1?工程概況

天津市華北地質(zhì)勘查局科研樓總建筑面積約16000 m2，本辦公樓地上?7?層，地下?1?層，空調(diào)面積約13500 m2。本工程冷熱源方案為地源熱泵系統(tǒng)，機房內(nèi)設(shè)置?2?臺?WPS130.1B?型熱泵機組，總制冷量?956.6 kW，總制熱量?1047 kW；室外換熱系統(tǒng)為?120 m~148 m?深的雙?U?型管換熱設(shè)備；建筑室內(nèi)末端采用風(fēng)機盤管+?新風(fēng)系統(tǒng)形式。圖1為地源熱泵機房內(nèi)的布置圖。為保證制冷機房安全可靠工作，本工程中采用了動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其系統(tǒng)裝置如圖2?所示。

2?系統(tǒng)運行工作模式

根據(jù)辦公樓的工作性質(zhì)及工作制度而制定的供暖、供冷時間安排如下：每年的3月19日停止供暖，比規(guī)定的?3?月?15?日延遲?4?個工作日；6?月?23?日開始供冷，9?月?17?日結(jié)束供冷；11?月?8?日開始供暖，比規(guī)定的11?月?15?日提前一周。日常工作時間內(nèi)每天?7:30?開機，18:30?關(guān)機，基本保持?11h?左右的機組運行時間。供暖時，由于考慮到設(shè)施防凍等問題，熱泵機組每天?24 h?運轉(zhuǎn)，節(jié)假日不停機，無人工作時執(zhí)行值班采暖溫度的供暖模式。

3?經(jīng)濟性分析

經(jīng)濟性分析主要從方案的初投資、運行費用兩個方面入手，運行費用包括運行供暖（冷）費用和運行水費兩個方面，分析中認(rèn)為設(shè)備維護費用、人工費、設(shè)備折舊費等在相關(guān)方案中差別不大，故可忽略不計。

3.1?初投資分析

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)總投資為?474?萬元，折合單價約為?351?元?/m2。其中，室外換熱系統(tǒng)為?105元?/m2，機房系統(tǒng)為?110?元?/m2，室內(nèi)末端（風(fēng)機盤管?+?新風(fēng)）系統(tǒng)為?136?元?/m2。

而既有公共建筑的冷熱源系統(tǒng)一般采用常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)滿足建筑的供冷暖需求，常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)采用城市集中供熱用于冬季供暖，再配置一套制冷機組用于夏季制冷，此系統(tǒng)投資費用為：熱力入網(wǎng)費?130?元?/m2，熱力換熱裝置（熱力站）25元?/m2。

一般地，冷熱源方案中制冷機房設(shè)備投資基本相同，室內(nèi)末端均采用風(fēng)機盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，初投資亦為?136?元?/m2；故常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)方案的總投資單價約為401元/ m2，總投資額為541萬元。

由上面的比較可知，地源熱泵系統(tǒng)初投資并不高，反而比常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)的單價要低?5 0元?/m2，而常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)的總投資是地源熱泵方案的?1.14?倍。這在一定程度上可以說明地源熱泵系統(tǒng)在初投資方面和相關(guān)冷熱源方案具有較大的競爭優(yōu)勢。（www.gxshunjiang.com）

3.2?運行費用分析

在運行費用分析中，采取對地源熱泵和常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)兩種方案進行比較分析的方法。

3.2.1?供暖（冷）費用

根據(jù)對華勘局辦公樓用電費用的分析，地源熱泵空調(diào)（室外+?機房+?末端）系統(tǒng)一年的運行電費為?4 1 6 8 3 6 . 6 4?元，其中冬季供暖費用為304043.15?元，按照供暖面積?13500 m2計算，單位面積的供暖費用為?30.88?元。夏季供冷費用為112793.44?元，單位面積的供冷費用為?8.36?元。華勘局辦公樓全年電費支付情況匯總表如表1所示。

