基于实测的地埋管地源热泵空调技术的节能与应用分析

地源热泵技术在国内处于飞速发展的阶段,相应的研究也越来越多。湖北省出入境检验检疫局实验楼空调工程是国家建筑节能示范工程,采用加入热回收部分的冷却塔——垂直地埋管混合式地源热泵系统作为空调方案。本文以该工程为例,介绍了地埋管换热器、热回收部分和冷却塔部分的设计方法,对工程实测数据进行了整理和分析,并利用DeST软件模拟计算各种空调方案的能耗情况,采用不同空调方案相比较的方法说明地源热泵系统的节能特性。 对该工程实测所得数据进行整理和分析,可知地源热泵系统采暖季平均能效比为2.66,2010年3月1日至2010年3月15日系统运行稳定期间,系统能效比的平均值为2.83。采用DeST软件进行模拟计算,算得水冷螺杆机组+燃气锅炉空调方案在供热季的系统能效比为1.43,3月1日13:00至3月15日17:00系统能效比为1.36;直燃式溴化锂机组+冷却塔方案在供热季的系统能效比为0.92,3月1日13:00至3月15日17:00系统能效比为0.87。从能效比的比较可见,地源热泵系统节能特性显著。在运行费用计算中,根据样本数据可估算各空调方案的全年能耗,地埋管地源热泵系统的全年能耗是水冷机组+冷却塔+燃气锅炉方案的59.4%,是直燃式溴化锂机组+冷却塔方案的47.5%是风冷热泵方案的41%,由此也可看出地源热泵系统的节能性。 利用DeST软件计算该建筑的冷热负荷,算得全年总冷负荷约为总热负荷的3倍,说明了武汉地区的建筑负荷特点,和造成土壤热平衡问题的主要原因。而从监测系统采集到的土壤温度数据可知,经过空调系统在采暖季向土壤吸取热量后,埋管区土壤温度呈下降趋势,地下四十米以下土壤温度平均下降了1.37℃,体现了地源热泵系统在应用中土壤温度的变化规律。 比较地源热泵空调方案、水冷机组+冷却塔+燃气锅炉方案、直燃式溴化锂机组+冷却塔方案和风冷热泵方案的初投资和运行费用,可知地源热泵系统的初投资较高,但运行费用较低,以水冷机组+冷却塔+燃气锅炉方案为标准,其投资回收年限为4.3年。而在使用效果、环境影响、安全性以及操作和维护等方面地源热泵系统都有一定的优越性。