徐州某高档小区地源热泵系统 投资回收期只需5年

本项目位于江苏省徐州市，建筑用途为高档小区，共17栋住宅楼，均为高层建筑，总建筑面积为189 780.99 m²,其中住宅建筑面积138 288.20 m2,配套用房3 220.79 m²。

通过软件对该小区进行全年逐时负荷模拟计算，得出夏季空调冷负荷为8 351 kW,冬季热负荷为6 149 kW,单位面积冷负荷指标为60.39 W/m²,单位面积热负荷指标为44.47 W/m²。小区全年逐时负荷如图1所示。

以此负荷数据为基础可计算得出：若只采用地源热泵为小区供冷供热，夏季地埋管需要向土壤释热10 158 680 kW·h, 冬季地埋管需要从土壤中吸热6 648 806 kW·h, 冬夏季吸热、释热量不平衡率高达52.8%,因此夏季必须增加冷水机组作为辅助冷源平衡地埋管的释热量。

该小区夏季冷源为地源热泵和冷水机组，设置冷却塔为冷水机组提供冷却水，冬季热源为地源热泵和真空燃气热水锅炉，冷水机组和真空燃气热水锅炉作为辅助冷热源。

为保证系统能效和冬夏季吸释热平衡，冬季优先运行地源热泵，锅炉作为调峰热源，在地源热泵供热量不足时开启；夏季考虑到热泵能效和冷却塔的冷却效果,供冷初期和末期，室外气温相对较低时应优先运行冷水机组，冷却塔室外湿球温度控制点在21～23 ℃之间。

地源热泵冬季需要向小区供热4 919 kW,可估算出冬季地源井从土壤实际取热3 976 kW。由岩土热响应报告可知，徐州地区地源井冬季每延米吸热量为46 W/m, 地源井的有效深度为100 m, 可计算得：当地源井承担小区80%的热负荷时，需要打井865口，考虑到地源井的群集效应和施工折损，另取群集系数1.15和施工余量系数1.1对地源打井数量进行修正，实际施工过程中应打井1095口。

通过对徐州市某住宅项目地源热泵系统设计进行分析，得到如下结论：

1) 地源热泵系统在工程设计过程中应重点考虑土壤全年热平衡情况，冬夏季吸释热量失衡时应增加匹配的辅助冷热源；

2) 南方地区辅助冷源的选型应注意校核地源热泵夏季实际制冷量，该值直接受地源井打孔数量影响；

3) 通过计算运行系数，可初步预测设备的运转与空置情况，可作为实际设计过程中的参考指标；

4) 地源井打孔数对系统初投资与运行费用有较大影响，应结合项目具体情况确定。

地源热泵系统在设计过程中除应满足建筑负荷需求，地埋管换热器与土壤的全年换热量还应达到热平衡要求，并兼顾系统经济性。

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