井中，地下水无浪费无污染。 能量采集部分 能量采集系统是地源热泵系统的重要组成部分，它是能量提升系统能否安 全稳定可靠经济运行的根本保证。经对本项目的研究和哈尔滨市对地下水 资源管理的相关规定，本地源热泵系统能量采集部分初步决定采用竖埋管式地埋 管。 采用竖埋管热泵系统的特点 系统稳定，无需定时检修 不需要直接提取地下水和利用地下水的水量，不会对本地区地下水的平衡 和地下水的品质造成影响，不受地下水使用政策和季节变化的影响，无地下水资 源费 初投资相对较大。 竖孔孔径及数量确定 经初步估算，本项目地埋管孔径及数量确定如下 本工程共需设置竖孔个，竖孔采用双型管结构，井孔深为，竖埋 孔数量根据具体项目的现场情况进行校核调整。 钻机选择 根据钻机的泥浆循环方式钻机可分为正循环钻机和反循环钻机。正循环钻 机和反循环钻机，都是通过钻井液泥浆的循环进行保护钻井井壁和出渣的，即 通过钻井液泥浆的循环，把钻孔里的钻渣带出来，它们在钻进成孔的工艺上是 相同的，适用的地层也基本相同。不同的就是钻井液泥浆的循环方式。正循环 钻机的钻井液泥浆是由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里，通过钻杆不断的输送到 钻井里，然后从钻井井口自然的排出来，同时把钻渣带出到地面上来。由于它是 靠钻井液泥浆的自然循环方式排渣，所以循环能力和排渣能力都比较弱，只能 排出部分钻渣，而且颗粒比较大的钻渣也不能排出来，钻井里残留的钻渣比较 多，影响了钻进速度，钻具的磨损也比较大。 反循环钻机的钻井液泥浆的循环方式则正好相反，它的钻井液是用泥浆泵 从钻井的井口钻杆外面向钻井回填材料可以大幅度提高 钻井换热器的换热能力，钻井的换热能力随着回填材料导热率的增加而不断提 高，但回填材料导热率并非越高越好，而是应该接近且稍高于钻井周围岩土层的 导热率。 地埋管的回填材料及回填效果对地埋管的使用效果有着重要的影响，故地埋 管回填后需要个沉淀期，达到定的密实度。建议地埋管的施工要提前，可以 和建筑物的基础工程同时进行，以保证地埋管的技术要求。 经过现场踏查，建设区域自然地坪不平整，并需回填，考虑到科学施 工节约成本的原则，建议在场地回填前钻孔。 地埋管部分热平衡问题的解决措施 哈尔滨属于严寒地区，冬季寒冷漫长，土壤平均温度在左右，冬季供 暖时间长，机组从地下土壤中取得热量多，而夏季空调时间短，机组向地下排放 的热量偏少，长期运行，土壤温度会逐年下降冬夏负荷的不平衡对土壤温度场 恢复是极为不利的，长期运行后若土壤温度过低，将严重影响土壤源热泵系统的 性能，机组效率会逐年降低,因此对于严寒地区的土壤源热泵系统，应重点考虑 长期运行后土壤温度场的变化情况。 措施引入太阳能季节蓄热解决平衡 由于本工程需要部分热水供应，可使用清洁能源太阳能热水供应。由于太阳 能集热量随季节变化而变化，夏季产热量多，而冬季产热量少。为此，将传统的 土壤源热泵系统和太阳能集热系统相结合，收集非采暖季节的太阳能或空气中的 热能，并通过土壤换热器储存到自然的土壤中，冬季再利用热泵将热量提取出来 为建筑物供暖。这种季节性的土壤蓄热，不仅可以恢复和提高土壤温度，而且还 能将非采暖季节丰富的太阳能转移到冬季使用，有效的增加了太阳能作为可再生 能源热利用的范围，土壤温度场能够得到及时恢复，从而使热泵运行稳定，有效 提高热泵供暖的。原理图如下 措施引入空气中的能量季节蓄热解决平衡 根据甲方提供的资料，本项目二期工程中由于通风空调系统中使用新风较 多，夏天空调负荷较大，可考虑将这部分热量释放到地下储存，以平衡冬季向地 下释放的冷量，保证系统的长期有效运行。原理图如下 辐射地板Ⅳ 供暖房间 太阳能集热器 膨胀水箱 Ⅶ 土壤换热器Ⅱ Ⅲ 热泵机组 板式换热器 阀门调速水泵温度测点 压力表集气罐定压水箱 夏季空调 土壤换热器 热泵机组 辅助蓄热器 阀门水泵 流量计 温度测点 压力表集气罐 定压水箱 板式换热器 在为新风降温的同时， 从空气中吸取能量季节性为地下蓄能 非常节能 能量提升系统 依据上述冷热负荷及地源热泵系统技术参数，机房主要配置如下表。 序 号 设备名称 设备参数 单台 数量 电功率 备注 能量提升器 主机 末端循环泵 二次循环泵 次循环泵 板式换热器 全自动软水器 补水箱 定压罐 补水泵 机组向末端提供的热水，根据需要可设备用机组台。 能量释放系统 供暖时热泵的出水温度在左右，考虑到系统运行效率和用户运行费用， 建筑物的末端形式多采用地板采暖方式，且对地板采暖的单个环路长度和平衡有 相应要求。夏季需要空调的房间也可采用风机盘管加新风系统。 