武汉某办公楼地源热泵能效测评
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测试期间室外平均温度 36.47℃，相对湿 相对湿度 73.53%RH。流量、电量测试记录见
图 3、图 4。根据测试记录分析计算的机组能效 与系统能效分别见表 3、表 4。测试结果表明：
度 58.44%RH；空调区域平均温度 24.22℃，
（1）测试期间冷却水温变化见图 3。工况 一（图 3 左）冷却水进、出口平均温度为 31.2 ℃、34.1℃，温差为 2.9℃；冷冻水进、出口平 均温度为 12.1℃、14.7℃，温差 2.7℃。工况二 （图 3 右）冷却水进、出口平均温度为 30.3℃、 32.4℃，温差为 2.1℃；冷冻水进、出口平均温
35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0
5.0 0.0
13:00
13:40
14:20
冷却出水/℃ 冷冻回水/℃
15:00
15:50
冷却进水/℃ 冷冻供水/℃
图 3 测试期间温度变化曲线（左：工况一，右：工况二）
（4）二机二泵的系统能效 COP 为 2.6（1# 主机两台压缩机工作，2#主机一台压缩机工作）， 一机一泵的系统能效 COP 为 2.4。系统能效=（系 统总制冷量+热回收量）/系统总的输入功率（机 组+水泵）。
2.1 测试 1.测试仪器 测试仪器见表 3。表中仪器经过湖北省计量
测试技术研究院标校。 2.测试方案与测试工况
机组能效限定值及能源效率等级》的二级要求。 （2）地埋管热工性能测试。原始地温 18.7
℃。散热模式：地埋管单位换热量为 61.5～ 60.1W/m 井深（单 U，埋管深度 80m），进水温度 35.35℃，回水温度 31.8～32.4℃。取热运行模 式：35.1～35.9 W/m，进水温度 9.2℃，回水温
（3）1#主机平均性能系数[3]EER 为 3.76 ， 2#主机平均性能系数 EER 为 3.74；1#主机综合能 效为 3.83，2#主机综合能效为 3.81。主机的平均 性能系数低于额定工况下的性能系数。地源热泵 能效比 EER(COP)=实测制冷量（实测制热量）/ 主机实际输入功率；主机综合能效计算式为（制 冷量+热回收量）/主机实际输入功率。
220 219 218 217 216 215 214
13:00
13:40
14:20
图 4 测试期间流量变化曲线（左：工况一，右：工况二）
15:00
15:50
500.0 400.0 300.0 200.0 100.0
0.0 9:22
10:02 10:50 11:30 12:20 14:30
主机
水泵
系统
5.35
972.6
76.4
207.7
204.4
-
-
210.1 207.4
46.3
离心水泵（工频）
流量/m3/h
扬程/m
功率/kW 设计效率/% 转速/r/min 台数
187
32
22
0.72
2490
2
210
48
45
0.72
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110.71Leabharlann 2900245
28
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1
38
28
350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0
0.0
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主机
水泵
14:00 系统
14:10
图 5 测试期间机组及水泵功率变化曲线（左：工况一，右：工况二）
表 3 机组能效
机组 流量 温差 密度 比热容 制冷量 机组功率 热回收量 热回收 EER
负荷提供单身公寓、餐厅卫生热水。全回收 热量机组供应冬季、过渡季节的卫生热水。地源 热泵系统的设备见表 1。从表中可知，冷热源机 组的 COP 值达到《公共建筑设计标准》与《冷水
表 2 设计工况系统能效
系统
设计
热泵系统的制冷能效比
3.21
热泵系统的制热 能效比
部分热回收 全热回收
2.79 3.24
2 测试与全年实际运行分析
AN OFFICE BUILDING IN WUHAN ENERGY EFFICIENCY
EVALUATION OF GROUND SOURCE HEAT PUMP
Hu xianfang Li yuyun Ma yong Huguihua Zhao yazhou
(Wuhan University of Science and Technology, Wuhan,430070)
第二种工况：一机一泵。2#主机、1#冷冻水 泵运行，1-2#地源水泵运行。1#主机冷冻水阀门 关闭，水泵均为工频控制。
3.测点布置
图 2 地源热泵仪器布置图
由于机房外管路及末端系统隐蔽布置，为不 影响办公楼的正常工作，测点布置在机房侧。冷 冻水侧与热水测的流量、温度均布置在母管上。 电量表分别布置在主机、水泵对应的控制柜。测 点布置见图 1。测试系统见图 2。 2.2 测试记录与数据分析
/m3/h /℃ /kg/m3 J/(kg*℃) kW
/kW
/kW
/COP
1#机组 216.3 3.0 999.144
4.186
762.26 202.8
14.0
2.29 3.76
2#机组 216.7 3.0 999.216
4.186
755.48 201.9
14.3
2.30 3.74
