地源热泵节能理念浅谈

 　摘要：地源热泵在节能、环保相关领域发挥着越来越大的作用。掌握其体系存在的现状问题，探究科学节能途径策略，在政府支持下，努力完善地源热泵标准体系、做好全面调研规划，加强系统监管力度等，使其在发展国民经济、保护生态环境、优化能源结构方面做出应有的贡献。本文对地源热泵的节能进行了分析探讨，仅供参考。 

　　关键词：地源热泵；节能；分析 

　　中图分类号：TE08 文献标识码： A 

　　一、地源热泵发展障碍 

　　1、地源热泵地下施工量大 

　　初期投资远超过常规系统，投资回收期长。在应用地源热泵的开发项目中，施工过程中较传统项目施工周期延长，时间成本消耗大。 

　　2、区域性明显 

　　受气候影响，地源热泵在我国长江黄河流域、东北、西北、华北等对冷热需求较大的地区较适用，南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热量需求的地区也有一定的适用性，对于条件所限不能用常规能源供冷的地区可以说是较好的选择。但总体上，区域性较明显，相对来说华中、西南、西北等地应用并不多。 

　　3、我国地源热泵行业产品制造标准和应用规范尚不完善 

　　如设备制造商在提供地源热泵设备机组时不能提供整体系统的设计，造成机组节能而系统节能效果差。此外存在设备、材料、施工各个环节都没有明确的规范细则，标准缺失，项目的建设及运营监管不严格。 

　　4、缺乏严格市场准入制度和技术经济标准的科学论证，盲目规模化应用 

　　在地源热泵市场高速增长的背景下，许多企业跟风进入该行业，使得市场上品牌繁多，产品质量参差不齐，再加上从业人员缺乏系统的学习，专业水平较低，影响项目的施工质量水平。又如欧洲水水型地源热泵机组的标准系统与美国地理管换热系统的设计标准不一致，将此两种系统结合在我国的使用，导致了大量失败案例。 

　　二、工程概况 

　　某会所总建筑面积约为10000m2，地下1层，地上1层，其中地下建筑面积为3000m2，空调面积为1620m2，该空调冷热源的服务范围为会所游泳池、健身房、瑜珈房、球室、教室、物管办、阅览室、更衣室及阅读区和大堂等的空调+供热地源热泵节能系统空调设计。此次空调工程主要是考虑会所空调、游泳馆空调及池水加热和淋浴热水系统的室内建筑部分设计，打井工程在建筑施工前已预埋打井，打井数为单U112口，100m井深。 

　　客户要求按室内空调区域进行空调设计，整个空调系统要求能满足空调负荷所需且打井数合适。设计范围：空调冷热源系统设计，泳池区恒温恒湿系统设计，供热系统设计，泳池区、淋浴间、更衣室、瑜珈室等地暖设计。 

　　1、方案设计 

　　1.1设计参数 

　　室外计算参数：城市位置：某市；室外计算干球温度：夏季通风：32.0℃；夏季空调：34.2℃；冬季空调：-4.0℃。夏季空调室外计算湿球温度：28.2℃；冬季空调室外相对湿度：75%。 

　　室内计算参数：健身区等房间夏季室内气温为24℃～-26℃，过道气温为26℃～28℃；冬季室内气温为18℃～20℃，过道气温为16℃～18℃；游泳池室内气温为28℃，池水气温为26℃～28℃，相对湿度60%～70%，冬夏一致。 

　　1.2设计负荷 

　　经计算空调总冷负荷为438kW（含泳区），冬季热负荷为600kW（含泳区），其中游泳池初次加热负荷为320kW，恒温加热为133kW，泳池地暖热负荷为52kW，淋浴热水负荷49kW。 

