地?zé)崽菁?jí)利用結(jié)合地源熱泵供冷供熱系統(tǒng)的應(yīng)用摘要：以某學(xué)院新校區(qū)工程為例，介紹了利用熱泵分級(jí)提取地?zé)?，更加充分利用地?zé)崮艿墓?、供冷工程設(shè)計(jì)方案，并與常規(guī)能源方案進(jìn)展比照。關(guān)鍵詞：地源熱泵系統(tǒng)；地?zé)釤岜?；?jié)能環(huán)保1工程概況及設(shè)計(jì)負(fù)荷本工程為某醫(yī)學(xué)院新校區(qū)，位于天津市東麗區(qū)。工程總建筑面積246345m2。計(jì)算夏季冷負(fù)荷16463kW；冬季熱負(fù)荷18094kW。生活熱水最大用水量55m3/h2地質(zhì)條件分析工區(qū)位于渤海裂谷盆地，地下8～16km間存在低速低阻層，厚約4～8km。為具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的地?zé)岙惓^(qū)。至2022年區(qū)內(nèi)共有地?zé)峋?眼，用于供暖及生活熱水，熱利用率64.7%。深層地?zé)峋?300米，取水深度1700～2300m，單井水量120m3/h，水溫90℃。潛層地?zé)峋?200米，出水量60m3/h，水溫60℃。根據(jù)地勘該區(qū)域地層150米內(nèi)巖性顆粒較細(xì)，回灌困難，不適宜采用水源熱泵，宜采用地源熱泵。3設(shè)計(jì)思路3.1末端系統(tǒng)確定本工程公寓樓建筑面積4.5萬(wàn)m2，冬季采暖熱負(fù)荷2250KW，末端系統(tǒng)采用散熱器采暖，供回水溫度為80-60℃；其它建筑總計(jì)建筑面積20萬(wàn)m2，末端采用風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)供回水采用大溫差〔7℃〕輸送，2管制。生活熱水?dāng)M鉆鑿一口潛層地?zé)峋?，井水處理后直接使用?.2能源及供熱方案分析該工程供熱可利用的能源有天然氣、土壤熱能、地?zé)崮堋?0℃水〕。利用天然氣方案：冬季用燃?xì)忮仩t供熱，夏季用冷水機(jī)組供冷。鍋爐燃燒有大氣污染物排放；夏季冷水機(jī)組工況受外界氣溫等條件影響較大，COP值較低；還需建立燃?xì)庹{(diào)壓設(shè)施；運(yùn)行費(fèi)用高。利用土壤熱能方案：冬夏季都利用地源熱泵系統(tǒng)供熱、供冷。該系統(tǒng)不污染環(huán)境；運(yùn)行費(fèi)用低；但全部使用地源熱泵系統(tǒng)，鉆鑿地埋孔數(shù)量較多，打孔區(qū)域缺乏。利用地?zé)崮芊桨福哼\(yùn)行費(fèi)用及初投資都較低。但單純利用地?zé)崮苤苯訐Q熱來(lái)供暖，其能源利用率較低。進(jìn)步地?zé)崂寐?，夏季采用冷卻塔保證水源熱泵機(jī)組供冷；對(duì)于單眼地?zé)峋崃咳狈植吭O(shè)置地源熱泵補(bǔ)充供熱；夏季工況首先采用地源熱泵機(jī)組和水源熱泵機(jī)組供冷，供冷量缺乏時(shí)設(shè)置離心式冷水機(jī)組補(bǔ)充；打一口潛層地?zé)峋┥顭崴?。方案二是采用常?guī)能源，燃?xì)忮仩t供暖及生活熱水，離心式冷水機(jī)組供冷。對(duì)2種設(shè)計(jì)方案進(jìn)展比擬分析。4供熱、制冷站系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)比擬4.1地?zé)峤Y(jié)合地源熱泵綜合能源利用方案4.1.1供熱方案。為保證采暖系統(tǒng)水質(zhì)，設(shè)置板式換熱器，地?zé)崴g接供應(yīng)冬季采暖用熱。為進(jìn)步地?zé)崂寐?，設(shè)計(jì)分級(jí)供熱，95℃地?zé)峋旨?jí)放熱，溫降至8℃回灌。