北（běi）京市某學校（xiào）地源熱泵空調工（gōng）程冬季運行的現場實（shí）測顯示（shì），“太（tài）陽能+地源熱泵+水地（dì）暖”是一種理想的供暖係統。

工程概況

該工程規劃總（zǒng）占地（dì）麵積為71322平方米，其中（zhōng），規劃建設用地麵積（jī）為57332平方米，規劃（huá）總（zǒng）建築（zhù）麵積35800平方米，由中小學教學樓、實驗樓（lóu）、小禮堂、公寓（yù）樓、食堂、體育館和附（fù）屬用（yòng）房等建築組（zǔ）成。

該（gāi）工程選用地源熱泵係統（tǒng）作為所（suǒ）有建築（zhù）物末端能量釋放係統用冷（lěng）熱源，除體育館、教師公寓和食堂外（wài），各建築物隻需要冬季采暖熱源，不（bú）需要夏季製冷冷源。設計地源熱泵（bèng）係統夏季提供7～12℃冷凍水，冬季（jì）提供45～40℃空調、采暖用熱水。

該工程地源熱泵（bèng）係統的冷設計（jì）負荷為5892KW，該工程地源熱泵係統的熱設計負荷為2499.84KW。

該工程教學樓、學生（shēng）宿（xiǔ）舍、小禮堂（táng）和體育館采（cǎi）用水地暖（nuǎn），教師宿舍、食堂采用風機盤管，體育館采用（yòng）風機盤管和全熱交（jiāo）換空調機組。

該（gāi）工程（chéng）地埋管係（xì）統冬季（jì）吸熱熱（rè）負荷大約1875KW，夏季放熱熱負荷大約707KW。

該工程冬季調試運行現場實測和情況分析（xī）

一、調試運行現場（chǎng）實測

該工程（chéng）於2007年10月25日開始調試運行，地埋管循環水穩（wěn）定溫度為13.6℃，11月（yuè）1日調試完畢，並開（kāi）始給建築物供暖。

調試運行一個月後，係統運行現狀如下：

2007年（nián）12月5日至15日，兩台主機同時運行4個小時後，地下埋管換熱器平均（jun1）進水（shuǐ）溫度為3℃左右，平均出水溫度為7℃左右，出現（xiàn）機（jī）組（zǔ）的低溫保護自行停機，此時末端平均進水溫度為32℃左右，平均出水（shuǐ）溫度為28℃左右，各房間溫度均能達到設計要求。

2007年12月16日至20日，兩（liǎng）台主機同時運行3個小時後，地下埋管換熱器平均進水溫度為3℃左右，平均（jun1）出水溫度為6.5℃左右，出現機組的低溫保護自行停機，此時末端平均進水溫度為30℃左右，平（píng）均（jun1）出水溫度為（wéi）26℃左右，此時風機盤管送出的風溫度（dù）達不到設計要求，低溫水地板（bǎn）輻射采（cǎi）暖部分房（fáng）間溫度也不能達到（dào）設計要求。

2007年12月31日調試發現兩台主機根本無法正常開（kāi）啟，zui後通（tōng）過增大地下埋管換熱器水流量，兩台熱泵主機能同時運行3個（gè）小時左右，地下埋管換熱器平（píng）均進水溫度為3℃左右，平均出水溫度為6℃左（zuǒ）右，維持5天後，機組（zǔ）的低溫保護自行停機，此（cǐ）時末端平（píng）均進（jìn）水溫度為27℃左（zuǒ）右，平均出水溫度為（wéi）23℃左右，各房（fáng）間溫度均不（bú）能達到設計要求。

2008年1月5日，通（tōng）過開啟一台熱泵機組，同時調節關（guān）斷不使用的房間和樓層（céng），分時段和功能供給公寓食堂（中午和晚（wǎn）上（shàng））和（hé）教學樓，此時地下（xià）埋（mái）管換熱器平均進水溫度為3.5℃左右，平均出水溫（wēn）度為6.7℃左右，末端平均進水溫度為32℃左右，平均（jun1）出水溫度為28℃左右，房間溫度有所改善。

二、調試運行現場實測情況分析

從以上（shàng）調（diào）試運行現場實測（cè）情況可以看出：該工（gōng）程由於沒有經過夏天運行直接從冬季（jì）開始投入使用，也由（yóu）於在該工（gōng）程場區的水（shuǐ）文（wén）地（dì）質以及地層熱物性參數（shù）條件下地埋管換熱器大麵積集（jí）中布置，地源熱泵從大地提取熱量，地埋管換熱（rè）器周圍岩土體溫度逐漸降低，取熱條件逐漸惡化，進入地源熱泵機組的傳熱介質溫度降低，帶來地源熱泵機組性能係數的降低，導致地源熱泵機組zui後經常停機保護，不能正常運行，不僅影響地源熱泵係統的供熱效果，也降低了地源（yuán）熱泵係統的整體節能性，特別是該工程冬、夏季逐時動態負荷相差甚遠（yuǎn），即冬季供暖時從地下取熱的累計熱量遠大於夏季空調時（shí）釋（shì）放到地（dì）下的累計熱量，也（yě）就是（shì）負荷（hé）總量變化特征是（shì）累積取熱型（xíng），這就意味著地埋管（guǎn）換熱器周圍（wéi）岩土溫度逐年下降，zui終將不能運行，調整的關鍵措施是增加排熱（rè）。

