地源熱泵系統在綜合性建筑群中的節能應用

地大熱能地熱+多能互補新聞網訊：本項目用地位于北京市大興區團河地區，東至現狀鳳河用地權屬，南至現狀排水渠，西至規劃基本農田，北至現狀北京政法職業學院。集教學、辦公、服務、住宿等為一體的綜合性建筑群。北京社會管理職業學院回遷項目一期工程地源熱泵系統供冷和供熱范圍包含：1號、2號、3號、4號、5號、9號、10號樓、綜合樓，地源熱泵系統服務的總建筑面積為122347.64 m2。根據建筑物的分布情況將該項目劃分為南北兩個獨立系統，分別為兩個區域內的建筑提供冷熱源。

系統設計

南區系統

南區系統包含：1號樓、2號樓、3號樓、4號樓、5號樓、綜合樓。南區總冷負荷：6 998.86 kW,南區總熱負荷：6 076.31 kW。二期預留10 000 m2建筑冷負荷：820 kW,熱負荷：720 kW。根據南區系統總冷熱負荷，選用4臺(3大1小)地源熱泵主機共同承擔南區的冷熱負荷需求；現一期階段選用3臺制冷量為2064.8kW;功率：338.6kW(標準工況);制熱量為2057.5kW;功率：440.3kW(標準工況)地源熱泵主機可以滿足一期南區建筑物的冷熱需求；二期預留的10000m2建筑同時有制冷和供暖需求時，一期現有的3地源熱泵主機不能同時滿足一期和二期建筑物使用需求時，增加1臺制冷量為929.3kW;功率：155.6kW(標準工況);制熱量為916.9kW;功率：198.9kW(標準工況)地源熱泵主機，將設備接入現有的地源熱泵系統中，由4臺設備共同承擔南區建筑物的冷熱負荷[水泵的位置及機房管路全部預留好，需要增加設備時，直接將設備接入系統即可。地源熱泵主機制冷標準工況：冷凍水供回水溫度7℃/12℃,冷卻水供回水溫度：25℃/30℃;制熱標準工況：冷凍水供回水溫度10℃/5℃,熱水供回水溫度：45℃/40℃。

南區機房一期系統需要用總電負荷約為1780kW。

南區系統機房最大用電功率：冬季最大用電負荷約為1770.9kW;夏季最大用電負荷約為1465.8kW。

北區系統

北區系統包含：9號樓、10號樓，北區總冷負荷：2587.98kW,北區總熱負荷：2521.96kW;二期預留10000m2建筑冷負荷：910kW,熱負荷：1100kW;根據北區系統總冷熱負荷，現選用3臺地源熱泵主機共同承擔北區的冷熱負荷需求；現一期階段選用2臺制冷量為929.3kW;功率：155.6kW(標準工況);制熱量為916.9kW;功率：198.9kW(標準工況)地源熱泵主機可以滿足一期北區建筑物的冷熱需求；二期預留的10000m2建筑同時有制冷和供暖需求時，一期現有的2地源熱泵主機不能同時滿足一期和二期建筑物使用需求時，增加1臺制冷量為929.3kW;功率：155.6kW(標準工況);制熱量為916.9kW;功率：198.9kW(標準工況)地源熱泵主機，將增加的設備接入現有的地源熱泵系統中，由3臺設備共同承擔北區建筑物的冷熱負荷。一期機房內主機、水泵等設備的位置及機房管路全部預留好，需要增加設備時，直接將設備接入系統即可[冬季最大用電負荷約為517.8kW;夏季最大用電負荷約為431.2kW。

向地質體排放的冷熱計算

夏季制冷時間為：每年5月1日～9月30日，共153 d（運行周期）, 每年暑假假期為：每年7月15日～8月25日，假期時間為：42 d, 暑假期間停止供冷，每年非暑假時間為：111 d; 冬季供暖時間為：每年11月1日～次年3月31日，共151 d; 寒假期間校區內的空調系統低溫運行，寒假30 d, 非寒假期間121 d保證校區內正常供暖。

夏季供冷：非暑假期間供冷天數為111 d, 熱泵每天運行14 h(考慮圖書館、辦公等區域不同使用要求),全負荷使用系數取0.5(整個供冷周期較長);暑假期間停止供冷，但是考慮部分辦公區域需要供冷，暑假期間(42d)熱泵每天運行8h, 全負荷使用系數取0.25;冬季供暖：非寒假期間供暖天數為：121d, 熱泵每天運行24h, 全負荷使用系數取0.5(熱泵供暖區域大都為教室、辦公及圖書館等建筑，白天正常運行，夜晚保證低溫運行);寒假期間(30 d)熱泵每天運行24 h, 全負荷使用系數取0.3。

地源熱泵運行一年地質體溫度上升約為0.009 6 ℃。考慮地下水流動對地層熱均衡的影響，以及熱泵系統的間歇期，均有利于地層溫度的恢復，總體上地埋管換熱系統對地層溫度的影響不大。

運行成本

地源熱泵機組負荷率100%,75%,50%,25%,與之在不同負荷率下的地源熱泵機組開啟臺數和運行效率匹配相應的循環水泵運行臺數，并分別在各運行工況下計算其耗電量。

地源熱泵機組電功率=熱泵機組運行時的電功率×使用天數×每天運行時間×使用系數×熱泵機組工作效率。

水泵電功率=水泵電功率×使用天數×每天運行時間×使用系數×循環水泵工作效率。

地源熱泵機房耗電總功率=地源熱泵機組運行工況下電功率+水泵運行工況下電功率。

南區供暖期或供冷期節約的運行費用=(法定每平方米運行費用-實際每平方米運行費用)×建筑面積。

南區供暖期節約的運行費用=(30元/m2-22.2元/m2)×92 611 m2=722 365.8元。

南區供冷期節約的運行費用=(30元/m2-10.1元/m2)×92 611 m2=1 842 958.9元。

北區供暖期或供冷期節約的運行費用=(法定每平方米運行費用-實際每平方米運行費用)×建筑面積。

北區供暖期節約的運行費用=(30元/m2-20.2元/m2)×29 737 m2=291 422.6元。

北區供冷期節約的運行費用=(30元/m2-9.3元/m2)×29 737 m2=615 555.9元。

地源熱泵系統優勢：

1)南區每個冬季供暖期能夠節約運行費用約為72萬元。

2)南區每個夏季供冷期能節約運行費用約為184萬元。

3)北區每個冬季供暖期能夠節約運行費用約為29萬元。

4)北區每個夏季供冷期能節約運行費用約為62萬元。

5)達到了節約能源的目的，同時響應了“金山銀山不如綠水青山”的指導思想和理念。