一級(jí)供熱：通過(guò)板換供應(yīng)散熱器采暖系統(tǒng)，板換一次側(cè)地?zé)崴疁囟?5/78℃；二次側(cè)散熱器系統(tǒng)供回水溫度80/60℃；二級(jí)供熱：通過(guò)板換供應(yīng)風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)，板換一次側(cè)地?zé)崴疁囟?8/42℃；二次側(cè)風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)供回水溫度45/38℃；三級(jí)熱泵供熱：通過(guò)板換供應(yīng)熱泵機(jī)組蒸發(fā)用熱，板換一次側(cè)地?zé)崴疁囟?2/25℃；二次側(cè)熱泵機(jī)組進(jìn)出水溫度40/23℃；熱泵機(jī)組供應(yīng)風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)供回水溫度45/38℃；四級(jí)熱泵供熱：通過(guò)板換供應(yīng)熱泵機(jī)組蒸發(fā)用熱，板換一次側(cè)地?zé)崴疁囟?5/8℃；二次側(cè)熱泵機(jī)組進(jìn)出水溫度23/6℃；熱泵機(jī)組供應(yīng)風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)供回水溫度45/38℃。深層地?zé)峋?jīng)四級(jí)換熱，共可產(chǎn)生熱量12886KW，缺乏局部〔5208KW〕設(shè)置地源熱泵機(jī)組。4.1.2系統(tǒng)主要設(shè)備配置及運(yùn)行費(fèi)用測(cè)算。散熱器采暖系統(tǒng)：配置一級(jí)板式換熱器2臺(tái)，每臺(tái)換熱量1200KW；空調(diào)系統(tǒng)利用地?zé)峁┡植浚号渲枚?jí)板式換熱器2臺(tái)，每臺(tái)換熱量2500KW；三級(jí)板換1臺(tái)，換熱量2600KW；四級(jí)板換1臺(tái)，換熱量2800KW；三級(jí)板換配置1臺(tái)2600KW的熱泵機(jī)組；四級(jí)板換配置1臺(tái)2800KW的熱泵機(jī)組；空調(diào)系統(tǒng)利用地源熱泵局部：配置2臺(tái)2600KW的地源熱泵機(jī)組。統(tǒng)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)總的配電容量為3987.9KW。經(jīng)測(cè)算地?zé)峤Y(jié)合地源熱泵系統(tǒng)冬季供暖運(yùn)行費(fèi)用95.34萬(wàn)元/年、3.88元/m2；夏季制冷運(yùn)行費(fèi)用273.34萬(wàn)元/年、13.6元/m2；生活熱水24.9萬(wàn)元/年。4.2常規(guī)燃?xì)忮仩t結(jié)合冷水機(jī)組比擬方案配置5臺(tái)4200KW的燃?xì)忮仩t，供應(yīng)建筑冬季采暖和全年生活熱水；配置5臺(tái)3400KW的離心冷水機(jī)組，供應(yīng)建筑夏季空調(diào)。配電容量根據(jù)夏季工況進(jìn)展分析，統(tǒng)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)總的配電容量為4070.0KW。經(jīng)測(cè)算常規(guī)能源系統(tǒng)冬季供暖運(yùn)行費(fèi)用437.11萬(wàn)元/年、21.7元/m2；夏季制冷運(yùn)行費(fèi)用308.45萬(wàn)元/年、15.0元/m2；生活熱水運(yùn)行費(fèi)用41.75萬(wàn)元/年。4.3綜合比擬分析經(jīng)比擬常規(guī)能源系統(tǒng)方案不需鉆鑿地埋孔，不需鉆鑿深層地?zé)峋?，初投資較低；但需建立燃?xì)庹{(diào)壓站，且運(yùn)行中產(chǎn)生大氣污染；地?zé)峤Y(jié)合地源熱泵系統(tǒng)在各項(xiàng)運(yùn)行費(fèi)用上都大幅度降低，其靜態(tài)回收期僅4～5年，且更環(huán)保。從后期運(yùn)行效益分析，地?zé)峤Y(jié)合地源熱泵綜合能源系統(tǒng)優(yōu)于常規(guī)能源系統(tǒng)，這種能源綜合利用方案在具備地?zé)豳Y源的地區(qū)值得