中铁建办公楼地源热泵系统项目投资立项申报材料

机多用地源热泵系统可供热空调，机多用，套系统可以替换原来的锅炉加制冷机的两套装臵或系统机组紧凑，节省建筑空间，可以灵活安装在任何地方，末端亦可做多种选择运行可靠机组的运行情况稳定，几乎不受天气及环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑自动化程度高，系统由电脑控制，能够根据室外气温和室内气温自动调节运行，运行管理可靠性高无储煤储油罐等卫生及火灾安全隐患机组使用寿命长，主要零部件少，维护费用低，主机运行寿命可达到年以上机组自动控制程度高，可无人值守。

应用范围广地源热泵系统利用地球表面浅层的地热能资源作为冷热源，进行供暖空调。

地表浅层的地热能资源量大面广，无处不在，是种清洁的可再生能源。

随着人们对能源危机和环保问题严峻性的认识的提高，地源热泵技术在我国建筑空调系统中将会发挥越来越重要的作用。

地源热泵在本项目中应用的适宜性地质条件济南地区属岩石类水文地质构造地区，基岩硬度较大，要用专门的金刚石牙钻钻孔，钻孔难度较大。

但由于岩石层具有较高的导热系数，总钻孔量相应减少，总费用增加的幅度不会很大，因此该地区从地质条件分析可列为地源热泵应用的适宜区。

现场地质状况是现场勘察的主要内容之。

地质状况将决定使用何种钻孔挖掘设备或安装成本的高低。

现场勘察的详细地质资料见附件。

在实际工程应用中，地源热泵技术的经济性与可操作性还取决于工程场地的地质构造，水文地质条件，工程施工条件等多种因素。

气候条件济南地处中纬度地带，由于受太阳辐射大气环流和地理环境的影响，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。

其特点是季风明显，四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季较为清爽，冬季气温低，但无严寒。

年平均气温，极端气温最高，最低零下。

济南地区建筑的年冷热负荷相差不大，采用地源热泵技术，可以基本实现夏季向地下蓄热，冬季从地下取热，地热换热器的冷热负荷全年比较均衡的技术要求，系统运行效率高，因此该地区是地源热泵技术应用的适宜区域。

建筑负荷特性办公楼的负荷变化般比较缓慢，在济南地区气候条件下，办公建筑的空调热负荷指标在，冷负荷指标为。

由于本工程建筑的节能设计已符合山东省工程建设标准公共建筑节能设计标准中的各项规定，节能可达到的要求，考虑定的安全余量，现估算建筑物的平均热负荷指标为冷负荷指标为。

节能公共建筑单位建筑面积设计冷热负荷相对稳定，空调冷热负荷变化缓慢，且全年的累计冷热负荷相差不大，非常有利于地源热泵系统的运行。

这些负荷特点比较适宜地源热泵空调系统。

便于控制系统的初投资，系统运行稳定可靠。

地埋管所需空间对于高档办公楼，建筑容积率比较低。

建筑主体周边可用空地面积较多，可以用来埋管。

另方面可以充分利用建筑物的地下空间来设臵地热换热器，减少对周边地表面积的利用。

初步估算本项目有足够空间埋设地埋管。

地源热泵系统的冷热平衡由负荷计算结果知地下埋管全年冷热量不平衡率为。

图为地源热泵系统运行年期间的循环液进出热泵的月平均温度变化曲线。

由图可以看出，在运行个采暖与空调周期后地下岩土温度变化幅度很小，但由于地埋管的年取热量略微大于年释热量，所以地下的温度变化总体上呈缓慢下降的趋势。

取距离周边钻孔远处的岩土温度作为钻孔群所处位臵的岩土参考温度。

由图还可以看出，经过年的模拟运行之后，距离钻孔远处的平均岩土温度仅仅比初始温度的降低了约。

这说明地埋管在年的运行周期内，向地下的散热量与从地下的取热量基本保持平衡，地下岩土温度在个采暖与空调周期后基本回复到初始温度，这就保证了系统的高效率运行。

值得注意的是，即使设计工况为理想工况，即地下岩土的取热与散热在个周期内达到平衡，但在实际运行中，地下岩土的年吸释热量并非要求绝对的平衡，模拟设计结果表明不平衡率在以内是可以接受的。

当然，这种允许的不平衡率会随着不同地区和岩土的热物性地埋管换热器所在地点有无地下水流动及其流动特点，以及建筑物的冷热负荷变化等因素有关，是因地而异的。

如果整个地埋管区域存在缓慢的地下水的渗透流动，则对地温的恢复有积极的影响。

可以通过埋地的温度传感器来监测地温变化情况，据此进行运行调节。

图系统运行年的月温度变化模拟曲线如上分析，本项目在设计地源热泵系统时，地下吸放热的不平衡程度不大。

为保证地源热泵系统在长期运行中能高效运行，应减小冷热负荷的不平衡程度。

尽量保证在个供暖空调运行周期内，地下散热取热达到基本平衡。

本项目可采用如下措施采取分户热计量，提高冬季采暖行为节能的自觉性，提高能源利用率，降低冬季负荷适当增加夏季空调运行时间。

式，即冬夏季室内末端设备均采用分散的空调机组，共用套室外地下环路泵。

该方式无需专用的制冷机房，每个空调房间均设臵水空气热泵机组，当用户不用时，即可灵活开启或关闭热泵机组，但室外环路泵直运行，该系统运行费用较低，但初投资较高。

以上五种方案的经济性比较见表。

以上分析可看出，当对舒适性要求较高时，可采用方案三，从经济性角度可选择方案五。

实际工程应进行方案比较，综合分析来确定采用何种方案。

对于本项目，由于建筑物的功用为办公楼切对室内空调舒适性要求较高，因此冬夏采用均风机盘管加新风系统比较有利，是舒适性好，二是可以根据人员使用情况随时启停房间内末端装臵，达到节能的目的。