該工程采用地（dì）源熱泵與低（dī）溫地板輻射供暖和風機盤管聯合運行方式。低溫地板輻射供暖是一種利用建築物內部地麵進行采暖的係統（tǒng），該係統以整個或部分（fèn）地麵作為散熱麵，其地（dì）板散熱麵主要（yào）以輻射熱的形式（約占總熱量的61.25％）向室內散熱。低溫地板輻射采暖係統與傳（chuán）統的散熱器供（gòng）暖形式相（xiàng）比，一個突出特點是熱（rè）媒溫度低，熱媒溫度要求僅（jǐn）在30℃～60℃之間，而（ér）風機盤管要（yào）求的供水溫度（dù）不低於40℃，此時送出的風溫度才能達到要求（qiú），而且地麵填充（chōng）層的蓄（xù）熱（rè）結構增加了係統（tǒng）的熱惰性（xìng）。在該工程的調試中發（fā）現：如果低溫地板輻射（shè）供暖供水溫度為40℃，熱泵主機比平（píng）時上班時間需提前約1小時開啟，室內方能達（dá）到設計溫（wēn）度，而風機（jī）盤管（guǎn）不需要（yào）提前開啟，室內溫度就能達到要求（qiú）；如果低溫地板輻射供暖供水（shuǐ）溫度為35℃，熱泵主機比平時上班時間（jiān）需提前約3小時開啟，室內方能達到設計溫（wēn）度，風機盤管送出的風不能達到設計效果；如果低溫地板輻射供暖供水溫度為30℃，熱泵主機比平時上班時間需提前約6小（xiǎo）時開啟，室內方能達到設計溫度，而風機盤管送出的風感覺很冷。以上室外溫度均為-9℃。地源熱泵主機要率提供高（gāo）於40℃的低溫熱水，地（dì）埋（mái）管換（huàn）熱器（qì）相應要提供（gòng）較高的（de）供水溫度，但根據土壤源熱泵運行特點，宜采用間歇運行方（fāng）式，使土壤溫度（dù）場能得到有效恢（huī）複，從而提高熱泵的（de）製冷（製熱）係數。低溫地板輻射供暖的持續性和土壤源熱泵運行的（de）間歇性在經濟合（hé）理的條件下如何很好地耦合而協調工作是地埋管（guǎn）換熱器設計的關鍵環節。

太陽能作為地源熱泵輔助熱源（yuán）改造方案

一、改造方案的（de）依據

1．該工程豎直地埋管區域土壤環境溫度自然恢複周期長

2008年5月6日，從地埋管穩定（dìng）10小（xiǎo）時循環水（shuǐ）溫度中觀測到地（dì）埋管中水的溫度為（wéi）10.1℃。正常運行的地源熱泵係統通常具備（bèi）一定的恢複期，這個恢複期實（shí）際為大地自然調節能力的表現，但這種調節能力已受到負荷時間（jiān）和負荷總量的限製，該（gāi）工（gōng）程從土壤吸收熱量遠遠超過大（dà）地的自然（rán）調節能力，為了係統的正常運行，必須增加輔助熱源。

2.豎直地埋管換熱器布置太集中

由於豎直地（dì）埋（mái）管換熱器布置太集中，埋管中心區域四麵均有熱幹擾，又由（yóu）於低溫水地板輻射采（cǎi）暖的連（lián）續性，原埋管間距不能滿（mǎn）足地源熱（rè）泵主機的連續運行（háng），而（ér）且當埋（mái）管區域土（tǔ）壤環境溫度下降到一定程度，中（zhōng）心區域的豎（shù）直地埋管換熱器無法從外界獲取熱（rè）量，有效地埋管換熱器數（shù）量相對減少，這更加需要增加輔助熱源在不采暖（nuǎn）的季節向地埋管區域土壤蓄熱，從而適當提高（gāo）地埋（mái）管區域土壤溫度，提高主機運行效（xiào）率。

3.熱泵（bèng）機組要（yào）提供該係統（tǒng）聯合運行的溫度

要同時滿足低溫地板輻射采暖所要求的供水溫度和風機盤管要求的供水（shuǐ）溫度，就（jiù）必須要求熱泵機組提供不低於40℃供水溫度，也就是要求地埋管換熱器要有較（jiào）高的供水溫度和地埋管區域（yù）的土壤要有較高的溫度。這就要求（qiú）地埋管區域的土壤必（bì）須從外界獲（huò）取滿足冬季使用