5.5
0.71
2900
1
制热 4.68 4.54
备注
过渡季 节开启
1.2 系统 （1）地源热泵系统。为解决土壤源的冷热
平衡，保证地下换热器常年稳定运行，项目的冷 热源系统为热回收型+辅助冷却源复合系统，1 ＃～2＃部分热回收机组为空调采暖系统的冷热 源，3＃为全回收热量机组，主要提供冬季、过渡 季节的卫生热水。夏季提供 7/12℃冷水，冬季 提供 45/40 热水，至空调末端使用；系统同时提 供 50/55℃卫生热水。冷却塔与地源泵串联，当 回水温度高于 35℃（设计工况点），冷却塔运行。 夏天，多余的冷凝热负荷一部分通过冷却塔散发 到大气，另一部分冷凝热
Hu jianguang Lu wenxiong Liu jichao Tang miao Qiu shuang Zhao dian (Wuhan Building Energy Testing Center, Wuhan 430000)
Abstract: Through short-term testing and long-term monitoring of the ground-source heat pump system in
度为 12.7℃、15.7℃，温差 3.0℃。单台机组运 行冷冻水平均流量为 216.7m3/h（图 4 右），高于 机组额定流量 33.8%；两台机组并联运行冷冻水 平均流量为 355.47m3/h（图 4 左），高于机组额 定流量之和的 9.7%。
（2）工况一 ：冷冻水供回水平均温差为 2.7℃，主机负荷率 58.3 %，系统负荷率 55.4 %。 工况二 ：冷冻水供回水平均温差为 3.0℃，主机 负荷率 80.2 %，系统负荷率 72.7%。
cold-winter zone may be higher than the total cooling load, the actual payback period of the incremental
cost is longer than the forecast payback period. We recommend to use three-condition ground source heat pump system in hot-summer and cold-winter zone，so it can eliminate cooling towers and other auxiliary
a office building ,we analyzed the major factors which influence the system efficiency and obtained that the
cooling coefficient of performance in part-load conditions of the heat recovery pump is below to it in rated
operating conditions, the energy efficiency ratio of the heat pump system is slightly higher than the lower
limit(2.4 )of normal units, the actual total of district heating and hot water heating load in hot-summer and
（5）主机耗电量约占 65.75%，系统水泵耗 电量约占 34.25%。工况一冷冻水系统输送系数 22.7 ，工况二冷冻水系统输送系数 29.4。系统 输送系数=系统输送冷量（热量）/水系统（泵） 消耗功率。
365 360 355 350 345
9:22
10:02
10:50 11:30 12:20 14:30
武汉某办公楼地源热泵能效测评
胡先芳 李玉云 马勇 胡贵华 赵亚洲
武汉科技大学 武汉 430070
黄建光 鲁文雄 柳继超 汤淼 邱爽 赵典
武汉建筑节能检测中心 武汉 430000
摘要：通过对某办公楼地源热泵系统的短期测试与长期监测，分析了影响系统能效的主要因素，得 出了该热回收热泵机组的部分负荷制冷性能系数低于额定工况下的制冷性能系数，热泵系统能效比 略高于常规机组系统能效比下限值 2.4，得出了夏热冬冷地区实际累计采暖+卫生热水热负荷有可能 大于累计冷负荷，增量成本的实际回收期高于预测回收期。建议夏热冬冷地区三工况地源热泵系统， 可省去冷却塔及其他辅助冷却系统。 关键词：能效比 地源热泵 冷热平衡
1 系统设计工况
1.1 负荷 建筑物空调冷热负荷[1]。夏季空调逐时冷负
荷综合最大值：主楼夏季冷负荷 1800kW，冬季 热负荷为 1350 kW，卫生热水负荷 400 kW。全 年空调系统动态累计冷负荷为 630000 kWh（6 月 1 日~9 月 30 日），全年空调系统动态累计热 负荷总值：240000kWh（12 月 15 日~3 月 15 日）。
该办公楼是一座集办公、实验、对外接待的 办公大楼。总建筑面积 27242 ㎡，共计 19 层， 地下一层为车库及设备用房(2413.54 ㎡)；1～4 层为实验室用房、单身公寓及餐厅（主楼+裙楼）； 5～19 层为办公用房，其中 9 层为计算机用房。 主楼 1-4 层、5～19 层以及餐厅采用地源热泵 （21000 ㎡）为空调采暖冷热源，地源热泵生产 的热水供应单身公寓、实验室、餐厅及洗手间。 热泵为地埋管地源热泵。裙楼（除餐厅）采用
cooling system.
