徐州某高檔小區地源熱泵系統 投資回收期只需5年

本項目位于江蘇省徐州市，建筑用途為高檔小區，共17棟住宅樓，均為高層建筑，總建筑面積為189 780.99 m²,其中住宅建筑面積138 288.20 m2,配套用房3 220.79 m²。

通過軟件對該小區進行全年逐時負荷模擬計算，得出夏季空調冷負荷為8 351 kW,冬季熱負荷為6 149 kW,單位面積冷負荷指標為60.39 W/m²,單位面積熱負荷指標為44.47 W/m²。小區全年逐時負荷如圖1所示。

以此負荷數據為基礎可計算得出：若只采用地源熱泵為小區供冷供熱，夏季地埋管需要向土壤釋熱10 158 680 kW·h, 冬季地埋管需要從土壤中吸熱6 648 806 kW·h, 冬夏季吸熱、釋熱量不平衡率高達52.8%,因此夏季必須增加冷水機組作為輔助冷源平衡地埋管的釋熱量。

該小區夏季冷源為地源熱泵和冷水機組，設置冷卻塔為冷水機組提供冷卻水，冬季熱源為地源熱泵和真空燃氣熱水鍋爐，冷水機組和真空燃氣熱水鍋爐作為輔助冷熱源。

為保證系統能效和冬夏季吸釋熱平衡，冬季優先運行地源熱泵，鍋爐作為調峰熱源，在地源熱泵供熱量不足時開啟；夏季考慮到熱泵能效和冷卻塔的冷卻效果,供冷初期和末期，室外氣溫相對較低時應優先運行冷水機組，冷卻塔室外濕球溫度控制點在21～23 ℃之間。

地源熱泵冬季需要向小區供熱4 919 kW,可估算出冬季地源井從土壤實際取熱3 976 kW。由巖土熱響應報告可知，徐州地區地源井冬季每延米吸熱量為46 W/m, 地源井的有效深度為100 m, 可計算得：當地源井承擔小區80%的熱負荷時，需要打井865口，考慮到地源井的群集效應和施工折損，另取群集系數1.15和施工余量系數1.1對地源打井數量進行修正，實際施工過程中應打井1095口。

通過對徐州市某住宅項目地源熱泵系統設計進行分析，得到如下結論：

1) 地源熱泵系統在工程設計過程中應重點考慮土壤全年熱平衡情況，冬夏季吸釋熱量失衡時應增加匹配的輔助冷熱源；

2) 南方地區輔助冷源的選型應注意校核地源熱泵夏季實際制冷量，該值直接受地源井打孔數量影響；

3) 通過計算運行系數，可初步預測設備的運轉與空置情況，可作為實際設計過程中的參考指標；

4) 地源井打孔數對系統初投資與運行費用有較大影響，應結合項目具體情況確定。

地源熱泵系統在設計過程中除應滿足建筑負荷需求，地埋管換熱器與土壤的全年換熱量還應達到熱平衡要求，并兼顧系統經濟性。

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