地源热泵能源站供能系统项目分析与探讨

地源热泵能源站供能系统项目分析与探讨 本文对宝鸡“石鼓.天玺台“、“石鼓.太阳市“地源热泵能源站供能系统 项目进行分析,对全绿色建筑设计、地源热泵系统设计、施工工艺要点、预制冷 站技术、EMC经济模式等进行了系统、详细地介绍。此外，对本项目地源热泵 系统进行了现场测试,分析评估系统运行性能。以期为从业人员提供一定的参考 和帮助。 关键词 绿色建筑；地源热泵；集成冷站；测试评估 。引言 项目名称为宝鸡“石鼓天玺台”、“石鼓太阳市”地源热泵能源站供能 系统项目，打造全国顶级的绿色三星建筑群及地源热泵利用建筑群。 宝鸡石鼓・太阳市项目为高端综合休闲娱乐区，分为A区、B区、C区三 个地块。其中A区（已建成）总建筑面积8. 9万萨，分为天膳坊、天宝城、 个人艺术中心及酒吧街四个功能区；B区陈仓老街总建筑面积约7万萨，为开 放式生态文旅集中体验区；C区石鼓广场总建筑面积约11.7万萨，为精品酒店、 一站式商业体验购物中心。 宝鸡石鼓・天玺台项目总建筑面积约63万廿，建筑业态为居民住宅，项目 分四期（DI、D2、D3、D4）建成，定位为三星级绿色建筑。采用地源热泵提供中 央空调供冷/供暖，营造宝鸡顶级的豪华人居典范。 石鼓天玺台、石鼓太阳市项目总建筑面积约90万廿，总采暖面积约为 66.8万其中商业采暖面积约为19. 3万萨，居住建筑采暖面积约为47. 4万 Hi。项目总空调供冷面积约为48. 5万其中商业供冷面积约为19. 3万萨， 居住建筑供冷面积约为29. 2万萨，部分商业有生活热水需求。 项目冬季拟采用地源热泵燃气锅炉的供热方案；夏季拟采用地源热泵供冷 的方案。区域总设计空调冷负荷为22.68MW，总设计供热负荷为31.53MW,生活 热水设计热负荷为0. 94MW。规划建设5座能源站（A、C、Dl、D2、D3）。 备注图中黑色方块表示能源站；c地块能源站方位尚未确定。 图1.1项目地块区位示意图 1全绿色建筑设计 本项目居住建筑采用全绿色建筑设计，项目一期、三期工程分别于2014年 6月、2015年10月获得三星级绿色建筑设计标识证书（证书编号NO. RD32702, NO. RD32703）,参评建筑面积约为50万廿。项目主要创新点 （1）室外绿化面积大，一期、三期室外透水地面面积比均达到70以上； （2）充分利用地下空间，一期、三期工程地下建筑面积与建筑占地面积比 例分别为 271. 4、394. 7； （3）废弃场地利用，合理选用废弃砖厂进行建设，节约土地资源； （4）地源热泵技术，住户可再生能源使用率为100； （5）采用雨水回渗与集蓄利用等非传统水源利用技术； （6）高强度钢使用，作为主筋的使用比例大于70； （7）可再生循环材料使用，可再生循环材料使用量占建筑材料总重量的比 例超过10； （8）采用多种成套化的装修设计方案。 2成孔工艺 本项目采用浅层地温能作为主要能源形式,为区域内建筑进行供热供冷,规 划打井共6600个,各地块地埋管换热器打井进度如下 表2.1各地块地埋管换热器建设进度 2.1现场勘察 现场勘察是施工环节的第一步。在地埋管换热器施工之前，应对现场情况、 地质资料进行准确详实的勘察与调研。 根据现场勘察，制定施工方案。精心的规划将会大大减少安装的时间和成本。 为顺利完成地热换热器地埋管的安装奠定基础。 2.2钻孔设备 针对该工程地质状况和场地的大小,地埋管换热器钻孔施工采用车载机钻水 -400型,及与其相对应的泥浆泵配合使用,进行钻孔施工,以加快施工进度按 期完工。 