一，介紹

雖然地源熱泵系統(tǒng)近年來(lái)得到了廣泛的推廣，但由于其設(shè)計(jì)和施工較為復(fù)雜，缺乏連續(xù)，完整的運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，大部分施工單位甚至設(shè)計(jì)人員對(duì)該系統(tǒng)的運(yùn)行依然存在持懷疑態(tài)度。我們采用完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)濟(jì)南舒適住宅區(qū)的地源熱泵系統(tǒng)，分析項(xiàng)目的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為地面的比較優(yōu)設(shè)計(jì)和可靠運(yùn)行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持地源熱泵系統(tǒng)。設(shè)計(jì)參考。

地源熱泵是利用清潔電力幫助我們實(shí)現(xiàn)供暖和空調(diào)的有效性，以取消中小型燃煤鍋爐的污染充分準(zhǔn)備。在大型火力發(fā)電廠中，為了方便使用先井的技術(shù)和設(shè)備，這不僅可以提高能源的利用率，還可以嚴(yán)格集中有害氣體，二氧化硫，氮氧化物等有害氣體大大減少排放，也有效改善了城市的大氣環(huán)境做出了貢獻(xiàn)。

地源熱泵能量是淺地殼（200m以下）儲(chǔ)熱，是可再生能源。夏季熱泵將多余的熱量釋放到地下巖石儲(chǔ)存中，冬天再?gòu)牡孛娉槌龅絻?nèi)部。這樣，熱泵進(jìn)一步充分利用地下巖石作為再生器，能源循環(huán)利用，是建筑空調(diào)新技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

地源熱泵管是巖土，地下水面主要是低溫?zé)嵩矗伤礋岜脵C(jī)組，地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，建筑系統(tǒng)組成的空調(diào)和熱水設(shè)備，以下介紹地源熱泵管設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：地源熱泵管在設(shè)計(jì)中對(duì)每個(gè)工程進(jìn)行綜合分析，設(shè)計(jì)規(guī)模應(yīng)適當(dāng)。并與用戶(hù)保持全面的聯(lián)系，充分了解用戶(hù)的需求。準(zhǔn)確計(jì)算冷熱負(fù)荷，看設(shè)備增加是否增加，為什么要增加，可以滿(mǎn)足要求。單元進(jìn)水口必須設(shè)置過(guò)濾器凈化裝置，每個(gè)單元都設(shè)置水開(kāi)關(guān)。確定地源系統(tǒng)程序，鉆井，埋地等智能化計(jì)算，確保冬季和夏季負(fù)荷平衡，使單位在比較佳條件下運(yùn)行。

二，項(xiàng)目簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目是濟(jì)南市西部高端住宅區(qū)，總建筑面積88272.53平方米，總面積62071.03平方米。系統(tǒng)方案：采用地源熱泵+燃?xì)忮仩t復(fù)合系統(tǒng)加熱，燃?xì)忮仩t達(dá)峰值。系統(tǒng)總熱負(fù)荷約2172KW，總冷負(fù)荷約1380KW。

三，系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)空調(diào)在夏季運(yùn)行90天，每天24小時(shí)運(yùn)行;冬天運(yùn)行120天，每天24小時(shí)運(yùn)行。考慮到地下冷熱平衡問(wèn)題，項(xiàng)目選用兩臺(tái)螺旋式地源熱泵機(jī)組+1臺(tái)灣460KW燃?xì)忮仩t。地源熱泵機(jī)組單機(jī)冷卻能力880KW，單熱943KW。

該項(xiàng)目位于巖石的地質(zhì)層，由于鉆井成本較高，雙管U32垂直管的設(shè)計(jì)。考慮到地下冷熱平衡問(wèn)題和可鉆區(qū)域的面積，設(shè)計(jì)鉆井距離為5m×5m，鉆削半徑為0.075m，鉆深為120m。

該系統(tǒng)首次在2014-2015年采暖季節(jié)設(shè)計(jì)，冬季用戶(hù)側(cè)設(shè)計(jì)的回水溫度為45攝氏度/ 40攝氏度;掩埋邊設(shè)計(jì)為回水溫度：7攝氏度/ 4攝氏度;使用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)源熱泵綜合設(shè)計(jì)軟件GS1.0“為地下熱交換器的設(shè)計(jì)，計(jì)算了地下熱傳輸總長(zhǎng)度43440米。

四、引進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)

項(xiàng)目自動(dòng)化系統(tǒng)采用分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，控制器為西門(mén)子可編程邏輯控制器（PLC），現(xiàn)場(chǎng)采用PROFIBUS總線。 熱泵機(jī)組和智能儀表通過(guò)RS485總線和控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，讀取船員和設(shè)備的操作信息。 控制器可以獨(dú)立于中央計(jì)算機(jī)運(yùn)行，到24小時(shí)空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)記錄功能。 管理員系統(tǒng)人機(jī)界面友好，功能齊全，操作員無(wú)需的電腦培訓(xùn)，即可完成操作。

通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，更好地發(fā)揮地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，比較大限度節(jié)約成本，達(dá)到運(yùn)行的目的。

