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地源热泵在工程中应用 建环08-02班 谢淑娟 土壤源热泵简介 土壤源热泵中央空调是一种利用地下浅层地热资源既可供热又可制冷的高效节能装置，冬天水系统从土壤里面吸收热量，提供采暖。 夏天将房间里的热量排到地下，进行降温；不需要锅炉，不破坏地下水资源，不造成空气热污染，不产生任何废气和废弃物，具有零污染的良好品质；主要通过输入少量的高品位能源，实现低温位热能向高温位的转移，它是由室外埋地换热器系统、热泵工质循环系统、室内空调管路系统三套管路系统构成，利用土壤的恒温特性达到调节室内气温的效果 。 二、土壤源热泵在工程上的应用 上海自然博物馆土壤源热泵系统设计 上海自然博物馆采用土壤源热泵背景 上海自然博物馆是以提高公众科学素养为使命。融教育与展示 、收藏与研究、合作与交流于一体的“中国第一、世界一流的现代化综合性自然博物馆”。 在上海自然博物馆建设中集成了各种生态节能技术，空调采用土壤源热泵系统。我们主要了解系统设计思路 ，对设计难点特别是土壤热平衡问题进行重点分析 。认为土壤源热泵系统在 自然博物馆这类建筑 中应用是可行的，土壤源热平衡问题通过台理的设计和规范运行管理等措施来解决。 一、工程概况 上 海 自然 博 物馆 项 目位 于 上 海 市静 安 区 ，京西 路 石 门 二 路 处 ，地 基 面积 1 2 0 0 0 m 。总建筑面积 4 5 3 0 0 m 。其中地上建筑面积 1 2 7 0 0 m z， 地下 建筑面 积3 2 6 0 0 m 。建筑总高度 1 8 m ，地上 3 层 ，地下两层 建筑功能主要为展厅 另有藏品室、办公室等辅助用房。 为实现节能减排展厅和藏品库采用土壤源热泵 系统， 夏季冷负荷 5 0 0 0 kW ，冬季热负荷 3 0 0 0 kW 。 二、系统设计 1、冷热源设计 展 厅和藏品库等大空间的空调冷热源由土壤源热泵承担 ，主机选用 3 台制冷量 为 1 6 7 3 kW 、 制热量 为 1 7 8 9 kW 螺杆式地源热泵机组。冷却方式采用 以地埋 管土壤换热器为主 ，埋 管数量按冬季负荷设计 ，夏季负荷不足部分采用常规冷却塔补充。 2、土壤换热器设计 地下埋 管土壤换热器是地源热泵 系统的关键组成部分 ， 是土壤源热泵 系统设计的核心 内容 ，其选择的形式是 否合理 ，设计是否正 确，关系到地源热泵 系统能否满足要求和正 常使用。上 海市属于太湖流域的冲积平 原 ，浅层土 以黏土 、 亚 黏土 及粉砂为主的软土 ，属于第四 纪沉积层 ，土壤潮湿 ，地下水位高 ，含水量充足 ，土壤源热泵 系统换热效果好 ，是土壤源 热泵 系统较适 合的土壤类型 ，采用单 U 型埋 管综合性能高于双 U 型埋管。 单 U 型 埋 管夏 季单位井深放热 6 0 w/ m ，冬季 3 5W ／ m 。因为地质条件较好 ，钻井难度不 大 ，埋管深度按 1 0 0 m 进行设计 f地铁下埋 管深度 9 0 m o 钻 井数量按冬季工 况 设计 为 ：5 5 7 口 1 0 0 m 深 的 井 ：2 2 4 口 9 0 m 深 的井。 为保证 土壤散热能力， 埋 管间距 尽 量大，根据场地实际情况 ，按 4 ． 5 m × 4 5 m 埋管设计，可 满足空调要求。 3、末端设计 各展 厅 均采用全 空气变风 量 系统 ，旋流风 口 或喷口 送风 ，集中回 风 。根据室 内温度自动调节送风量 ，采用具有排风 热交换热回 收功能的空调器 ，最大限度地节省能源 ，并实现过渡季节全新风运行。 办公室 、会议室等小空间采用直接蒸发式变频多联机热泵系统。 三、设计难点及措施 土壤源热泵 是利用浅层 土 壤 中温 差能为热泵系统热源和热汇 的可 再 生 能 源建筑利用方式 ，在系统供冷供热期间 ，土壤 源换 热 器 向周 围 土 壤 持续排 热 或 取 ，在一年 内由于 冬 夏季冷热 负荷 大小与运 行时间不 同 ， 换热器 向地下 排放热量与取热量 并不相等 ，随着年份 的增加土壤出现冷热堆积 ， 土 壤温度呈 明显 升高( 降低 ) ，造成机组性能衰减甚至 停机这 即通 常称谓 的土 壤源 热 泵热平衡 问题。在上海市 ，夏季冷负荷明显 大于 冬 季热负荷 ，制冷时间比采暧时 间长 ，所 以 系统 向地下 放热量 大于 取 热量 ，土壤换热器 四 周 的土 壤温度逐 年升高 ，夏季换热器 内水的运 行温度逐 渐上 升 ， 从 而 引起机组制冷性能衰减。 工 程上 常见的解决土 壤热平衡的措施有：冷却塔调 节、提供生 活热水 、土 壤源优化分组