Keywords: energy efficiency ratio ground-source heat pump balance of hot and cold
作者简介：胡先芳（1987- ），男，在读研究生
VRV 系统空调采暖。文章主要是通过夏季短期测
0 前言
试以及全年长期监测分析讨论地源热泵系统能 效。
表 3 测试仪器参数一览表
序
名称及型号
范围
准确度
1
超声波流量计
DN50～DN700 ±1.0%
2
超声波流量计
DN12～
±1.0%
3
温湿度自记议
－20～60℃ ±0.5℃
4 铂电阻温度测量系 0～100℃ ±0.2℃
5
功率表
0～600V
±0.2%
6
电力谐波分析仪
0～5000A
±0.2%
度 11.5～11.9℃。 （3）井深项目按冬季热负荷 1300kW 进行埋
管，采用竖直双 U 型地埋管，井深 95m，总钻井 数量 289。
（4）系统能效。设计工况下的能效见表 2
根据测试期间，空调冷负荷的大小，分别测 试两种工况。
第一种工况：二机二泵。主机 1#～2#、地源 水泵 1#～2#、冷冻水泵 1#～2#、热水泵 1#运行， 对应的阀门开度 100%，各水泵均为工频控制；
空调累计热负荷+卫生热水累计热负荷约占冷负 荷的 63%。
机组 部分热回收 1#～2#
全热回收
水泵 冷冻水泵 1#、2# 地源泵 1#、2#
地源泵 3# 热水循环泵 2# 热水循环泵 1#
表 1 设备表
螺杆式地源热泵机组（土壤源）
制冷量 制冷输入功率
制冷
制热量 热回收量 制热输入功率
941.9
176
图 3、图 4。根据测试记录分析计算的机组能效 与系统能效分别见表 3、表 4。测试结果表明：
度 58.44%RH；空调区域平均温度 24.22℃，
（1）测试期间冷却水温变化见图 3。工况 一（图 3 左）冷却水进、出口平均温度为 31.2 ℃、34.1℃，温差为 2.9℃；冷冻水进、出口平 均温度为 12.1℃、14.7℃，温差 2.7℃。工况二 （图 3 右）冷却水进、出口平均温度为 30.3℃、 32.4℃，温差为 2.1℃；冷冻水进、出口平均温
35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0
5.0 0.0
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冷却出水/℃ 冷冻回水/℃
15:00
15:50
冷却进水/℃ 冷冻供水/℃
图 3 测试期间温度变化曲线（左：工况一，右：工况二）
（4）二机二泵的系统能效 COP 为 2.6（1# 主机两台压缩机工作，2#主机一台压缩机工作）， 一机一泵的系统能效 COP 为 2.4。系统能效=（系 统总制冷量+热回收量）/系统总的输入功率（机 组+水泵）。
2.1 测试 1.测试仪器 测试仪器见表 3。表中仪器经过湖北省计量
测试技术研究院标校。 2.测试方案与测试工况
机组能效限定值及能源效率等级》的二级要求。 （2）地埋管热工性能测试。原始地温 18.7
℃。散热模式：地埋管单位换热量为 61.5～ 60.1W/m 井深（单 U，埋管深度 80m），进水温度 35.35℃，回水温度 31.8～32.4℃。取热运行模 式：35.1～35.9 W/m，进水温度 9.2℃，回水温
（3）1#主机平均性能系数[3]EER 为 3.76 ， 2#主机平均性能系数 EER 为 3.74；1#主机综合能 效为 3.83，2#主机综合能效为 3.81。主机的平均 性能系数低于额定工况下的性能系数。地源热泵 能效比 EER(COP)=实测制冷量（实测制热量）/ 主机实际输入功率；主机综合能效计算式为（制 冷量+热回收量）/主机实际输入功率。
220 219 218 217 216 215 214
13:00
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图 4 测试期间流量变化曲线（左：工况一，右：工况二）
15:00
15:50
500.0 400.0 300.0 200.0 100.0
0.0 9:22
10:02 10:50 11:30 12:20 14:30
主机
水泵
系统
5.35
972.6
76.4
207.7
204.4
-
-
210.1 207.4
46.3
离心水泵（工频）
流量/m3/h
扬程/m
功率/kW 设计效率/% 转速/r/min 台数
187
32
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0.72
2490
2
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0.72
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2