自動(dòng)控制系統(tǒng)可以完成本地顯示器的溫度，流量，壓力，局部溫濕度等功能。泵狀態(tài)，故障，手自動(dòng)狀態(tài)，本地顯示的運(yùn)行時(shí)間;熱泵單元狀態(tài)，故障，運(yùn)行時(shí)間和操作本地顯示參數(shù);冷熱統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，地下采暖統(tǒng)計(jì);系統(tǒng)報(bào)警和用戶(hù)登錄信息查看;歷史數(shù)據(jù)曲線存檔和歸檔;系統(tǒng)實(shí)時(shí)COP和平均COP計(jì)算;系統(tǒng)一鍵啟動(dòng)和停止并運(yùn)行時(shí)間設(shè)置;燃?xì)忮仩t和熱泵機(jī)組系列并聯(lián)控制;根據(jù)負(fù)荷的大小，自動(dòng)增加熱泵和燃?xì)忮仩t的數(shù)量;泵頻率自動(dòng)控制和手動(dòng)設(shè)置;地下頻率自動(dòng)控制和手動(dòng)設(shè)置;加熱器溫度監(jiān)控; GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程和遠(yuǎn)程協(xié)助功能。

五，項(xiàng)目運(yùn)作情況

下圖顯示了項(xiàng)目監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)曲線的實(shí)際運(yùn)行情況，截至2014年11月20日至2014年12月3日，系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試期間，數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，選擇正常運(yùn)行時(shí)間段（2014年12月4日至2015年3月2日）實(shí)際運(yùn)行的加熱數(shù)據(jù)分析（其中只有開(kāi)源熱泵機(jī)組加熱）。

5.1來(lái)源側(cè)的供水和返回溫度變化

分析圖2和表1可以看出：

1，為了達(dá)到節(jié)能的目的，地源側(cè)循環(huán)泵采用變頻控制。整個(gè)供暖季供回水溫差基本保持在2.5攝氏度，此時(shí)地源側(cè)循環(huán)泵頻率在38HZ?在42Hz之間，節(jié)能效果明顯。如果把地源循環(huán)泵頻率上調(diào)，供回水溫差會(huì)變小，供回水溫度會(huì)上升。

2，整個(gè)供暖季的供回水溫度保持在10攝氏度/ 4攝氏度范圍之間，與設(shè)計(jì)值基本一致。在地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行期間，地源側(cè)供回水溫度均在正常范圍內(nèi)波動(dòng)。

5.2地源側(cè)負(fù)荷變化

由圖3可得，除去由停機(jī)或斷電引起的異常情況，前期（1月15日之前）換熱量平均值600KW，后期（1月15日之后）換熱量平均值約為450KW。

土壤溫度變化分析

本項(xiàng)目共設(shè)置了兩座地?zé)嵩嚲?span> 1＃中沒(méi)有U形管，溫度傳感器直接測(cè)量土壤溫度。 將＃2井放置U形管，溫度傳感器測(cè)量U型管壁的溫度。 加熱季節(jié)土壤溫度如下。

從圖4和表2可以看出，

1，由于＃2井的溫度直接在U型管壁溫度附近測(cè)量，溫度下降較大。

2，從上表和曲線分析，土壤溫度變化在正常范圍內(nèi)波動(dòng)。

5.4用戶(hù)端返回水溫變化

從圖5和表3可以看出分析：

自12月以來(lái)，供水側(cè)供水溫度一直保持在38?41（回水面）/ 42?45（供水側(cè)）的穩(wěn)定范圍，與設(shè)計(jì)值基本一致。

5.5用戶(hù)端加熱負(fù)載變化

用戶(hù)端的平均負(fù)載在早（1月15日之前）為750KW，用戶(hù)端的平均負(fù)載在后期（1月15日以后）為550KW。

5.6室內(nèi)熱環(huán)境和系統(tǒng)性能分析

5.6.1室內(nèi)熱環(huán)境監(jiān)測(cè)

對(duì)住宅區(qū)的室內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，該項(xiàng)目的冬季溫度約為23攝氏度，符合設(shè)計(jì)和規(guī)格要求。

5.6.2系統(tǒng)性能分析

系統(tǒng)平均性能系數(shù)COP = Q / P

（KW / h）P系統(tǒng)總功耗（KW / h），包括熱泵主機(jī)功耗，泵功耗。計(jì)算后，冬季運(yùn)行期間系統(tǒng)平均COP為3.15。

第六個(gè)結(jié)論

1，從源頭到源頭的冬季和用戶(hù)側(cè)的回水溫度變化等參數(shù)，地源熱泵系統(tǒng)，整體運(yùn)行平穩(wěn)正常。

2，正常運(yùn)行（計(jì)算從12月4日到3月2日）室內(nèi)實(shí)際供熱1326196.56kw / h，從地面熱交換器側(cè)熱端1063609.64kw / h，系統(tǒng)功耗420375.00kw / h，平均系數(shù)是3.15，與大多數(shù)類(lèi)似的項(xiàng)目在更高的范圍。

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《地源熱泵：市場(chǎng)概況及系統(tǒng)運(yùn)用的問(wèn)題與解決方案【第二章】（part1）》

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