地源熱泵機組耦合三聯(lián)供系統(tǒng)的選型及優(yōu)化

馬策龍

摘要：隨著我國科技水平不斷發(fā)展，新型地源熱泵技術(shù)應(yīng)運而生，該技術(shù)在能源節(jié)約方面具有重要作用，通過地源熱泵機組和三聯(lián)供系統(tǒng)有效耦合，不僅能夠滿足分布式能源系統(tǒng)發(fā)展的需要，而且還能進一步提高能源綜合利用率，增加可再生能源的使用，這對社會經(jīng)濟水平提高及建立環(huán)境友好型社會具有促進意義。本文對該系統(tǒng)進行介紹，并分析了系統(tǒng)運行模式及配置情況，最后探究了系統(tǒng)優(yōu)化的具體措施。

關(guān)鍵詞：地源熱泵；三聯(lián)供系統(tǒng)；耦合；優(yōu)化

中圖分類號：TK523 文獻標(biāo)識碼：A

0 前言

現(xiàn)如今，社會各行業(yè)、人們生產(chǎn)生活對能源需求量正快速增加，為盡可能開發(fā)可再生能源、提高能源綜合利用率，應(yīng)用地源地源熱泵系統(tǒng)耦合三聯(lián)供系統(tǒng)是十分必要的，這不僅符合社會經(jīng)濟發(fā)展需要，而且還能起到環(huán)境保護作用。從中能夠看出，本文將針對這一論題具體分析，能夠為相關(guān)行業(yè)提供系統(tǒng)應(yīng)用借鑒，而且還會提升行業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 基本情況介紹

地源地源熱泵系統(tǒng)的能源主要來源于淺層地?zé)崮埽@取、整理后的能源主要為空間提供熱能和空調(diào)冷風(fēng)，本文這一系統(tǒng)運行載體為水，高溫季節(jié)制冷時，能夠?qū)⑺@取的熱量借助載體完成有效性釋放操作，釋放對象主要為淺層地表土壤，空間熱量被吸收后，空間溫度會漸漸降低，進而能夠?qū)崿F(xiàn)良好的低溫效果。該系統(tǒng)實際運行的過程中所消耗電能為0.8kW，同時，相應(yīng)冷量會收集4.5kW左右；待低氣溫季節(jié)時，室內(nèi)熱量來源于原來土壤中收集的熱能，進而室內(nèi)溫度會逐漸升高，更好的滿足人們供暖需要。由于系統(tǒng)所儲存的能源可再生，并且無污染，因此，能源轉(zhuǎn)換、使用的過程中能夠起到環(huán)境保護這一作用。

燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是指布置在用戶附近，以燃氣為一次能源用于發(fā)電，并利用發(fā)電后產(chǎn)生的余熱進行制冷或供熱，同時向用戶輸出電能、熱（冷）的分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)，可以有效地緩解天然氣冬夏季峰谷差，提高燃氣設(shè)施的利用效率，同時減少電力設(shè)備的峰值裝機容量，具有很好的社會和經(jīng)濟效益。

1.2 系統(tǒng)特點

地源地源熱泵系統(tǒng)自身具有環(huán)保、能源節(jié)約等優(yōu)勢，不足具體表現(xiàn)為溫度負荷失衡、能源供應(yīng)不及時、土壤溫度場恢復(fù)效果較差。常規(guī)系統(tǒng)結(jié)合三聯(lián)供系統(tǒng)，這一系統(tǒng)使用設(shè)備較多，需占用樓頂面積，且存在頻繁倒機運行情況，安全系數(shù)相對較低，水資源耗費較多，系統(tǒng)故障頻繁、檢修維護費用較高；而地源熱泵耦合三聯(lián)供系統(tǒng)，這一系統(tǒng)前期資金投入相對較多，但其使用時間長，安全系數(shù)相對較高，水資源耗費較少，還可以增加發(fā)電機使用效率，解決地源熱泵冬夏取熱不平衡等問題，系統(tǒng)的檢修維護費用相對較低。

