【摘 要】 隨著越來越多的地源熱泵系統(tǒng)在江南地區(qū)不斷推廣，地源熱泵系統(tǒng)被江蘇省節(jié)能審圖中心推薦的三大節(jié)能系統(tǒng)之一，因為被推薦與人們主動去選擇是兩個不同概念，本文通過常州的一個項目的分別采用地源熱泵系統(tǒng)和風(fēng)冷熱泵的方案進(jìn)行了初投資和運(yùn)行費用比較，讓人們對地源熱泵的環(huán)保節(jié)能進(jìn)一步認(rèn)識加深。
【關(guān)鍵詞】 地源熱泵 風(fēng)冷熱泵 節(jié)能 環(huán)保 熱回收
0 引言
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)過國內(nèi)多年的發(fā)展，在2009年達(dá)到最高峰，地源項目越來越大，從事地源熱泵行業(yè)的人員越來越多。國家早在2005年就出臺了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50366-2005地源熱泵技術(shù)規(guī)程，2009年又進(jìn)行了改版和補(bǔ)充。江蘇省也因地制宜，出臺了DGJ32/TI89-2009江蘇省地源熱泵技術(shù)規(guī)程。任何技術(shù)從國外傳到國內(nèi)總會變得大型化、復(fù)雜化，系統(tǒng)選取要因地制宜。地源熱泵在夏季可以免費制取生活熱水，冬季也可輕松制取生活熱水，是節(jié)能的體現(xiàn)，并實現(xiàn)一機(jī)三用；即節(jié)能又環(huán)保。地源熱泵系統(tǒng)跟江南地區(qū)傳統(tǒng)的風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)相比具有那些特點，哪里值得推薦，本文列舉常州某工程方案選取，通過初投資和運(yùn)行費用比較，讓大家對地源熱泵系統(tǒng)特點進(jìn)一步認(rèn)識。
1 工程概況
該項目就位于江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)，中央會所（包含文化中心、健身中心、生活服務(wù)中心）建筑總面積約為13000m2，生活用熱水量統(tǒng)計量見附表1。
統(tǒng)計得出，淋浴日用水量約為7000L，水池日用熱水量約為33m3，泳池容積為421m3。
2 設(shè)計參數(shù)
�。�1）夏季空調(diào)計算干球溫度34.6℃，（2）夏季空調(diào)通風(fēng)計算溫度 32℃，（3）冬季空調(diào)計算干球溫度-3℃，（4）冬季空調(diào)計算濕球溫度 -5℃，（5）最大凍土厚度8CM，（6）夏季室內(nèi)設(shè)計溫度24～28℃，（7）冬季室內(nèi)設(shè)計溫度18～22℃，（8）游泳池容積： 421m3，面積為312m2，池水溫度26～28℃，設(shè)定平均溫度27℃，室溫28℃，（9）淋浴等日用熱水量和溫度：7000升（50℃），（10）洗浴中心水池總?cè)沼脽崴亢蜏囟龋?3m3，40℃。
3 設(shè)計負(fù)荷
3.1 建筑負(fù)荷
該項目采用指標(biāo)法冷負(fù)荷120w/m2的指標(biāo)，熱指標(biāo)80w/m2進(jìn)行計算。建筑總冷熱負(fù)荷見附表2。
3.2 生活熱水負(fù)荷
（1）泳池用水負(fù)荷：
1）一次性沖擊負(fù)荷（初次充水或換水）
以冬季的工況計算，自來水溫度取最低值：6℃；換水周期24-48小時，本項目取24小時（即使用或換水時提前一天開啟機(jī)組進(jìn)行加熱）。則：Ph=1.15×V×（t2-t1）×1000/（860×40）=1.15×421×（28-6）×1000/860×24=511.05kw。
2）日經(jīng)常負(fù)荷：
彌補(bǔ)散熱損失負(fù)荷：當(dāng)池水水溫為27℃，室溫為28℃時，查手冊表1得每平方米的池水散熱量為372W/m2；小時散熱負(fù)荷Ph1=312.5×372/1000=116kW；日散熱負(fù)荷為Qh1=116×24=2784kW。
3）補(bǔ)水補(bǔ)熱負(fù)荷：以每日補(bǔ)水量為5%的池容積計，冬季工況冷水溫度為6℃時，小時補(bǔ)水補(bǔ)熱負(fù)荷Ph2=[V×B×1000/24×（t2-t1）/860×0.95]=421×0.05×1000×（28-6）/（24×860×0.95）=23.62kW，日補(bǔ)水補(bǔ)熱負(fù)荷Qh2=Ph2×24=23.62×24=567kw
該游泳池日使用熱負(fù)荷為：∑Qh1=Qh1+Qh2=2784+567= 3351kW。
�。�2）洗浴中心用熱水負(fù)荷：
1）淋浴等用水量及日用熱負(fù)荷Qh3：淋浴日用熱水量7000升/日（50℃），設(shè)小時最大流量為1/3的日用熱水量（每場次用水量），Wh=V/3=7000/3=2333升/小時。日用熱負(fù)荷Qh3=V×（50-6）/（860×0.95）=7000×44/817=377kw；
2）洗浴中心用熱水負(fù)荷Qh4：日用水量33000升/日（40℃），初始水溫設(shè)定為最低溫度6℃，一日換水一次：日用熱負(fù)荷Qh4=V×（40-6）/（860×0.95）=33000×34/817=1373kw；
3）該洗浴中心日使用熱負(fù)荷為：∑Qh2=Qh3+Qh4=377+1373= 1750kw。
�。�3）本項目總?cè)沼脽崴?fù)荷為：∑Qh=∑Qh1+∑Qh2=3351+1750= 5101kW，按8小時加熱，平均每小時負(fù)荷：5101/8=637.6kw。
