一，介紹

雖然地源熱泵系統近年來得到了廣泛的推廣，但由于其設計和施工較為復雜，缺乏連續，完整的運行監控數據，大部分施工單位甚至設計人員對該系統的運行依然存在持懷疑態度。我們采用完善的自動控制系統和數據來監測濟南舒適住宅區的地源熱泵系統，分析項目的運行數據，為地面的比較優設計和可靠運行提供基礎數據支持地源熱泵系統。設計參考。

地源熱泵是利用清潔電力幫助我們實現供暖和空調的有效性，以取消中小型燃煤鍋爐的污染充分準備。在大型火力發電廠中，為了方便使用先井的技術和設備，這不僅可以提高能源的利用率，還可以嚴格集中有害氣體，二氧化硫，氮氧化物等有害氣體大大減少排放，也有效改善了城市的大氣環境做出了貢獻。

地源熱泵能量是淺地殼（200m以下）儲熱，是可再生能源。夏季熱泵將多余的熱量釋放到地下巖石儲存中，冬天再從地面抽出到內部。這樣，熱泵進一步充分利用地下巖石作為再生器，能源循環利用，是建筑空調新技術的可持續發展。

地源熱泵管是巖土，地下水面主要是低溫熱源，由水源熱泵機組，地熱能交換系統，建筑系統組成的空調和熱水設備，以下介紹地源熱泵管設計應遵循的原則：地源熱泵管在設計中對每個工程進行綜合分析，設計規模應適當。并與用戶保持全面的聯系，充分了解用戶的需求。準確計算冷熱負荷，看設備增加是否增加，為什么要增加，可以滿足要求。單元進水口必須設置過濾器凈化裝置，每個單元都設置水開關。確定地源系統程序，鉆井，埋地等智能化計算，確保冬季和夏季負荷平衡，使單位在比較佳條件下運行。

二，項目簡介

該項目是濟南市西部高端住宅區，總建筑面積88272.53平方米，總面積62071.03平方米。系統方案：采用地源熱泵+燃氣鍋爐復合系統加熱，燃氣鍋爐達峰值。系統總熱負荷約2172KW，總冷負荷約1380KW。

三，系統設計

系統空調在夏季運行90天，每天24小時運行;冬天運行120天，每天24小時運行?？紤]到地下冷熱平衡問題，項目選用兩臺螺旋式地源熱泵機組+1臺灣460KW燃氣鍋爐。地源熱泵機組單機冷卻能力880KW，單熱943KW。

該項目位于巖石的地質層，由于鉆井成本較高，雙管U32垂直管的設計?？紤]到地下冷熱平衡問題和可鉆區域的面積，設計鉆井距離為5m×5m，鉆削半徑為0.075m，鉆深為120m。

該系統首次在2014-2015年采暖季節設計，冬季用戶側設計的回水溫度為45攝氏度/ 40攝氏度;掩埋邊設計為回水溫度：7攝氏度/ 4攝氏度;使用自主知識產權源熱泵綜合設計軟件GS1.0“為地下熱交換器的設計，計算了地下熱傳輸總長度43440米。

四、引進自動控制系統

項目自動化系統采用分布式計算機控制系統，控制器為西門子可編程邏輯控制器（PLC），現場采用PROFIBUS總線。 熱泵機組和智能儀表通過RS485總線和控制系統進行通訊，讀取船員和設備的操作信息。 控制器可以獨立于中央計算機運行，到24小時空調自動控制系統，實現連續數據記錄功能。 管理員系統人機界面友好，功能齊全，操作員無需的電腦培訓，即可完成操作。

通過自動控制系統，更好地發揮地源熱泵系統的優勢，空調系統實現管理簡單，維護方便，比較大限度節約成本，達到運行的目的。

自動控制系統可以完成本地顯示器的溫度，流量，壓力，局部溫濕度等功能。泵狀態，故障，手自動狀態，本地顯示的運行時間;熱泵單元狀態，故障，運行時間和操作本地顯示參數;冷熱統計系統，地下采暖統計;系統報警和用戶登錄信息查看;歷史數據曲線存檔和歸檔;系統實時COP和平均COP計算;系統一鍵啟動和停止并運行時間設置;燃氣鍋爐和熱泵機組系列并聯控制;根據負荷的大小，自動增加熱泵和燃氣鍋爐的數量;泵頻率自動控制和手動設置;地下頻率自動控制和手動設置;加熱器溫度監控; GPRS數據遠程和遠程協助功能。

五，項目運作情況

下圖顯示了項目監控數據曲線的實際運行情況，截至2014年11月20日至2014年12月3日，系統運行調試期間，數據波動較大，選擇正常運行時間段（2014年12月4日至2015年3月2日）實際運行的加熱數據分析（其中只有開源熱泵機組加熱）。

5.1來源側的供水和返回溫度變化

分析圖2和表1可以看出：

1，為了達到節能的目的，地源側循環泵采用變頻控制。整個供暖季供回水溫差基本保持在2.5攝氏度，此時地源側循環泵頻率在38HZ?在42Hz之間，節能效果明顯。如果把地源循環泵頻率上調，供回水溫差會變小，供回水溫度會上升。

2，整個供暖季的供回水溫度保持在10攝氏度/ 4攝氏度范圍之間，與設計值基本一致。在地源熱泵系統運行期間，地源側供回水溫度均在正常范圍內波動。

5.2地源側負荷變化

由圖3可得，除去由停機或斷電引起的異常情況，前期（1月15日之前）換熱量平均值600KW，后期（1月15日之后）換熱量平均值約為450KW。

土壤溫度變化分析

本項目共設置了兩座地熱試井。 1＃中沒有U形管，溫度傳感器直接測量土壤溫度。 將＃2井放置U形管，溫度傳感器測量U型管壁的溫度。 加熱季節土壤溫度如下。

從圖4和表2可以看出，

1，由于＃2井的溫度直接在U型管壁溫度附近測量，溫度下降較大。

2，從上表和曲線分析，土壤溫度變化在正常范圍內波動。

5.4用戶端返回水溫變化

從圖5和表3可以看出分析：

自12月以來，供水側供水溫度一直保持在38?41（回水面）/ 42?45（供水側）的穩定范圍，與設計值基本一致。

5.5用戶端加熱負載變化

用戶端的平均負載在早（1月15日之前）為750KW，用戶端的平均負載在后期（1月15日以后）為550KW。

5.6室內熱環境和系統性能分析

5.6.1室內熱環境監測

對住宅區的室內溫度進行監測和記錄。根據測量結果，該項目的冬季溫度約為23攝氏度，符合設計和規格要求。

5.6.2系統性能分析

系統平均性能系數COP = Q / P

（KW / h）P系統總功耗（KW / h），包括熱泵主機功耗，泵功耗。計算后，冬季運行期間系統平均COP為3.15。

第六個結論

1，從源頭到源頭的冬季和用戶側的回水溫度變化等參數，地源熱泵系統，整體運行平穩正常。

2，正常運行（計算從12月4日到3月2日）室內實際供熱1326196.56kw / h，從地面熱交換器側熱端1063609.64kw / h，系統功耗420375.00kw / h，平均系數是3.15，與大多數類似的項目在更高的范圍。

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更多別墅地源熱泵知識請參見：

《地源熱泵：市場概況及系統運用的問題與解決方案【第二章】（part1）》

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