鎖手手動動 解解鎖鎖手手動動 圖