區域地源熱泵系統在綠色校園中的應用

  在能源和資源緊缺的形勢下，大力發展綠色建筑已經成為我們國家的基本國策，綠色校園是綠色建筑的成熟轉型。校園內人員密集，建筑種類繁多，能源消耗量大，以夏熱冬冷地區為例，經過13 所高校的能耗調查發現，生均能耗為全國人均能耗的2~4 倍，因此建設綠色校園，可有效減少能耗，提高能源利用率。根據校園建筑的使用特點，在綠色校園中推廣區域地源熱泵系統，具有非常重大的意義。

 

  1 綠色校園和區域地源熱泵系統

 

  1.1 綠色校園。綠色校園是指在其全壽命周期內最大限度地節約資源（節能、節水、節材、節地）、保護環境和減少污染，為師生提供健康、適用、高效的教學和生活環境，對學生具有環境教育功能，與自然環境和諧共生的校園。

 

  1.2 地源熱泵系統。地源熱泵技術是一種利用地球表面淺層的地熱能資源進行供熱、制冷的高效、節能、環保的系統。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源———電能，實現低溫熱能向高溫熱能的轉移。地熱能在冬季作為熱泵供熱的熱源；在夏季作為熱泵制冷的冷源。即在冬季，把地熱能中的熱量“取”出來，提高溫度后，向室內供給熱量；夏季，把室內的熱量“取”出來，“排放”到地下，可緩解城市熱島效應。通常熱泵消耗1kW 的能量，用戶可以得到4～5kW 左右的熱量或冷量地源熱泵技術起源于歐洲，是當今世界上最先進最環保的供暖降溫技術之一。與燃煤鍋爐和普通空調相比，地源熱泵具有可再生性、高效節能、無環境污染、節省空間、一機多用、維護費用低、運行穩定可靠、使用方便、使用壽命長等諸多優點。地源熱泵系統是一種新型環保能源利用系統，包括土壤源熱泵系統、地表水熱泵系統、地下水源熱泵系統、污水源熱泵系統等。可同時供暖、制冷并能提供生活熱水，屬于環保能源，符合可持續發展戰略。

 

  2 在綠色校園中推廣區域地源熱泵系統的意義

 

  國家能源局組織制定的《可再生能源發展“十二五”規劃》中提出，合理開發利用地熱能，在保護地下水資源的前提下，鼓勵夏熱冬冷地區，開展淺層地溫能供暖和制冷。目前我國高校數量達2000 余所，發展綠色校園，推廣高效節能環保能源的使用，具有重大意義，區域地源熱泵系統為節能減排、實現能源可持續發展將作出巨大貢獻。

 

  2.1 利用新能源，實現節能減排。在校園中使用地源熱泵系統，可集約校園用能規模，性價比高。校園建筑有其自身特點，建筑物普遍不高，而且相對集中，如行政辦公區、教學區、宿舍區、等，而且校園面積大，綠化多，可利用校區集中綠地及操場等非建筑區域打井，通過合理布置校區管網，有效供冷、供熱及提供生活熱水。采用地源熱泵系統，可一定程度地減少電、燃氣等能源的利用，尤其是夏季可提供免費生活熱水，最大限度節約費用。以我校新校區為例，采用地源熱泵為主要冷熱源，建設區域能源站系統工程，解決校內行政綜合樓、圖文信息中心、教育技術中心、科技服務樓、學生宿舍等共13.5 萬m2 建筑用房的供暖、供冷及熱水問題。本項目的實施不僅可以改善校區的空氣質量、美化環境，而且符合國家節能減排的要求，新校區將建設成為江蘇省城鄉建設行業對外展示的窗口與國內一流的綠色建筑示范區，在擴大城市資源利用范圍及再生能源的推廣方面具有深遠意義。

 

  2.2 錯峰填谷，減小裝機總容量，利用能源合理使用。根據校園建筑的使用特點，通過運用智能化控制系統，在裝機容量不增加的情況下，最大可能增大服務面積。以我校新校區為例，根據空調負荷計算表看出，校園建筑的使用特色鮮明：建筑數量多，人員集中，辦公區域及教學區域和宿舍區的集中使用時間正好可以錯開，因此可以在不增加裝機容量的同時，最大限度地增加供能面積，從而實現能源的合理利用，提高能源使用效率，充分發揮地下蓄能的作用。

 

  2.3 領先的實驗實訓基地，利于培養學生。區域能源站的建設，在目前階段屬于比較領先的技術，能源站的建成，不但為教師和學生提供了健康、適用、高效的教學和生活環境，還可以為相關專業尤其是建筑設備類專業學生提供一個優質的實踐、體驗基地，在滿足學校實驗實訓要求的同時，也為當地建設事業提供了一個展示平臺，結合綠色校園，著力推動綠色教育。

 

  2.4 利于運行管理。地源熱泵系統能夠實現節能環保，后期的運行管理尤其重要。建筑的運行階段占整個建筑生命時限的95%以上，因此運行管理模式和策略關系到綠色建筑建設的成敗，是真正實現綠色校園建筑內涵的關鍵。系統的智能化控制和節能管理是控制建筑實際能耗，實現終端能耗有效下降的關鍵環節。在運行管理方面，學校具有得天獨厚的優勢，首先，校內擁有大量暖通專業和智能化專業教師，能夠保障地源熱泵系統后續的專業運營，其次，運營管理也為學生提供了寶貴的實習實踐機會，數據記錄、監測、整理、分析等，讓學生養成嚴謹的工作習慣，也為系統的診斷優化提供了理論基礎。

 

  2.5 系統使用的局限性。相比其它形式的空調系統，地源熱泵系統因為充分利用了地熱資源，能效比相對最高，節能效果也更好，但這種系統的使用還是有一定的局限性，主要有以下三個因素：一是土壤性質是否能夠達到要求，二是需要較多的土地資源，三是是否有專業的運營力量。作為學校而言，一般情況下可以用的土地會比較充足，如果經過土壤熱物性測試，條件適合并且通過經濟技術分析，相比傳統空調系統的增量投資可以在較短時間內回收，用地源熱泵系統是非常合適的，考慮系統運營管理的延續，綜合性及工科學校更為適合，而以文科為主的學校則需要培養自己的專業運營隊伍。

 

  3 結論

 

  解決能源供應的短缺問題，開發利用可再生能源，是節能減排、合理控制能源消費總量的需要，也是構建資源節約、環境友好型社會的重要內容。在綠色校園推廣區域地源熱泵系統，具有獨特的優勢，不但能實現節能環保和校園的可持續發展，也為校園師生提供參與環境保護實踐機會，提供了環境教育的資源，具有廣泛的教育意義。在校園建筑中使用地源熱泵系統，只是跨出節能降耗的第一步，在后期的使用過程中，嚴格執行綠色運營管理，保持數據記錄的準確性和連續性，分析診斷，不斷對運行方案進行優化，才能真正降低運行費用，這才是維持低成本綠色校園的關鍵。