北京昌平北七家地源热泵系统工程实例介绍

楼洪波 李永泉

（北京市华清集团）

摘要：地源热泵系统是一种典型的节能、环保、高效的新能源技术，它充分发挥了浅层岩（土）体的储冷蓄热作用，以此来实现对建筑物的供暖和制冷。本文通过工程实例——中国人民武装警察警卫部队培训基地空调系统改造工程，来介绍地源热泵系统的设计及运行情况分析。

地源热泵系统不受地域和水文地质条件的限制，基本上所有的地区都可以应用，但是，由于各地地层结构的不同，在钻凿换热孔的难易程度上也有所差异，就北京地区来说，海淀北部、朝阳区、昌平区、顺义南部、通州、大兴南部等地区的地层颗粒较细，不宜抽取地下水，但在该地区换热孔施工容易，相应的成孔费用较低，较适合采用地源热泵系统，而山区及山前地区，由于为岩石地层或为颗粒粗大透水而不含水的松散层，钻孔费用相对较高，地源热泵系统的使用受到限制。

1 项目概况

中国人民武装警察警卫部队培训基地位于北京市昌平区北七家镇，现有总建筑面积约为36万m2。原冬季供暖及生活热水由三台1400kW的燃气锅炉提供（燃料为液化气），夏季采用3台150冷吨（2用1备）的冷水机组提供夏季制冷，夏季的空调面积为18345m2。全年仅燃气费用为200多万元。为了解决价格昂贵的燃气问题，决定将原来的燃气锅炉系统改为地源热泵供热及空调系统，同时改系统还可以满足1200人的洗浴用水及游泳池的加热。

本项目于2005年6月开工，于2005年11月初竣工并正式投入使用。

2 系统方案介绍

本项目采用垂直埋管式的地源热泵系统来提供所有建筑的冬季供暖和夏季制冷、以及全年生活热水和游泳池用水的加热，其中夏季本系统可采用热回收的方式免费提供生活热水。

21 机房热泵机组选型

本项目根据培训基地实际情况，综合考虑各负荷的特点，选择意大利克莱门特BH/ESRHH3903型螺杆式地源热泵机组2台（其中1台为全热回收机组），BE/SRHH4004型螺杆式地源热泵机组1台。系统总制热量为3701kW，总制冷量为3197kW，其中BH/ESRHH3903型热泵机组为高温热泵机组，主要考虑目前基地末端有部分暖气片系统，同时提供生活热水及游泳池加热。BE/SRHH4004型热泵机组为风机盘管系统提供冬季供暖。

22 机房系统全年运行方案

冬季：3台热泵机组以制热工况运行，可以满足培训基地冬季供热总负荷的需求。其中生活热水的加热由全热回收机组来提供，该机组制生活热水的同时也为建筑提供采暖，在生活热水和供暖同时运行的情况下，生活热水优先制取。

夏季：3台热泵机组以制冷工况运行，提供建筑制冷，可以满足警卫局培训基地建筑制冷总负荷需求。其中全热回收机组在供冷的同时，通过吸收空调系统中的废热来制取生活热水。

春、秋过渡季节：该季节建筑不需要供暖和制冷，但需要加热生活热水和游泳池，由1台全热回收机组配以蓄水罐来提供生活热水。同时由于该机组为全热回收机组，具有双冷凝器，也可用来对游泳池进行加热。

23 室外换热孔设计

为确切了解换热孔区域的地质情况，2005年5月华清公司在场区内钻凿了换热勘探试验孔，对项目区内进行了地质勘查，并进行了土壤的热物性测试。并根据测井资料以及区域地质、水文条件情况，进行室外换热孔的设计。本项目钻凿室外换热孔348个，孔径均为150mm，单孔深度150m。每个孔下入4根Φ32mm换热管（双U管），孔间距为5m，采用正方形布置，所有换热孔布设于足球场下面，总占地面积约为8000m2。

换热孔钻好后，下入4根Φ32mm换热管。管与管的间距为40mm，采用管卡固定，管卡间距为5m。

换热孔之间的水平联结管采用直埋的方式，埋设深度为地面以下16m。管材为HDPE管，主管管径为Φ110mm。换热主管采用同程铺设的方式。每一组为15个孔左右。最终所有换热孔内的换热管都汇合成D315mm的主管（HDPE管），然后再经DN300mm（无缝钢管）室外主管与机房相连。

3 系统运行情况

中国人民武装警察警卫部队培训基地地源热泵设备改造工程于2005年11月15日正式投入运行，经过了2005年到2006年一个完整采暖季的运行，效果良好。各房间室内温度可达到20～24℃（末端为风机盘管），生活热水供水温度为48℃左右，空调系统供水达48℃。运行费用较以前采用液化气锅炉供暖大为降低。

系统自2005年11月中旬开始调试运行，在采暖季每天平均总耗电量约为11000kW·h，实际电费平均为060元/kW·h，则这段时间警卫局培训基地每天的采暖和卫生热水运行费用约为6000元。采暖季系统运行120天的总费用约792万元（含全年生活热水，约1200人洗浴）。单位建筑面积系统采暖（含卫生热水）直接运行费用：220元/m2，其中生活热水费用约为7元/m2。

4 结束语

随着2008年北京奥运会的日益临近，中国政府也加快了新能源技术开发应用的脚步，近日北京市发展和改革委员会办公室等市属九个政府部门联合印发的《关于发展热泵系统的指导意见》，意见中明确指出“热泵系统是利用低温热源进行供热制冷的新型能源利用方式，与使用煤、气、油等常规能源供热制冷方式相比，具有清洁、高效、节能的特点。因地制宜发展热泵系统，有利于优化我市的能源结构，促进多能互补，提高能源利用效率。”

在2006年1月1日正式颁布实施的《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005，规范了地源热泵系统的设计、施工和安装，在技术方面给地源热泵系统的成功实施上了一道保险。

地源热泵系统以其环保高效、节能节资等优点日益受到暖通行业的重视和关注，在能源紧缺的今天，发展清洁能源是大势所趋、是能源结构调整的必经之路，地源热泵系统一定会在这种大环境下大放异彩，发挥其重要的作用。

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