表地源热泵系统不同空调末端装臵经济性比较名称方案方案二方案三方案四方案五末端设备名称风机盘管加新风系统空调机组加送回风管道风口夏季风机盘管冬季地板辐射采暖毛细管辐射表面加新风系统分散式热泵机组末端设备初投资估算元末端系统运行费用元机房设备运行费用元占空间面积般较大般般较小控制性能较好般较好般般空调舒适性较好较好比较舒适般般第六章地源热泵监测与控制系统地源热泵监控系统的主要功能地源热泵技术是种节能环保的空调系统形式，要想达到地源热泵在各种地域内平稳节能运行，自动检测与控制技术是必不可少的。

同时自动控制技术数据库技术通信技术与人工智能技术的结合为系统的优化调节与远程控制提供重要帮助。

地源热泵监控系统应具备的主要功能有检测功能监控系统可以通过安装在地源热泵系统现场的各类传感器，对地源热泵系统的各种参数例如，温度压力流量等系统设备的运行状态包括热泵的运行状态水泵的运行状态等进行检测。

并将这些测量数据通过模拟量输入通道和数字量输入通道输入到计算机进行数据处理分析，并且所有参数均可在显示器上显示。

实时监测地源热泵系统的运行状况是确保系统运行的高效性与可靠性的主要手段。

在本项目的地源热泵系统中，将引入套智能检测，见下图。

该测试系统可以自动测试系统的循环液温度，压力与流量，系统的制热量制冷量以及系统的功耗。

该自动控制系统，可实现系统的自动调控，用户可根据检测结果，查明故障或调节地下换热平衡。

集控室内的监控计算机地源热泵空调机房控制室内的监控计算机打印机打印机地源侧水泵空调侧水泵热泵机组现场传感器其他现场设备其他现场设备其他系统控制室内的监控计算机号机房现场控制器号机房现场控制器打印机数据采集及变送层现场控制层控制管理层高级管理层电缆电缆工业现场总线局域网就地控制集中控制集中自动集中手动联锁手动解锁手动图地源热泵系统监测原理图手动自动模式控制系统可以工作在手动自动两种工作模式下。

手动和自动模式下均可实现远程现场控制和参数设定。

远程现场控制控制系统具有远程控制和现场控制两种控制功能。

尤其对于无人值守的系统，可以通过局域网对热泵机组循环泵等进行远程控制或参数修改等。

同时，系统也可以直接操作控制柜，实现现场控制。

自动报警功能当地源热泵系统在运行过程中参数超过了其上下限设定值或设备故障时，系统会自动提示报警信息。

对些必要的参数，监控系统还设臵了报警联动功能，即超限时地源热泵系统会自动停止运行。

历史数据记录和报表统计为了便于系统分析和智能优化控制，将采集的动态数据存入历史数据库，随时提供查询和打印参数变化实时趋势图和历史趋势图报警记录和数据记录报表等。

地源热泵自动控制系统地源热泵系统的控制主要包括以下几个方面自动启停根据事先排定的工作及节假日作息时间表，启停热泵机组冷冻水泵电动蝶阀冷却水泵换热器。

机组最佳台数优化控制其关键问题是确定当前工况下末端需冷量。

实测供回水温差和循环水流量可以得到当前系统消耗的冷量。

但是这冷量是否就是实际的需冷量还要考虑末端的控制调节方式。

当末端对水侧进行调节，会导致供回水温差加大若末端对水侧不调节，通过变风量对空调房间调节时，会导致供回水温差变小。

因此若要对机组进行优化控制，还需要得到末端装臵的控制方式及空调房间环境参数的实测数据来综合分析决策。

自动调整热泵机组运行台数，达到最佳节能目的。

负荷侧循环水压差控制根据供回水压差，通过变频调速器自动调节循环水泵的供电频率，改变循环水流量。

假如将流量控制到原来的半，则将电机的转速控制到原来的半就可实现。

与调整阀门开度相比，节能效果非常明显。

地源侧循环水温度控制根据地源侧循环水的进出口温差通过变频调速器自动调节循环水泵的供电频率，改变地源侧循环水流量。

若地源侧出水温度基本保持不变，可以地源侧回水温度为控制参数来进行控制。

机组连锁控制启动过程打开地源侧循环水泵电动蝶阀，启动地源循环水泵。

打开负荷侧循环水泵电动蝶阀启动负荷侧循环水泵检查系统定压点压力，如果是补水泵定压，当定压点不足时，启动补水泵启动热泵机组。

停止过程停止热泵机组分钟后停止负荷侧循环水泵，关闭负荷侧循环水泵电动蝶阀。

停止地源侧循环水泵，关闭地源侧循环水泵电动蝶阀。

水泵保护控制对于热泵机组，运行时其蒸发器和冷凝器的水侧必须保证足够的流速，在此采用流速开关，管道内的流体流速不同，流速开关的位移不同，根据要求的最小流速，把流速开关设定到最小流速的位臵，当通过管道的流速高于最小流速时，开关闭合，电路接通当管道内的流速低于最小流速时，开关断开，电路中断。

系统启动时，根据流速开关的状态决定热泵机组的启停系统运行期间，若流速开关断开，则水泵故障报警备用泵投运。

系统定压点控制检查系统定压点压力，当压力低于定压点压力下限时，启动补水泵或打开