上海地区地源热泵适用性能研究

一
、
引 言
地 源 热 泵 作 为节 能 环 保 的 可 再 生 能 源 利 用 技 术 ， 可 节 省
建筑 用能特点、负荷特 性、气候条件 、运行模式 、资源 热物性参
数 、占地面积等 多种影响 因素进行研究 分析其适用性能。
空 调 采 暖 能 耗 ， 尤 其 应 用 于 大 型公 共 建 筑 节 能 潜 力 巨 大 ， 在 十 一 五期 间得 到 了快 速 推广 ， 但 应 用 中 出现很 多 “ 土不 服 ” 水 的 适 用性 问题 ，如 不 分 区域 特 性 和 建筑 特 点 盲 目套 用 ，造 成 冷 热 失衡 、能 效 低甚 至 运 行 无法 运 行 等 问题 。 以上 海 为代 表 的华 东 地 区 属 于 夏 热 冬 冷 地 区 ， 夏 季 空 调 制 冷 时 间一 般 为４～５个 月 ， 冬季 采 暖 时 间相 对 较短 ， 且 夏 季空 调 负 荷一 般 大 于冬 季 负 荷 ， 大 型 公共 建 筑 的建 筑 面积 为２ ｍ 万 以上 ， 尤其 是 近 年 随 着 全球 气 候 变 暖， 夏 天 气温 逐 步 增 高， 持 续 时 间增 长 ，极 端 气 温
主 进 行 分 析 。按 照大 型 公 共 建筑 的面 积 ， 以２ ｍ 万 建筑 面 积
作 为计 算 分析 的基 准 （ 表 １ 见 ）。 根 据 不 同 建 筑 类 型 ， 计 算 地 源 热 泵 空 调 系 统 的全 年 累 计 冷 热 负荷 。 冬季 累计 热 负荷 采 用度 日法进 行 估 算 。度 日是
１ ８～２ Ｃ， 夏 季２ ４￣ ２～２ Ｃ。 由于 不 同建 筑用 途 不 同， 室 内设计 ８￣
建筑类型 计 冷 负 荷 （ 累 计 热 负 荷 Ｄ 累计冷热负荷比 累 二 ）
增 多， 一 般 大型 公 共 建筑 夏 季 的 累计 冷 负荷 大 于 冬季 累计 热 负
荷 。而 地 源 热泵 系 统机 理 是 将 地源 作 为 长期 储 能 体， 进 行 冬 季 吸热 夏 季 散 热 的动 态 平衡 ， 因此必 须 确 保长 期 的 散热 和 吸 热 的 冷热 平衡 ，才 能 不 仅 确 保 系统 的可 持 续 长 期运 行 ， 而 且 不 对 】 环境 平衡 造 成破 坏 和热 污 染。
二 、 不 同 类 型 建 筑 的 累计 负 荷 估 算
按 照大 型 公 共 建筑 类 型统 计 ， 主要 为 办公 建 筑 和 商场 建 筑 ， 其次 是 宾 馆 类 建筑 ，其 他 还 有 医院 、 超市 和 展 览馆 等 所
占 比例 相 对 较 少 ， 因此 本 文 以办 公 、商 业 和宾 馆 三 类建 筑 为
省 市 篇
上 海 地 区地源 热 泵适 用 性 能研 究
口 上海市建筑科学研究 院 张伟强 朱伟峰 口 挪宝新能源集 陈建萍 范键兵
本文研 究了地 源热泵在 以上海为代表 的华 东地 区适 用性能 ，对办公楼、商 业建筑 和宾馆酒 店等几类大型公共建筑进行 了空调全年 累计 冷热负荷的理论估算 ，结合上海地 区地源热泵项 目 测试结果分析 ，总结得 出在应 用地源 热泵 时大型公建的负荷特性和适用条件 ；结合上海地区地
一
般 周一 日日间运行 ，ｎ ｌ 较长 。 周 ，Ｈ ｊ］ ＇
系统 需 要 全 天 运 行 ， 但 在 不 同 季 和 日 夜 间 ， 负荷 波 动 幅 度 较 大 。
空调系 统与 能 常采 用夏季 冷却塔冷 水机 组和冬 季锅炉供 室 内常为全 空气 系统 ，夏 季一 般采用 冷却塔 和冷 制冷机 组用 电，供 热水锅炉 采片 其 他形 ｊ 耗 特 点 暖 、 或 者 空 气 源 热 泵 ；主 要 以 用 电 为 主 。 水 机 组 ；用 电 总 量 较 高 。 式能源 。
负荷 特性
冷 热负荷 不平衡 率） Ｘ ￣ ｌ ｌ ｉ － 较小 。
，
商场 全年 冷负荷 较大 ；热 负荷 相对 较小 。
宾馆 建筑需 要２ ｄ ｔ 供应 热水 ，热负荷 ４ｑ ￣ 较大
。
运行 模式
周 一 五 Ｅ间 运 行 ， 夜 问 和 周 六 、周 日全 周 ｌ 天停 运
。
指 每 日平 均 温 度 与 规 定 的标 准 参 考 温 度 的 离 差 。某 日的 度 日数 就 是 该 日平 均 温 度 与 标 准 参 考 温 度 的 实 际 离 差 。依 据 夏 热 冬冷 地 区 居住 建 筑节 能设 计标 准 》 ， 上海 地 区建 筑 冬 季采用以１ ８℃为 基准 的采 暖 度 日数 ＨＤＤ１ ８＝１ ９ ， ６ １ 夏季 采 用
源 热 泵 应 用 资 源参 数 、 不 同 类 型 建 筑 负 荷 特 性 和 冷 热 不 平 衡 情 况 ，分 析 了其 应 用地 源 热 泵 的适
用类型和程度 ，以及不 同类型建筑应用地源热泵的使用条件和限制参数 ，并提 出适用性措施。
因此地源热泵在大型公 建中是 否适用，如何 使用，需要结合
忖 －
刃Ｕ 天
பைடு நூலகம்
）Ｉ － －
Ｔ Ｓ ｃｉ Ｆ ｃｕ ｈｅ ｐｅ ａｌ ｏ ｓ
以２ ６℃为 基准 的空 调度 日数ＣＤＤ２ ６＝１ ４。依 据 采 暖 通 风 与 ６
表５ 各类建 筑单位 面积全年 累计 负荷
空 气 调 节 设计 规 范 表 ３ １ ３ 舒 适 性 空 调 室 内设 计 温 度 冬 季 ．．，
表 １不 同类型 建筑 用能负 荷特 点
建筑 类型 用能 特点 办 公建筑 商 业 建 筑 宾馆建筑
用 能 主 要 以 各 种 办 公 设 备 、 电器 设 施 及 办 有 较 大 的 内 区 ， 室 内 人 员 、 照 明 负 荷 较 大 ， 而 建 主 要 是 人 员 负 荷 ，仝 年 生 活 热 水 需 求 量 公 人员为主 。 筑 围 护 结 构 负荷 所 占 比 例 相 对 较 小 。 较 大。