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110.71Leabharlann 2900245
28
7.5
0.71
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350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0
0.0
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主机
水泵
14:00 系统
14:10
图 5 测试期间机组及水泵功率变化曲线（左：工况一，右：工况二）
表 3 机组能效
机组 流量 温差 密度 比热容 制冷量 机组功率 热回收量 热回收 EER
负荷提供单身公寓、餐厅卫生热水。全回收 热量机组供应冬季、过渡季节的卫生热水。地源 热泵系统的设备见表 1。从表中可知，冷热源机 组的 COP 值达到《公共建筑设计标准》与《冷水
表 2 设计工况系统能效
系统
设计
热泵系统的制冷能效比
3.21
热泵系统的制热 能效比
部分热回收 全热回收
2.79 3.24
2 测试与全年实际运行分析
AN OFFICE BUILDING IN WUHAN ENERGY EFFICIENCY
EVALUATION OF GROUND SOURCE HEAT PUMP
Hu xianfang Li yuyun Ma yong Huguihua Zhao yazhou
(Wuhan University of Science and Technology, Wuhan,430070)
第二种工况：一机一泵。2#主机、1#冷冻水 泵运行，1-2#地源水泵运行。1#主机冷冻水阀门 关闭，水泵均为工频控制。
3.测点布置
图 2 地源热泵仪器布置图
由于机房外管路及末端系统隐蔽布置，为不 影响办公楼的正常工作，测点布置在机房侧。冷 冻水侧与热水测的流量、温度均布置在母管上。 电量表分别布置在主机、水泵对应的控制柜。测 点布置见图 1。测试系统见图 2。 2.2 测试记录与数据分析
/m3/h /℃ /kg/m3 J/(kg*℃) kW
/kW
/kW
/COP
1#机组 216.3 3.0 999.144
4.186
762.26 202.8
14.0
2.29 3.76
2#机组 216.7 3.0 999.216
4.186
755.48 201.9
14.3
2.30 3.74
5.5
0.71
2900
1
制热 4.68 4.54
备注
过渡季 节开启
1.2 系统 （1）地源热泵系统。为解决土壤源的冷热
平衡，保证地下换热器常年稳定运行，项目的冷 热源系统为热回收型+辅助冷却源复合系统，1 ＃～2＃部分热回收机组为空调采暖系统的冷热 源，3＃为全回收热量机组，主要提供冬季、过渡 季节的卫生热水。夏季提供 7/12℃冷水，冬季 提供 45/40 热水，至空调末端使用；系统同时提 供 50/55℃卫生热水。冷却塔与地源泵串联，当 回水温度高于 35℃（设计工况点），冷却塔运行。 夏天，多余的冷凝热负荷一部分通过冷却塔散发 到大气，另一部分冷凝热
Hu jianguang Lu wenxiong Liu jichao Tang miao Qiu shuang Zhao dian (Wuhan Building Energy Testing Center, Wuhan 430000)
Abstract: Through short-term testing and long-term monitoring of the ground-source heat pump system in
度为 12.7℃、15.7℃，温差 3.0℃。单台机组运 行冷冻水平均流量为 216.7m3/h（图 4 右），高于 机组额定流量 33.8%；两台机组并联运行冷冻水 平均流量为 355.47m3/h（图 4 左），高于机组额 定流量之和的 9.7%。
（2）工况一 ：冷冻水供回水平均温差为 2.7℃，主机负荷率 58.3 %，系统负荷率 55.4 %。 工况二 ：冷冻水供回水平均温差为 3.0℃，主机 负荷率 80.2 %，系统负荷率 72.7%。
cold-winter zone may be higher than the total cooling load, the actual payback period of the incremental
cost is longer than the forecast payback period. We recommend to use three-condition ground source heat pump system in hot-summer and cold-winter zone，so it can eliminate cooling towers and other auxiliary