2.3下管 等钻孔孔壁固化后,立即将焊接完毕、打压合格并注满清水、上好管卡的U 型管垂直的放入开钻完成的钻孔内。 钻孔深度及孔内地下水（或泥浆）水位较浅时,宜采用人工下管。当下管较 困难时,可采用机械辅助下管。 下管时应注意保持管道与钻孔的同心度，减少管材、管件与钻孔的摩擦,U型 管下部端头应设保护装置。 下管结束后,立即进行管道打压,确认无泄漏方可进行回填。 打压合格后要对U型管端口采取有效的临时封堵措施。 2.4钻孔回填 回填是地埋管换热器施工过程中的重要的环节，即在钻孔完毕、U型管下管 后,向钻孔中注入回填材料。回填材料的选择以及正确的回填施工对于保证地埋 管换热器的性能有重要的意义。 2.5水平集管连接 水平埋管地沟结构应综合考虑地上和地下障碍物、地表坡度、沟转向半径限 制、回填和复原要求等因素。 水平集管连接分为热熔连接和电熔连接两种方式。由于热熔连接会引起缩径 现象、增加管道局部阻力、降低管件强度；本项目0w63mm的管材全部采用电 熔连接。 2.6检验和验收 地埋管系统安装完成后，应按照标准规范等［1］要求,由专业检测机构来工地 现场做试验鉴定,并提供检验与验收报告。 3能源总线［2】 本项目区域内共设置5个能源站，分别位于A地块（供A、B分区）、C地 块（供C分区）、D1地块（供D1分区）、D2地块（供D2分区）、D3地 块（供03、D4分区）。 区域内共规划布置6600个钻孔，分别位于C地块、D1地块、D2地块、 D3地块和D4地块。区域内冷负荷完全由地埋管承担，热负荷由地埋管和辅助 燃气锅炉承担；辅助热源集中设置在D3能源站内。 本项目,地埋管分区较多,通过设置地埋管侧分集水器,不同分集水器间进 行联通,实现各地块地埋管间互联互通,进而最大可能的保证地下冷热平衡。地 埋管侧联通方案如下图所示,C能源站、D2能源站、D3能源站内均设置地源 侧分集水器，人能源站和D1能源站内无地源侧分集水器。 图3.1区域内地埋管侧联通方案 地埋管侧互联互通方式如下 1 由C地块地埋管向C机房分集水器供水；C机房地源侧分集水器向A 能源站和C能源站热泵机组供冷却水。 2 由C地块地埋管、D1地块地埋管、D2地块地埋管向D2机房地源 侧分集水器供水；D2机房分集水器向D］能源站、D2能源站热泵机组供冷却 水。 3 由D3地块地埋管、D4地块地埋管向D3机房地源侧分集水器供水； D3机房分集水器向D3能源站热泵机组供冷却水。 4 C机房地源侧分集水器与D2机房地源侧分集水器设置联通管,实现 地埋管分区互联互通。 5 D2机房地源侧分集水器与D3机房地源侧分集水器设置联通管,实 现地埋管分区互联互通。 通过上述地埋管侧互联互通方案,对整个项目区域地下换热过程进行10年 的逐时动态模拟计算，得到地埋管换热器逐时进出口水温和地下岩土逐时温度变 化,如下图所示。经过10年的连续运行,地下岩土温度有小幅度的下降,地下 岩土冷热平衡性较好。整个系统能够实现冬夏季稳定、高效运行。 图3.2地埋管进出水温度以及岩土温度10年热平衡模拟 本项目建设规模大,钻孔数目较多,通过采用能源总线设计思想,随着项目 建设进度,分期建设能源站,并通过各能源站之间互联互通、协同调配,能实现 可再生能源的最大化利用。在后期的能源站建设过程时，综合考虑整个项目冷热 负荷情况、调峰冷热源配置情况,通过地埋管侧互相调配,进而实现整个区域各 个能源站的地埋管侧