【摘要】：文章综述了国家会展中心能源地源热泵的技术应用，介绍各能源方案的比选。
【关键词】：地源热泵、能源、比选
The application of Ground Source Heat Pumps in National Center I for Exhibition and Convention（Exhibition hall）
【Abstract】：The article reviewed the application of Ground Source Heat Pumps in National Center for Exhibition and Convention in the engineering example. I will introduce the comparison and selection of energy sources.
【Keywords】： Ground Source Heat Pumps，energy sources，comparison and selection
中图分类号：P754 文献标识码： A
天津国家会展中心位置平面图
一、项目能源方案比选：
对于本项目可行的供冷供热方案汇总如下：
直燃机
常规电制冷+燃气热水机组
地源热泵+直燃机+常规电制冷
地源热泵+燃气热水机组+常规电制冷。
在对不同供热方式总结归纳的基础上，综合考虑初投资、运行费用、寿命周期、系统复杂性、运行便利性、节能绿色环保、机房占用面积、对景观影响等方面，按照层次分析法来确定权重。对方案由优到劣进行打分，综合得分最高方案即为推荐方案，如表所示。
供冷供热方案对比分析表
因此，通过比选，本项目空调系统采用：地源热泵+燃气热水机组+电制冷形式。
三、地源热泵系统介绍：
2.地源热泵技术特点：地源热泵是利用大地位热源对室内进行温度调节的技术，即冬季通过热泵把大地的地位热能提高以对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵把室内的热量转移到地下，对室内进行降温，同时蓄存热量，以备冬用。地源热泵属可再生能源利用技术，具有环保，高效节能，运行稳定、可靠安全等特点，节省空调系统运行费用的同时，实现社会效益。地埋管热泵系统要求夏季向土壤中散热与冬季从土壤中吸热达到平衡，才能不影响土壤的热平衡。这就要求在热泵使用过程中，控制冬季和夏季的使用时间基本持平。本项目中地源热泵供热量达到建筑热负荷的28%以上。
四、施工技术要点：地源热泵地下管路系统的制作，是一个复杂及精密的过程，其中地埋管U弯是地埋管非常关键的部分。本工程埋地管道采用热熔连接。垂直地埋管换热器的U形弯管接头，采用定型的U形弯头成品件。水平集分水管敷设前，管沟底部敷设相当于管径厚度的细沙，然后将水平地埋管换热器敷设在管沟中。在管沟中，水平地埋管换热器安装时，应防止石块等重物撞击管身。管道不应有折断、扭结等问题，转弯处应光滑，且应采取固定措施。地埋管换热器的传热性能在很大程度上依赖于土壤的热物理性质。根据该项目【岩土工程勘察报告】，本场地内不良地质作用不发育，场地属稳定场地，适宜于本工程建设。主要由淤泥、淤泥质粘土、一般粘性土和稍密～密实状态为主的粉土、粉砂组成，各层土水平方向上总体分布尚稳定。本场地浅层地下水对混凝土结构有弱腐蚀性，腐蚀介质为SO42-；本场地地下水在长期浸水情况下，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性，在干湿交替的情况下，对钢筋混凝土结构中的钢筋有中等腐蚀性，腐蚀介质为Cl-。场地部分地段人工填土厚度较大，结构性差，不均匀，应注意其对桩基施工的不利影响，必要时应采取翻槽工作。因此地埋管换热器的设计应采用专用软件，根据现场热响应试验实测岩土体及回填料的热物性参数进行计算。（该软件应实现：能计算或输入建筑物全年动态负荷；能计算当地岩土体平均温度及地表温度波幅；能计算岩土体、传热介质及换热管的热物性；能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期储热效果；能对所设计系统的地埋管换热器的机构进行模拟等。）结合地源热泵系统的特点，施工及使用中还应注意以下几点： 1.施工单位在施工前应进行如下校核：地埋管换热器校核计算；土壤热平衡分析：长期运行地下热平衡的计算及热量不平衡时所采取的响应措施；回填料的设计分析：回填材料及回填方式等的选择及理由。
2.施工人员的技术水平应符合新国标《地源热泵系统工程技术规范》的规定，而不只是简单地打压检漏。在使用过程中地耦井内的PE管一旦破裂，地层泥沙渗进来，影响系统使用。维修地耦井中的PE管，成本非常高。
3.直埋管道回填要求：回填料应采用高导热性能材料或导热系数较大的水泥细沙膨润土混合物或原浆。回填土前应先清槽及进行水压试验，合格后应对管道焊缝进行现场发泡保温，随后要求回填，回填时，筛土的粒径不应大于20mm，回填土中不准有冻块，不应有尖角的颗粒、砖块、混凝土块、树枝等杂物，为保证回填均匀且回填料与管道紧密接触，回填应在管道两侧同步进行，管腋部采用人工回填，确保塞严、捣实。回填土要求分层夯实。回填范围为保温管顶以上150mm以下的部位。
4.地埋管热泵系统要求夏季向土壤中散热与冬季从土壤中吸热达到平衡，才能不影响土壤的热平衡。这就要求在热泵使用过程中，控制冬季和夏季的使用时间基本持平。
5.在地埋管系统使用过程中，PE管内循环水厌氧菌和厌光菌的存在会产生管内生物污垢膜，影响换热效果（肉眼观察，白色的PE管逐渐变黑）。所以对管内循环水水质的要求较高，循环水必须经过一定物化处理后，方可循环使用。
五、结语：由于地埋管地源热泵技术应用于建筑供热和空调时具有节能高效的特点，且对环境友好，特别是不影响地下水资源，因此近年来得到政府的大力提倡，应用规模日益扩大。国外有的工程把U形管捆扎在桩基的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，不占用地面，这种技术称为桩基换热器或者能量桩。也有直接在建筑物框架内直接埋设布置管道，作为厚板埋管工程（embedded pipework slab）的一个应用。如瑞士某工厂地源热泵系统从600个桩基中吸收热量或冷量，用于2万平方米建筑物的供暖和制冷。但此技术在国内仍未见普遍应用，是我们将来要努力研发的方向。在深入了解设计、施工技术难点的基础上，我们要把控过程中的每一个环节，真正实现地源热泵系统在空调应用中的节能。
