一，介绍

虽然地源热泵系统近年来得到了广泛的推广，但由于其设计和施工较为复杂，缺乏连续，完整的运行监控数据，大部分施工单位甚至设计人员对该系统的运行依然存在持怀疑态度。我们采用完善的自动控制系统和数据来监测济南舒适住宅区的地源热泵系统，分析项目的运行数据，为地面的比较优设计和可靠运行提供基础数据支持地源热泵系统。设计参考。

地源热泵是利用清洁电力帮助我们实现供暖和空调的有效性，以取消中小型燃煤锅炉的污染充分准备。在大型火力发电厂中，为了方便使用先井的技术和设备，这不仅可以提高能源的利用率，还可以严格集中有害气体，二氧化硫，氮氧化物等有害气体大大减少排放，也有效改善了城市的大气环境做出了贡献。

地源热泵能量是浅地壳（200m以下）储热，是可再生能源。夏季热泵将多余的热量释放到地下岩石储存中，冬天再从地面抽出到内部。这样，热泵进一步充分利用地下岩石作为再生器，能源循环利用，是建筑空调新技术的可持续发展。

地源热泵管是岩土，地下水面主要是低温热源，由水源热泵机组，地热能交换系统，建筑系统组成的空调和热水设备，以下介绍地源热泵管设计应遵循的原则：地源热泵管在设计中对每个工程进行综合分析，设计规模应适当。并与用户保持全面的联系，充分了解用户的需求。准确计算冷热负荷，看设备增加是否增加，为什么要增加，可以满足要求。单元进水口必须设置过滤器净化装置，每个单元都设置水开关。确定地源系统程序，钻井，埋地等智能化计算，确保冬季和夏季负荷平衡，使单位在比较佳条件下运行。

二，项目简介

该项目是济南市西部高端住宅区，总建筑面积88272.53平方米，总面积62071.03平方米。系统方案：采用地源热泵+燃气锅炉复合系统加热，燃气锅炉达峰值。系统总热负荷约2172KW，总冷负荷约1380KW。

三，系统设计

系统空调在夏季运行90天，每天24小时运行;冬天运行120天，每天24小时运行。考虑到地下冷热平衡问题，项目选用两台螺旋式地源热泵机组+1台湾460KW燃气锅炉。地源热泵机组单机冷却能力880KW，单热943KW。

该项目位于岩石的地质层，由于钻井成本较高，双管U32垂直管的设计。考虑到地下冷热平衡问题和可钻区域的面积，设计钻井距离为5m×5m，钻削半径为0.075m，钻深为120m。

该系统首次在2014-2015年采暖季节设计，冬季用户侧设计的回水温度为45摄氏度/ 40摄氏度;掩埋边设计为回水温度：7摄氏度/ 4摄氏度;使用自主知识产权源热泵综合设计软件GS1.0“为地下热交换器的设计，计算了地下热传输总长度43440米。

四、引进自动控制系统

项目自动化系统采用分布式计算机控制系统，控制器为西门子可编程逻辑控制器（PLC），现场采用PROFIBUS总线。 热泵机组和智能仪表通过RS485总线和控制系统进行通讯，读取船员和设备的操作信息。 控制器可以独立于中央计算机运行，到24小时空调自动控制系统，实现连续数据记录功能。 管理员系统人机界面友好，功能齐全，操作员无需的电脑培训，即可完成操作。

通过自动控制系统，更好地发挥地源热泵系统的优势，空调系统实现管理简单，维护方便，比较大限度节约成本，达到运行的目的。

自动控制系统可以完成本地显示器的温度，流量，压力，局部温湿度等功能。泵状态，故障，手自动状态，本地显示的运行时间;热泵单元状态，故障，运行时间和操作本地显示参数;冷热统计系统，地下采暖统计;系统报警和用户登录信息查看;历史数据曲线存档和归档;系统实时COP和平均COP计算;系统一键启动和停止并运行时间设置;燃气锅炉和热泵机组系列并联控制;根据负荷的大小，自动增加热泵和燃气锅炉的数量;泵频率自动控制和手动设置;地下频率自动控制和手动设置;加热器温度监控; GPRS数据远程和远程协助功能。

五，项目运作情况

下图显示了项目监控数据曲线的实际运行情况，截至2014年11月20日至2014年12月3日，系统运行调试期间，数据波动较大，选择正常运行时间段（2014年12月4日至2015年3月2日）实际运行的加热数据分析（其中只有开源热泵机组加热）。

5.1来源侧的供水和返回温度变化

分析图2和表1可以看出：

1，为了达到节能的目的，地源侧循环泵采用变频控制。整个供暖季供回水温差基本保持在2.5摄氏度，此时地源侧循环泵频率在38HZ?在42Hz之间，节能效果明显。如果把地源循环泵频率上调，供回水温差会变小，供回水温度会上升。

2，整个供暖季的供回水温度保持在10摄氏度/ 4摄氏度范围之间，与设计值基本一致。在地源热泵系统运行期间，地源侧供回水温度均在正常范围内波动。

5.2地源侧负荷变化

由图3可得，除去由停机或断电引起的异常情况，前期（1月15日之前）换热量平均值600KW，后期（1月15日之后）换热量平均值约为450KW。

土壤温度变化分析

本项目共设置了两座地热试井。 1＃中没有U形管，温度传感器直接测量土壤温度。 将＃2井放置U形管，温度传感器测量U型管壁的温度。 加热季节土壤温度如下。

从图4和表2可以看出，

1，由于＃2井的温度直接在U型管壁温度附近测量，温度下降较大。

2，从上表和曲线分析，土壤温度变化在正常范围内波动。

5.4用户端返回水温变化

从图5和表3可以看出分析：

自12月以来，供水侧供水温度一直保持在38?41（回水面）/ 42?45（供水侧）的稳定范围，与设计值基本一致。

5.5用户端加热负载变化

用户端的平均负载在早（1月15日之前）为750KW，用户端的平均负载在后期（1月15日以后）为550KW。

5.6室内热环境和系统性能分析

5.6.1室内热环境监测

对住宅区的室内温度进行监测和记录。根据测量结果，该项目的冬季温度约为23摄氏度，符合设计和规格要求。

5.6.2系统性能分析

系统平均性能系数COP = Q / P

（KW / h）P系统总功耗（KW / h），包括热泵主机功耗，泵功耗。计算后，冬季运行期间系统平均COP为3.15。

第六个结论

1，从源头到源头的冬季和用户侧的回水温度变化等参数，地源热泵系统，整体运行平稳正常。

2，正常运行（计算从12月4日到3月2日）室内实际供热1326196.56kw / h，从地面热交换器侧热端1063609.64kw / h，系统功耗420375.00kw / h，平均系数是3.15，与大多数类似的项目在更高的范围。

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更多别墅地源热泵知识请参见：

《地源热泵：市场概况及系统运用的问题与解决方案【第二章】（part1）》

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