a office building ,we analyzed the major factors which influence the system efficiency and obtained that the
cooling coefficient of performance in part-load conditions of the heat recovery pump is below to it in rated
operating conditions, the energy efficiency ratio of the heat pump system is slightly higher than the lower
limit(2.4 )of normal units, the actual total of district heating and hot water heating load in hot-summer and
（5）主机耗电量约占 65.75%，系统水泵耗 电量约占 34.25%。工况一冷冻水系统输送系数 22.7 ，工况二冷冻水系统输送系数 29.4。系统 输送系数=系统输送冷量（热量）/水系统（泵） 消耗功率。
365 360 355 350 345
9:22
10:02
10:50 11:30 12:20 14:30
武汉某办公楼地源热泵能效测评
胡先芳 李玉云 马勇 胡贵华 赵亚洲
武汉科技大学 武汉 430070
黄建光 鲁文雄 柳继超 汤淼 邱爽 赵典
武汉建筑节能检测中心 武汉 430000
摘要：通过对某办公楼地源热泵系统的短期测试与长期监测，分析了影响系统能效的主要因素，得 出了该热回收热泵机组的部分负荷制冷性能系数低于额定工况下的制冷性能系数，热泵系统能效比 略高于常规机组系统能效比下限值 2.4，得出了夏热冬冷地区实际累计采暖+卫生热水热负荷有可能 大于累计冷负荷，增量成本的实际回收期高于预测回收期。建议夏热冬冷地区三工况地源热泵系统， 可省去冷却塔及其他辅助冷却系统。 关键词：能效比 地源热泵 冷热平衡
1 系统设计工况
1.1 负荷 建筑物空调冷热负荷[1]。夏季空调逐时冷负
荷综合最大值：主楼夏季冷负荷 1800kW，冬季 热负荷为 1350 kW，卫生热水负荷 400 kW。全 年空调系统动态累计冷负荷为 630000 kWh（6 月 1 日~9 月 30 日），全年空调系统动态累计热 负荷总值：240000kWh（12 月 15 日~3 月 15 日）。
该办公楼是一座集办公、实验、对外接待的 办公大楼。总建筑面积 27242 ㎡，共计 19 层， 地下一层为车库及设备用房(2413.54 ㎡)；1～4 层为实验室用房、单身公寓及餐厅（主楼+裙楼）； 5～19 层为办公用房，其中 9 层为计算机用房。 主楼 1-4 层、5～19 层以及餐厅采用地源热泵 （21000 ㎡）为空调采暖冷热源，地源热泵生产 的热水供应单身公寓、实验室、餐厅及洗手间。 热泵为地埋管地源热泵。裙楼（除餐厅）采用
cooling system.
Keywords: energy efficiency ratio ground-source heat pump balance of hot and cold
作者简介：胡先芳（1987- ），男，在读研究生
VRV 系统空调采暖。文章主要是通过夏季短期测
0 前言
试以及全年长期监测分析讨论地源热泵系统能 效。
表 3 测试仪器参数一览表
序
名称及型号
范围
准确度
1
超声波流量计
DN50～DN700 ±1.0%
2
超声波流量计
DN12～
±1.0%
3
温湿度自记议
－20～60℃ ±0.5℃
4 铂电阻温度测量系 0～100℃ ±0.2℃
5
功率表
0～600V
±0.2%
6
电力谐波分析仪
0～5000A
±0.2%
度 11.5～11.9℃。 （3）井深项目按冬季热负荷 1300kW 进行埋
管，采用竖直双 U 型地埋管，井深 95m，总钻井 数量 289。
（4）系统能效。设计工况下的能效见表 2
根据测试期间，空调冷负荷的大小，分别测 试两种工况。
第一种工况：二机二泵。主机 1#～2#、地源 水泵 1#～2#、冷冻水泵 1#～2#、热水泵 1#运行， 对应的阀门开度 100%，各水泵均为工频控制；
空调累计热负荷+卫生热水累计热负荷约占冷负 荷的 63%。
机组 部分热回收 1#～2#
全热回收
水泵 冷冻水泵 1#、2# 地源泵 1#、2#
地源泵 3# 热水循环泵 2# 热水循环泵 1#
表 1 设备表
螺杆式地源热泵机组（土壤源）
制冷量 制冷输入功率
制冷
制热量 热回收量 制热输入功率
941.9
176