九华山庄二期土壤热泵蓄冰工程介绍

九华山庄二期

土壤热泵/蓄冰工程介绍际高集团有限公司陈凤君

随着中国经济的崛起，能源问题已成为发展的瓶颈，寻找新的能源来减少对一次能源的依赖，减少对环境的破坏和污染，以成为必须解决的问题。地源热泵技术作为绿色、再生能源技术，在世界上已得到广泛应用，在中国也正在越来越多的应用于各类工程上，并取得了很好的效果。其中成功案例之一是----九华山庄土壤源热泵/蓄冰工程。

一、工程概况二、冷热源设计方案三、冷热源系统方案的优化与选择四、冷热源设计方法五、地下换热器施工关键问题及解决措施六、调试及运行七、测试结果及分析八、节能效果一、工程概况北京九华山庄二期酒店工程位于北京市昌平区，是一家涉外四星级、庭院式度假酒店，建筑面积共计131262m2，地下一层，地上十三层，建筑高度为55.2m。

工程外景二、冷热源设计方案本工程冷热源系统采用土壤热泵复合式系统，冬夏季基本负荷由土壤热泵系统承担；峰值负荷冬季由汽水换热系统承担，夏季由冰蓄冷系统承担。（一）系统形式夏季系统形式

冬季系统形式

土壤热泵系统原理地球内部的温度深度（千米）温度（℃）地球是一个巨大的能量储存体，据计算，地球陆地以下五公里内，15摄氏度以上岩石和地下水总含热量达1.05E25焦尔，相当于9950万亿吨标准煤。按世界年耗100亿吨标准煤计算，可满足人类几万年能源之需要.

因而，地热能是一种非常有前景的能源形式工作原理：土壤热泵是利用了地表浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。热量可以以一个较低的速度从地底抽取，温度通过热泵增加，然后热量被用到取暖系统中,对于每KWh的热输出只需要0.25~0.3KWh的电力来控制该系统。对于夏天的制冷作用这种系统正好反过来利用，来自建筑物热量可以回灌到地下土壤热交换器系统，以进行非常高效的空间冷却。冰蓄冷系统原理冰蓄冷空调就是在夜间电网用电低谷时间，同时也是空调负荷很低的时间，制冷主机开机制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来；待白天电网高峰用电时间，同是也是空调负荷高峰时间，再将冷量释放出来满足高峰空调负荷的需要。因此，冰蓄冷空调就是通过转移制冷设备的运行时间，利用低谷时的廉价电，减少峰值电负荷，达到移峰填谷、使用户节省大量运行费用的目的。（二）主要设备

1、土壤热泵系统：选用五台热泵机组，单台制冷量为1251KW，单台制热量为1423KW；地下换热器的数量为700个。2、蒸汽系统：汽水换热器2台，单台装机容量为2100KW。3、冰蓄冷系统：双工况主机采用三台螺杆式双工况机组，单台制冷量1192kw，制冰量821kw。蓄冰盘管采用U型盘管，共936片，分别装在6个箱形基础内。三、冷热源系统方案的优化与选择

该项目周边无城市供暖管网，同时本着绿色、环保、节能的思想，经多方论证，拟选择土壤热泵系统，并通过两种方案比较确定最终系统形式。1、全部采用土壤热泵系统：按满足峰值负荷需要设计土壤热泵系统；2、复合式系统：土壤热泵系统仅承担基本负荷，峰值负荷由其他冷热源来补充。1、全部采用土壤热泵系统1.1系统性价比低

与复合式系统相比，全部采用土壤热泵系统地下换热器数量会大量增加，系统初投资会提高35~40%。而峰值负荷出现的时间不足全年运行时间的10%，超过80%设计负荷所出现的时间也并不长，只有全年运行时间的25%。这样使得系统初投资高、利用效率低。

1.2系统调节能力差，热平衡无法保证。本工程中夏季空调所需要的冷量要比冬季供暖所需的热量大得多。如果负荷全部用土壤热泵系统承担，夏季空调向土壤排放的热量远大于冬季供暖时所提取的热量,那么长期运行结果势必使土壤温度越来越高,右图模拟了25年来温度的变化情况。2、复合式系统2.1仅从地下热平衡方面考虑：按冬季负荷选择地下换热器，夏季采用冷却塔补充的方式。2.2从初投资、回收期和系统安全性考虑：冬季采用“地下换热器+蒸汽换热”方式，蒸汽换热来承担峰值负荷；夏季采用“地下换热器+冷却塔”方式，地下埋管多少由冬季基本热负荷来确定，超出冬季从土壤吸热量的那部分夏季排热量由冷却塔来提供。2.3本工程复合式系统组成：夏季土壤热泵系统承担峰值负荷的48%，其余52%由蓄冰系统来承担，融冰系统提供冷量占峰值冷负荷的25%。冬季土壤热泵系统承担峰值负荷的60%，其余40%由蒸汽换热器来承担。四、冷热源设计方法冷负荷1、负荷计算

热负荷影响虽蓄冰唤量的追因素：电价收政策建筑罢物功坝能运行腿方式夜间种负荷在原永设计梳初期是，我拖们先逮后根摆据工法程功址能及势负荷果分布么情况杏做出帆了不山同蓄案冰量咳情况吓下的集经济拥技术票分析处，最装后确唯定采薯用的晕形式悦为：晓总蓄近冰量阁28董12嫌8捎kw锣h，漏承担盛设计剥日峰丢值负贞荷的疲25点%禾。2、靠冰蓄离冷系茅统设参计冰蓄朱冷系虽统采用案部分杨负荷每蓄冰病系统牺，双薯工况棵主机毒与蓄写冰装卫置采裕用串鲁联方勤式，临双工塞况主沿机在浙上游盘。移峰虽节能浸情况：移高峰电量（KWH）

移平峰电量（KWH）

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