　　1.3方案设计选型 

　　空调地源热泵+三集一体热泵机组方案根据客户要求空调方案采用地源热泵+三集一体（集合泳池池水加热、泳池空调及泳池除湿三大功能于一体的专用泳池除湿热泵机组）热泵机组共用方式设计空调系统，我们从计算空调总冷热负荷可知总体热负荷远大于空调冷负荷，需按满足空调要求来选用设备机组，由此则需按热负荷选用，同时使用系数要求，经对比选用采用2台全热回收地源热泵机组即：单台制冷量241.5kW，制热量203.6kW，全热回收量203.6kW。三集一体热泵机组负荷选用送风量为25000m3/h，除湿量为87.5kg/h，热回收量135kW，电功率40kW的机组。室内淋浴系统的热水负荷来自机组的全热回收，可用于游泳池泳池水的加热。2台地源热泵机组按排热换热率55W/m，吸热换热率43W/m，井深按100m计算，按规范要求计算可知最大打井数为106口井，考虑一定余量原打用112口能基本满足2台地源热泵机组满负荷运行时的换热量。 

　　空调的控制方案：1.空调水系统供回水采用压差控制：根据供回水总管压差，比例控制旁通管上的电动调节阀，以保证供回水总管压差的恒定。2.三集一体热泵机组的控制：通过设在回风管处的温度传感器和湿度传感器，把所检测的温度和湿度与控制器设定点温度和湿度相比较输出信号，自动控制热泵机组，使送风温度和湿度恒定在一定范围内，以节省能量。 

　　全热回收地源热泵机组的控制：热回收地源热泵机组自带控制系统，其控制根据所设的供回水温度传感器把所检测的温度与控制器设定点温度相比较输出信号，控制机组的负荷变化及压缩机的启停。模式转换由机组根据运行指令执行。 

　　游泳池池水加热控制：如采用三集一体热泵机组加热则热泵机组内部自控处理，如采用水箱加热则采用二次侧泳池水温要求自动控制。 

　　空调设计系统（见图1） 

　　空调地源热泵+专用设计除湿空调箱机组方案由于采用地源热泵+三集一体热泵机组共用方式空调系统空调方案，成本远高于客户的成本要求，于是要求对整个空调系统再进行优化设计，经多次计算比较，决定采用专用设计除湿空调箱机组来满足客户要求降低投资成本要求，因采用此产品就在除湿空调箱机组产品方面就能节约成本20万元以上，其次再进行整个系统优化设计就能达到客户的要求。方案选型：采用原2台全热回收地源热泵机组即：单台制冷量为241.5kW，制热量为203.6kW，全热回收量为203.6kW。专用设计除湿空调箱机组：送风量为25000m3/h，除湿量为87.5kg/h，电功率为15kW。室内淋浴系统的热水负荷来自机组的全热回收，其回收热负荷用于游泳池泳池水的加热。 　　1.4空调的控制方案 

　　空调水系统供回水采用压差控制：根据供回水总管压差，比例控制旁通管上的电动调节阀，以保证供回水总管压差的恒定。 

　　专用除湿空调箱机组的控制：通过设在游泳馆回风口处的温度传感器和湿度传感器，把所检测的温度和湿度与控制器设定点温度和湿度相比较输出信号，分别控制设在冷冻水和热水回水管上的二个电动调节阀，其中温度控制系统采用可以随馆内气温变化而控制电动阀的不同开度的比例积分动态控制系统，使送风温度和湿度恒定在一定范围内。其中专用除湿空调箱机组使用时先按夏季模式和冬季模式控制八个电动阀的开启，即夏季模式时开启VA、VC、VE、VG电动阀门，冬季模式时开启VB、VD、VF、VH电动阀门。 

　　全热回收地源热泵机组的控制：热回收地源热泵机组自带控制系统，其控制根据所设的供回水温度传感器把所检测的温度与控制器设定点温度相比较输出信号，控制机组的负荷变化及压缩机的启停。模式转换由机组根据运行指令执行。空调设计系统（见图2） 

　　1.5优化系统设计施工技术特色和节能措施 

　　相对于风冷热泵机组及三集一体空调热泵机组，采用除湿空调箱对游泳馆进行除湿和空气加热，最大限度地发挥了地源热泵的节能优势，并且大大降低了投资费用，完全符合节能、环保、节省投资的绿色理念。 

　　结束语 

　　综上所述，随着国家对新能源市场的不断开发，地源热泵系统应用于建筑节能越来越受到重视。该技术不需要人工冷热源，采用少量电能可同时满足建筑供热、供冷、供生活热水的要求，具有清洁、节能和经济可行性，在办公楼、学校、别墅住宅等各种建筑中都有成功应用实例，发展前景良好。 

　　参考文献 

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