五生活热水 按建筑物要求可提供生活热水，可根据生活热水量进行计算，可由太阳能集 热器或热泵单独提供，也可由二者联合提供，生活热水部分的设计，需在详细数 据计算后补充。 六太阳能集热装置及空气换热装置 为满足地下埋管周围季节性热平衡，非采暖季需要季节性蓄热，此部分可采 用太阳能集热装置或空气水换热装置蓄热，具体可结合热水供应冷热负荷动 态特点及二期空调负荷的特点进行设计等，以上能量提升系统未包含此部分。需 在了解具体特征及详细数据之后进行。 六经济运行分析 本项目的冬季热负荷为，夏季冷负荷为。 冬季供暖经济分析 供暖热负荷 采暖天数天日工作小时 能量提升器消耗的电能﹒年 能量采集释放消耗的电能补水泵间歇运行，且用电量不大，忽略不 记 ﹒年 年总电能消耗量 ﹒年 折合每平方米采暖用电量 ﹒采暖季 电费 当采用民用每度电价为，则采暖部分折合每平方米每个采暖季的 用电费用 ﹒元采暖季民用电 当采用工业每度电价为，则采暖部分折合每平方米每个采暖季的用电 费用 ﹒元采暖季工业电 每年采暖总万元 每年采暖总万元 夏季制冷经济分析 供冷总负荷 制冷天数天日工作小时 能量提升消耗的电能﹒年 能量采集释放消耗的电能 ﹒年 总电能消耗量 ﹒年 折合每平方米制冷用电量 ﹒年 电费按民用电价为元﹒计算，折合每平方米每个制冷季的运 行费用﹒元制冷季 按工业电价为元﹒计算，折合每平方米每个制冷季的运行费用 ﹒元制冷季 每年总费用 万元 万元 哈工大龙冶新能源研究应用中心 哈尔滨卷烟厂易地搬迁项目 地源热泵系统初步设计方案 及经济运行分析 哈工大龙冶新能源研究应用中心 前言 浅层地热是清洁能源 地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤地下水或河流湖泊中 吸收太阳能地热能而蕴藏的低温低位热能。地表浅层是个巨大的储能器，经 过太阳能及地心能在较长时间的平衡，使地球浅层形成个随地域变化而温度变 化的恒温层。它真正是量大面广无处不在。这种储存于地表浅层的清洁能源可 以近似的看做可再生能源的种形式。 地源热泵系统是是高效的节能技术 地源热泵是利用浅层地热的蓄能特点进行供热制冷的新型能源利用技术。 地源热泵通过输入少量的高品位能源如电能，实现低温位热能向高温位转移。 通常地源热泵消耗的能量，用户可以得到以上的热量或冷量。 地源热泵是利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源系统把热量从地 下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,个年度形成 个冷热循环。 地源热泵比传统空调系统运行效率要高，因此要节能和节省运行费用 左右。 地热供暖环境效益显著 地源热泵系统由于利用浅层土壤的储能特性进行制冷或供暖，即夏季提取土 壤中的冷量并向地下排放热量，冬季提取土壤中的热量并向地下排放冷量，无燃 烧，故无排放物，无污染物，无废弃物。 机多用，应用范围广 地源热泵系统可供暖空调，还可供生活热水，机多用，套系统可以替 换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，适合于无集中供热区域的冬季供暖和夏 季制冷。同时套系统也减少了两套系统的系统维修维护风险和费用。 工程概况 本工程为黑龙江烟草工业有限责任公司十五哈尔滨卷烟厂易地搬迁项 目，位于黑龙江省哈尔滨市松北区，拟采用太阳能地源热泵系统环境系统为建 筑物提供冬季供暖和夏季制冷，拟采用的部分为附房，生产管理用 房及技术研发中心，后勤保障设施，共。 二设计依据 甲方提出要求及规划布置图 中央液态冷热源环境系统技术参数及相关配置 采暖通风与空气调节设计规范 设计参数 室外设计计算参数 序号项目参数 地名哈尔滨 台站位置 北纬 东经 海拔 大气压力冬季夏季 年平均温度 室外计算干球温度 冬 季 采暖 空调 通风 夏 季 通风 空调 空调日平均 平均日较差 夏季空调室外计算湿球温度 最热月平均温度 室外计算相对湿度 冬季空调 最热平均 夏季通风 室外风速冬季平均夏季平均 最大冻土深度 极端最低温度 极端最高温度 采暖期时间 统计年份 三冷热负荷计算 按面积指标估算建筑的总冷热负荷。 采暖总热负荷 式中供暖面积 供暖平均面积热指标，取 总冷负荷 式中供冷面积 供冷平均面积冷指标，取 考虑不同用途，不同朝向的房间对空调的需求空调峰值负荷同时出现的可 能性，以及建筑用冷工况的不同，取其制冷负荷修正系数为。 四地源热泵系统的设计 地源热泵原理 能源问题