地源热泵系统在综合性建筑群中的节能应用

地大热能地热+多能互补新闻网讯：本项目用地位于北京市大兴区团河地区，东至现状凤河用地权属，南至现状排水渠，西至规划基本农田，北至现状北京政法职业学院。集教学、办公、服务、住宿等为一体的综合性建筑群。北京社会管理职业学院回迁项目一期工程地源热泵系统供冷和供热范围包含：1号、2号、3号、4号、5号、9号、10号楼、综合楼，地源热泵系统服务的总建筑面积为122347.64 m2。根据建筑物的分布情况将该项目划分为南北两个独立系统，分别为两个区域内的建筑提供冷热源。

系统设计

南区系统

南区系统包含：1号楼、2号楼、3号楼、4号楼、5号楼、综合楼。南区总冷负荷：6 998.86 kW,南区总热负荷：6 076.31 kW。二期预留10 000 m2建筑冷负荷：820 kW,热负荷：720 kW。根据南区系统总冷热负荷，选用4台(3大1小)地源热泵主机共同承担南区的冷热负荷需求；现一期阶段选用3台制冷量为2064.8kW;功率：338.6kW(标准工况);制热量为2057.5kW;功率：440.3kW(标准工况)地源热泵主机可以满足一期南区建筑物的冷热需求；二期预留的10000m2建筑同时有制冷和供暖需求时，一期现有的3地源热泵主机不能同时满足一期和二期建筑物使用需求时，增加1台制冷量为929.3kW;功率：155.6kW(标准工况);制热量为916.9kW;功率：198.9kW(标准工况)地源热泵主机，将设备接入现有的地源热泵系统中，由4台设备共同承担南区建筑物的冷热负荷[水泵的位置及机房管路全部预留好，需要增加设备时，直接将设备接入系统即可。地源热泵主机制冷标准工况：冷冻水供回水温度7℃/12℃,冷却水供回水温度：25℃/30℃;制热标准工况：冷冻水供回水温度10℃/5℃,热水供回水温度：45℃/40℃。

南区机房一期系统需要用总电负荷约为1780kW。

南区系统机房最大用电功率：冬季最大用电负荷约为1770.9kW;夏季最大用电负荷约为1465.8kW。

北区系统

北区系统包含：9号楼、10号楼，北区总冷负荷：2587.98kW,北区总热负荷：2521.96kW;二期预留10000m2建筑冷负荷：910kW,热负荷：1100kW;根据北区系统总冷热负荷，现选用3台地源热泵主机共同承担北区的冷热负荷需求；现一期阶段选用2台制冷量为929.3kW;功率：155.6kW(标准工况);制热量为916.9kW;功率：198.9kW(标准工况)地源热泵主机可以满足一期北区建筑物的冷热需求；二期预留的10000m2建筑同时有制冷和供暖需求时，一期现有的2地源热泵主机不能同时满足一期和二期建筑物使用需求时，增加1台制冷量为929.3kW;功率：155.6kW(标准工况);制热量为916.9kW;功率：198.9kW(标准工况)地源热泵主机，将增加的设备接入现有的地源热泵系统中，由3台设备共同承担北区建筑物的冷热负荷。一期机房内主机、水泵等设备的位置及机房管路全部预留好，需要增加设备时，直接将设备接入系统即可[冬季最大用电负荷约为517.8kW;夏季最大用电负荷约为431.2kW。

向地质体排放的冷热计算

夏季制冷时间为：每年5月1日～9月30日，共153 d（运行周期）, 每年暑假假期为：每年7月15日～8月25日，假期时间为：42 d, 暑假期间停止供冷，每年非暑假时间为：111 d; 冬季供暖时间为：每年11月1日～次年3月31日，共151 d; 寒假期间校区内的空调系统低温运行，寒假30 d, 非寒假期间121 d保证校区内正常供暖。

夏季供冷：非暑假期间供冷天数为111 d, 热泵每天运行14 h(考虑图书馆、办公等区域不同使用要求),全负荷使用系数取0.5(整个供冷周期较长);暑假期间停止供冷，但是考虑部分办公区域需要供冷，暑假期间(42d)热泵每天运行8h, 全负荷使用系数取0.25;冬季供暖：非寒假期间供暖天数为：121d, 热泵每天运行24h, 全负荷使用系数取0.5(热泵供暖区域大都为教室、办公及图书馆等建筑，白天正常运行，夜晚保证低温运行);寒假期间(30 d)热泵每天运行24 h, 全负荷使用系数取0.3。

地源热泵运行一年地质体温度上升约为0.009 6 ℃。考虑地下水流动对地层热均衡的影响，以及热泵系统的间歇期，均有利于地层温度的恢复，总体上地埋管换热系统对地层温度的影响不大。

运行成本

地源热泵机组负荷率100%,75%,50%,25%,与之在不同负荷率下的地源热泵机组开启台数和运行效率匹配相应的循环水泵运行台数，并分别在各运行工况下计算其耗电量。

地源热泵机组电功率=热泵机组运行时的电功率×使用天数×每天运行时间×使用系数×热泵机组工作效率。

水泵电功率=水泵电功率×使用天数×每天运行时间×使用系数×循环水泵工作效率。

地源热泵机房耗电总功率=地源热泵机组运行工况下电功率+水泵运行工况下电功率。

南区供暖期或供冷期节约的运行费用=(法定每平方米运行费用-实际每平方米运行费用)×建筑面积。

南区供暖期节约的运行费用=(30元/m2-22.2元/m2)×92 611 m2=722 365.8元。

南区供冷期节约的运行费用=(30元/m2-10.1元/m2)×92 611 m2=1 842 958.9元。

北区供暖期或供冷期节约的运行费用=(法定每平方米运行费用-实际每平方米运行费用)×建筑面积。

北区供暖期节约的运行费用=(30元/m2-20.2元/m2)×29 737 m2=291 422.6元。

北区供冷期节约的运行费用=(30元/m2-9.3元/m2)×29 737 m2=615 555.9元。

地源热泵系统优势：

1)南区每个冬季供暖期能够节约运行费用约为72万元。

2)南区每个夏季供冷期能节约运行费用约为184万元。

3)北区每个冬季供暖期能够节约运行费用约为29万元。

4)北区每个夏季供冷期能节约运行费用约为62万元。

5)达到了节约能源的目的，同时响应了“金山银山不如绿水青山”的指导思想和理念。