一，介紹

雖然地源熱泵系統(tǒng)近年來得到了廣泛的推廣，但由于其設(shè)計和施工較為復雜，缺乏連續(xù)，完整的運行監(jiān)控數(shù)據(jù)，大部分施工單位甚至設(shè)計人員對該系統(tǒng)的運行依然存在持懷疑態(tài)度。我們采用完善的自動控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)來監(jiān)測濟南舒適住宅區(qū)的地源熱泵系統(tǒng)，分析項目的運行數(shù)據(jù)，為地面的比較優(yōu)設(shè)計和可靠運行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持地源熱泵系統(tǒng)。設(shè)計參考。

地源熱泵是利用清潔電力幫助我們實現(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。

地源熱泵能量是淺地殼（200m以下）儲熱，是可再生能源。夏季熱泵將多余的熱量釋放到地下巖石儲存中，冬天再從地面抽出到內(nèi)部。這樣，熱泵進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熱源，由水源熱泵機組，地熱能交換系統(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)計應(yīng)遵循的原則：地源熱泵管在設(shè)計中對每個工程進行綜合分析，設(shè)計規(guī)模應(yīng)適當。并與用戶保持全面的聯(lián)系，充分了解用戶的需求。準確計算冷熱負荷，看設(shè)備增加是否增加，為什么要增加，可以滿足要求。單元進水口必須設(shè)置過濾器凈化裝置，每個單元都設(shè)置水開關(guān)。確定地源系統(tǒng)程序，鉆井，埋地等智能化計算，確保冬季和夏季負荷平衡，使單位在比較佳條件下運行。

二，項目簡介

該項目是濟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+燃氣鍋爐復合系統(tǒng)加熱，燃氣鍋爐達峰值。系統(tǒng)總熱負荷約2172KW，總冷負荷約1380KW。

三，系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)空調(diào)在夏季運行90天，每天24小時運行;冬天運行120天，每天24小時運行。考慮到地下冷熱平衡問題，項目選用兩臺螺旋式地源熱泵機組+1臺灣460KW燃氣鍋爐。地源熱泵機組單機冷卻能力880KW，單熱943KW。

該項目位于巖石的地質(zhì)層，由于鉆井成本較高，雙管U32垂直管的設(shè)計?？紤]到地下冷熱平衡問題和可鉆區(qū)域的面積，設(shè)計鉆井距離為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，冬季用戶側(cè)設(shè)計的回水溫度為45攝氏度/ 40攝氏度;掩埋邊設(shè)計為回水溫度：7攝氏度/ 4攝氏度;使用自主知識產(chǎn)權(quán)源熱泵綜合設(shè)計軟件GS1.0“為地下熱交換器的設(shè)計，計算了地下熱傳輸總長度43440米。

四、引進自動控制系統(tǒng)

項目自動化系統(tǒng)采用分布式計算機控制系統(tǒng)，控制器為西門子可編程邏輯控制器（PLC），現(xiàn)場采用PROFIBUS總線。 熱泵機組和智能儀表通過RS485總線和控制系統(tǒng)進行通訊，讀取船員和設(shè)備的操作信息。 控制器可以獨立于中央計算機運行，到24小時空調(diào)自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)記錄功能。 管理員系統(tǒng)人機界面友好，功能齊全，操作員無需的電腦培訓，即可完成操作。

通過自動控制系統(tǒng)，更好地發(fā)揮地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢，空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)管理簡單，維護方便，比較大限度節(jié)約成本，達到運行的目的。

自動控制系統(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，手自動狀態(tài)，本地顯示的運行時間;熱泵單元狀態(tài)，故障，運行時間和操作本地顯示參數(shù);冷熱統(tǒng)計系統(tǒng)，地下采暖統(tǒng)計;系統(tǒng)報警和用戶登錄信息查看;歷史數(shù)據(jù)曲線存檔和歸檔;系統(tǒng)實時COP和平均COP計算;系統(tǒng)一鍵啟動和停止并運行時間設(shè)置;燃氣鍋爐和熱泵機組系列并聯(lián)控制;根據(jù)負荷的大小，自動增加熱泵和燃氣鍋爐的數(shù)量;泵頻率自動控制和手動設(shè)置;地下頻率自動控制和手動設(shè)置;加熱器溫度監(jiān)控; GPRS數(shù)據(jù)遠程和遠程協(xié)助功能。

五，項目運作情況

下圖顯示了項目監(jiān)控數(shù)據(jù)曲線的實際運行情況，截至2014年11月20日至2014年12月3日，系統(tǒng)運行調(diào)試期間，數(shù)據(jù)波動較大，選擇正常運行時間段（2014年12月4日至2015年3月2日）實際運行的加熱數(shù)據(jù)分析（其中只有開源熱泵機組加熱）。

5.1來源側(cè)的供水和返回溫度變化

分析圖2和表1可以看出：

1，為了達到節(jié)能的目的，地源側(cè)循環(huán)泵采用變頻控制。整個供暖季供回水溫差基本保持在2.5攝氏度，此時地源側(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)，供回水溫差會變小，供回水溫度會上升。

2，整個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)計值基本一致。在地源熱泵系統(tǒng)運行期間，地源側(cè)供回水溫度均在正常范圍內(nèi)波動。

5.2地源側(cè)負荷變化

由圖3可得，除去由停機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

本項目共設(shè)置了兩座地熱試井。 1＃中沒有U形管，溫度傳感器直接測量土壤溫度。 將＃2井放置U形管，溫度傳感器測量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。

5.4用戶端返回水溫變化

從圖5和表3可以看出分析：

自12月以來，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)計值基本一致。

5.5用戶端加熱負載變化

用戶端的平均負載在早（1月15日之前）為750KW，用戶端的平均負載在后期（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

對住宅區(qū)的室內(nèi)溫度進行監(jiān)測和記錄。根據(jù)測量結(jié)果，該項目的冬季溫度約為23攝氏度，符合設(shè)計和規(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），包括熱泵主機功耗，泵功耗。計算后，冬季運行期間系統(tǒng)平均COP為3.15。

第六個結(jié)論

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

2，正常運行（計算從12月4日到3月2日）室內(nèi)實際供熱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)類似的項目在更高的范圍。

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更多別墅地源熱泵知識請參見：

《地源熱泵：市場概況及系統(tǒng)運用的問題與解決方案【第二章】（part1）》

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