從石家莊供暖系統選擇看地源熱泵與熱水地暖的結合

安苑小區工況介紹

安苑住宅小區是經河北省計委批復立項的一個大型經濟適用住房項目，由石家莊市經濟適用住房發展中心承建。小區規劃總用地36公頃，總建筑面積33.43萬 平方米，可向社會提供精品住宅3000余套。小區的開發建設將對提升城市形象，加快東南分區城市化進程，帶動城市經濟繁榮有不可估量的影響。該項目共分兩 期建設，一期項目已于2007年12月相繼向業主交付鑰匙。

安苑住宅小區位于石家莊市城市發展主方向——東南方向，按城市總體規劃，該小區處在城市的副中心。由于無市政供熱設施，加上熱泵具有多項優點，所以該小區規劃將熱泵作為熱源，其中部分樓房采用水源熱泵，部分樓房采用地源熱泵，戶內采暖系統形式為低溫熱水地面輻射采暖。

地源熱泵技術

地源熱泵技術誕生于20世紀80年代中期。該技術巧妙地利用了儲存在大地表層中的熱能，冬季從地下提取熱量，夏季把建筑中的熱量又存入地下，從而提供冬夏 兩季采暖和制冷所需要的能源。與其他能源相比，這種能源的利用顯然非常節能——要想產生100%可利用的熱能，一般的采暖鍋爐需要110%至120%的初 級能源(燃油或燃氣)，并且這種資源是不可再生的，燃燒后還要造成環境污染。而地源熱泵系統正好相反，產生同樣數量的熱能，它僅需要1/4的電能，其他3 /4的能量來自大自然中免費的可再生能源。地源熱泵包括一個土壤耦合地熱交換器，該交換器要么水平地安裝在地溝中，要么以U形管狀垂直安裝在豎井之中。不 同管溝或豎井中的熱交換器成并聯連接，再通過不同的集管進入建筑中與建筑物內的水環路相連接。在液體溫度較低時，系統中需加入防凍液，北方地區應用時應特別注意。

現場勘測

在決定使用地源熱泵之前，相關部門對現場情況資源進行了準確詳實的了解。雖然一些地區安裝地源熱泵可能會因為一些特殊情況增加設備或安裝的成本，但大部分地區是適合安裝的。根據工程慣例，對任何地點適應性的評估都應充分考慮當地地質的狀況，包括松散土層在自然狀態和負載后的密度，含水土層在負載后的狀況， 巖石層巖床的結構等。

根據地質報告，相關方面對地源熱泵系統進行了評估。這些在工作開始時對當地情況進行的鑒定，能夠確保設計期間避免遇到潛在的復雜的問題，同時設計部門也需要上述資料，以便選擇最合適的鉆孔和挖掘設備，并且可以節約大量時間和經費。

方案選取

在現場勘測結果的基礎上，確定熱交換器的布置方式：是采用垂直豎井布置方式還是水平布置方式。對此，現場可用地表面積是一個必須考慮的因素。

在預布置時，各豎井的間距定為4.6米左右，這是為保證在大多數情況下各豎井間的相互熱干擾和(或)長時間后的熱積聚可以忽略不計，也可以保證此后確定的豎井的各種參數滿足設計要求。

雖然雙U形管/豎井構造的熱交換器比單U形管/豎井構造的熱交換器每噸需要更多管道，但綜合評估表明：因少鉆豎井而節省的費用完全可以補償由于管道數量的增加而增加的費用。

并聯管道垂直式熱交換器與串聯管路垂直式熱交換器相比，U形管管井可以更小，從而可以降低管路費用、防凍液費用。由于較小的管路更容易制作，人工費用也可能減少。而且U形管管徑的減小使豎井直徑也相應變小，鉆孔費用也能相應降低。并聯管路熱交換器同一環路集管連接的所有豎井的傳熱量是相同的，而串聯管路熱交換器每個豎井的傳熱量是不同的。

垂直式土壤熱交換器的數量取決于建筑物的負荷。建筑物負荷是建筑物類型、大小、位置、內部負荷(即設備使用發熱、照明、人體發熱)、室外空氣滲透、太陽輻射得熱、維護結構和通風情況的函數。其他影響土壤熱交換器數量的因素還有平均土壤溫度、覆蓋層(土壤)和巖石多少、地下各層得熱傳導系數、熱泵效率和熱交 換器管路大小。

地源熱泵與熱水地暖相結合的優點

地源熱泵系統的室外設備非常少，而且機房可布置在地下室，節省了高昂的維護和保安費用。沒有屋頂設備，也就沒有屋頂承重、修飾或擋光的問題，外部噪聲大大降低，并且建筑整體美感也得到了很好的保持。

住宅小區采用地源熱泵還有一個重要原因——會給開發商帶來很大的益處。采用地源熱泵的好處，對那些沒有市政供熱的小區尤其明顯。而有市政供熱的小區也可采用地源熱泵。這一方面是因為市政供熱接口費相當昂貴：住宅一般為40元/平方米，而且政府已出文件，禁止開發商向業主收取暖氣集資費。另一方面，地源熱泵運行費用較低，而且政府還未出臺文件具體規定以熱泵為熱源的小區居民冬季采暖費收取值。目前該類業主交納的采暖費也和市政采暖相同，即采暖期(4個 月)18.4元/平方米。這樣，物業公司可以獲得一些收益。在安苑小區，戶內采用的供暖方式為低溫熱水地面輻射采暖。由于地源熱泵的出水溫度一般是 50℃-60℃，正好滿足低溫熱水地面輻射供暖系統不高于60℃的要求，無需增加換熱設備，可大大減少投資，這也是二者聯合應用的最大優勢。

本文來源于：地源熱泵網