當(dāng)采用城市集中供熱方式時，辦公建筑冬季供暖收費標(biāo)準(zhǔn)為36?元/m2，該辦公樓每年需要向供熱公司繳納?486000?元的采暖費用。夏季制冷費用沒有統(tǒng)一的收費標(biāo)準(zhǔn)，而夏季制冷費用的高低完全取決于制冷機組的性能，由于地源熱泵機組的冷卻系統(tǒng)為恒溫的地?zé)崮?，不受室外氣象條件的影響，一般設(shè)計施工良好的地源熱泵機組性能要高于其他類型的熱泵機組。由上面的分析計算也可看出地源熱泵方案的供冷單價并不高。

3.2.2?水費

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在正常運行時，一般不會產(chǎn)生水費。用水費用主要在以下兩種情況時發(fā)生：系統(tǒng)維修時和管道發(fā)生泄漏時。華勘局辦公樓的地源熱泵系統(tǒng)在2010年11月7日開始供暖的兩個多月來沒有進行過補水。根據(jù)空調(diào)機房值班記錄，2010年整個空調(diào)系統(tǒng)補水量在?50t?左右，產(chǎn)生的水費為500元。

對于采用水冷型的制冷機組供應(yīng)該辦公建筑，所需的冷卻水循環(huán)量為?96 m3/h，冷凍水一般采用閉式循環(huán)，補水量可以不考慮，而冷卻水的補水量即使按?0.1%?計算，水冷型制冷機組夏季冷卻水補水量為?140 t?左右，可見，地源熱泵機組的水量消耗并不大，可以被一般用戶接納。

冬季城市集中供熱+夏季冷水機組系統(tǒng)的運行費用約為?600193?元，夏季冷水機組供冷單價亦按8.36?元?/m2計算，整個制冷季為112793?元；水費是地源熱泵系統(tǒng)的?2.8?倍左右。

傳統(tǒng)的冬季城市集中供熱+夏季冷水機組系統(tǒng)的全年運行費用是采用地源熱泵系統(tǒng)的1.44倍，采用地源熱泵系統(tǒng)每年可節(jié)約費用182857?元。

4?運行效果分析

4.1?供冷供熱效果

華勘局的地源熱泵機房在夏季向室內(nèi)末端系統(tǒng)提供7℃~12℃的冷水，在冬季提供40℃~45℃的熱水，滿足了科研樓的供冷、供暖需求。從全年的運行效果上看，夏季供冷時，除有個別房間由于裝修和進出風(fēng)口布局不合理而對制冷效果產(chǎn)生了一定的影響外，其余房間運行較好；冬季供暖時，各個房間的室內(nèi)溫度均在規(guī)范規(guī)定的設(shè)計溫度范圍內(nèi)。

4.2?節(jié)能減排分析

地源熱泵是利用土壤或地下水相對穩(wěn)定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水，采用熱泵原理，輸入少量的高位電能，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移與建筑物完成熱交換的一種技術(shù)。

地源熱泵機組完全靠電能驅(qū)動，沒有任何燃燒設(shè)備，不會產(chǎn)生有毒有害氣體，真正實現(xiàn)了零排放。2臺地源熱泵機組的制熱功率相當(dāng)于1臺蒸發(fā)量為?2 t/h?的燃煤鍋爐，燃料消耗量為?0.3 t/h，天津市采暖季可按?120 d?計算，每天工作?10 h，這樣地源熱泵機組可以節(jié)約煤炭?360 t，減少二氧化碳943.2 t、二氧化硫?3.06 t、氮氧化物?2.66 t。

5?結(jié)論

地源熱泵系統(tǒng)于?2009?年?11?月投入運行以來，至今已經(jīng)經(jīng)歷了?1.5?個采暖季和?1?個制冷季。在整個運行期間內(nèi)，系統(tǒng)運行正常，供暖、供冷效果較好，完全滿足設(shè)計及使用要求。

通過經(jīng)濟性分析及1?年多的運行結(jié)果表明，地源熱泵系統(tǒng)初投資不高，運行成本較常規(guī)冷熱源空調(diào)系統(tǒng)低。1?套機組既可冬季供暖又可夏季供冷，且無污染、零排放，可以說地源熱泵是一種高效、節(jié)能、環(huán)保、舒適的空調(diào)技術(shù)，擁有廣闊的發(fā)展前景。