（4）水箱選�。哼x取10m3水箱一個用于泳池水溫平衡和洗浴中心與更衣室淋浴設(shè)施，選取20m3水箱一個用于洗浴中心水池用水。
4 方案配備
4.1 地源熱泵系統(tǒng)
（1）地埋管換熱量選�。椖康臒犴憫�(yīng)測試結(jié)果見附表3）
根據(jù)本項目的測試報告選取單UDe32，夏季排熱量取52w/m，冬季取熱量取42w/m。埋管深度100m，孔徑150mm，孔間距暫按4m進(jìn)行計算。
�。�2）地埋管個數(shù)：
夏季總冷負(fù)荷：1560kw。
冬季總熱負(fù)荷：1677.6kw。
地源熱泵機(jī)組夏季性能系數(shù)為：6.4，冬季性能系數(shù)為：5.1。
最大釋熱量：Q1=夏季總冷負(fù)荷×（1+1/6.4）=1560×1.156 =1803kw。
最大吸熱量：Q2=冬季總熱負(fù)荷×（1-1/5.1）=1677.6×0.8 =1342kw。
按夏季最大釋熱量計算鉆孔個數(shù)：1803×1000/100×52=346個。
按冬季最大釋熱量計算鉆孔個數(shù)：1342×1000/100×42=320個。 以滿足最大鉆孔個數(shù)，按夏季鉆孔個數(shù)進(jìn)行布孔，本項目鉆孔個數(shù)需要346個。
（3）機(jī)組選型：（見附表4）
主機(jī)選用半封閉螺桿機(jī)組，壓縮機(jī)數(shù)量2臺，由于本次熱水用量較大，換水較頻繁，為保證夏季空調(diào)運(yùn)行期熱回收期，縮短加熱時間，選用全部熱回收機(jī)組。
（4）水泵選型（見附表5）
4.2 風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)
�。�1）機(jī)組選型（見附表6）
主機(jī)選用螺桿式風(fēng)冷熱泵機(jī)組，全熱回收型機(jī)組，機(jī)組冬季輔助加熱裝置，單獨輔助加熱功率2kw。
�。�2）水泵選型（見附表7）
5 初投資比較（地源熱泵系統(tǒng)與風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)比較見附表8）
6 運(yùn)行費用比較（地源熱泵系統(tǒng)與風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)見附表9）
由上表可以看出，平均一年每平方約23.8元（含熱水），使用地源熱泵跟風(fēng)冷熱泵每年的運(yùn)行費節(jié)約為16萬元。地源熱泵的初投資比風(fēng)冷熱泵高出90萬元。如果使用地源熱泵的話：90÷16=5.6年，大約5.6年就能把多投資的部分節(jié)省下來，往后使用就能比風(fēng)冷系統(tǒng)節(jié)省16多萬元。（每天使用時間越長越節(jié)省費用，如果全天候使用空調(diào)的話，不到兩年即可把多投入的收回。）
7 優(yōu)缺點的比較
7.1 地源熱泵
優(yōu)點：①由于地源熱泵是以土壤作為換熱介質(zhì)，換熱效果優(yōu)良，且供暖無需化霜處理，不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。所以運(yùn)行使用效果極佳。②主機(jī)體積小，不用考慮排氣順暢等問題，主機(jī)安裝有利于環(huán)境美觀設(shè)計。③不論制冷制熱能效比都高于其它空調(diào)，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不隨室溫變化而變化，比風(fēng)冷熱泵節(jié)能30%以上。
缺點：①受建筑物周邊場地與土壤情況因素制約。②初投資成本相對較高。
7.2 風(fēng)冷熱泵
優(yōu)點：①利用屋頂空地放置風(fēng)冷熱泵機(jī)組，既減少了土地使用。②技術(shù)成熟，維護(hù)簡單，造價相對地源熱泵便宜。
缺點：①風(fēng)冷熱泵會因環(huán)境溫度變化，制熱或制冷的效率及能力均不同不夠穩(wěn)定。如冬季氣溫寒冷需要增加電輔熱功能，運(yùn)行成本增加，有熱導(dǎo)污染，不利于環(huán)保。②屋頂設(shè)置機(jī)組的話需要考慮樓層的承重，土建投資相對增加。
8 結(jié)語
通過分析比較，風(fēng)冷機(jī)組和地源熱泵機(jī)組在夏季運(yùn)行時都可以通過熱回收功能免費制取在50℃左右的生活熱水，運(yùn)行季節(jié)時機(jī)組免費制取生活熱水，冬季采暖季節(jié)及過度季節(jié)時，打到供熱狀態(tài)，但是由于地源熱泵的能效比高于風(fēng)冷熱泵，加上地源熱泵的運(yùn)行費用遠(yuǎn)低于風(fēng)冷熱泵（在極端天氣下風(fēng)冷熱泵制取熱水還需開啟電輔助加熱，更增加風(fēng)冷熱泵的運(yùn)行費用），所以顯而易見：在相同天氣條件下制取相同溫度和體積的熱水，地源熱泵的費用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于風(fēng)冷熱泵。
結(jié)合建筑物周邊土地情況，會所中心西北角及人工湖的空地可以滿足地埋管面積，土壤條件也完全達(dá)到使用地源熱泵的條件。盡管地源熱泵的初投資比風(fēng)冷熱泵高一點，但是考慮到地源熱泵機(jī)組使用壽命比風(fēng)冷熱泵長10年左右加上運(yùn)行費用低30%，從長遠(yuǎn)來看采用地源熱泵更具有經(jīng)濟(jì)性。
參考文獻(xiàn)：
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