2 運行模式及配置

2.1 運行模式

本文系統(tǒng)運行模式主要有四種，第一種即制冷運行方式，通過機組傳輸室內(nèi)已被吸收的熱量，以此降低室內(nèi)溫度；第二種即熱水運行方式，熱量收集方式同上述同理，借助換熱器提升水溫；第三種即制冷聯(lián)合熱水運行方式，在制冷運行方式的基礎(chǔ)上，將所收集的熱量用于冷水加熱，所使用的加熱后的熱水無需收取費用；第四種即供暖聯(lián)合熱水運行方式，根據(jù)室內(nèi)溫度需要實施室內(nèi)熱水加熱處理，之后將熱量再次釋放于室內(nèi)，進而提升室內(nèi)溫度。

運行指標(biāo)：淺層地能溫度在10～20℃之間；制熱溫度在45～50℃之間；制冷溫度在7～12℃之間，當(dāng)所制溫度超過56℃時，即代表溫度由供暖轉(zhuǎn)變?yōu)闊崴磺抑评銫OP可達4。

2.2 系統(tǒng)配置

在了解系統(tǒng)配置之前，應(yīng)對工程基本信息大致掌握，工程為一線城市某商業(yè)辦公商圈，空調(diào)類型屬于舒適型，建筑面積約24萬平方米，應(yīng)用區(qū)域主要為商業(yè)、辦公區(qū)等。

該工程設(shè)計冷負荷為11MW，熱負荷為12MW，三聯(lián)供系統(tǒng)選取兩臺1MW級發(fā)電機組，配合兩臺0.9MW供能量地源熱泵。為了實現(xiàn)室內(nèi)氣流的自由流動，做到空調(diào)設(shè)備擺放的合理性，對設(shè)備機型、送風(fēng)位置、回風(fēng)位置進行了適當(dāng)安排。機組實際工作時，優(yōu)化其運行性能，同時，還應(yīng)充分彰顯自動化控制效果，系統(tǒng)各個構(gòu)件的材料具有質(zhì)量保障，避免了水箱設(shè)備、水管設(shè)備在應(yīng)用中出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

3 系統(tǒng)優(yōu)化措施

從上述介紹可知，單一地源地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，存在能源吸放不均這一問題，對此進行系統(tǒng)優(yōu)化時，主要通過耦合三聯(lián)供系統(tǒng)來進行。三聯(lián)供系統(tǒng)未增設(shè)之前，地源熱泵系統(tǒng)長時間運行會在單一供能方面良好表現(xiàn)，反之，效果相對較差，這在一定程度上會降低系統(tǒng)效率及使用壽命，不利于系統(tǒng)長時間應(yīng)用。

三聯(lián)供系統(tǒng)耦合地源地源熱泵系統(tǒng)后，耦合系統(tǒng)即使長時間運行，也會做好能源吸收、能源釋放工作，實現(xiàn)能源收放平衡這一效果，例如，某地源熱泵運行6年，土壤的平均溫度由15.9℃升至17.1℃，升幅僅為1.2℃，同時在夏季地埋管的進口水溫由最初的22.2℃升至23.6℃，升幅僅為1.4℃，無論是土壤平均溫度，還是地埋管進口溫度，均比較平穩(wěn)。對比于單一地源熱泵系統(tǒng)工況的各項數(shù)據(jù)，平均溫度升幅3.5℃，地埋管進口溫度升幅5.7℃，從中能夠看出，耦合系統(tǒng)能夠大大提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，真正起到系統(tǒng)優(yōu)化作用，與此同時，換熱平衡效果會不斷優(yōu)化，這對耦合系統(tǒng)運行時間延長具有重要意義。耦合系統(tǒng)優(yōu)化后，系統(tǒng)經(jīng)濟效益逐漸增多，這是傳統(tǒng)系統(tǒng)所無法超越的，同時，耦合系統(tǒng)還能在能源利用率提高、生態(tài)環(huán)境保護等方面發(fā)揮應(yīng)用作用。

4 結(jié)論

綜上所述，地源熱泵機組耦合三聯(lián)供系統(tǒng)的適時應(yīng)用，能夠充分滿足能源需要，同時，還會充分發(fā)揮耦合系統(tǒng)整體性能，這對系統(tǒng)應(yīng)用范圍擴大，系統(tǒng)應(yīng)用率提高有重要影響。除此之外，三聯(lián)供系統(tǒng)的加入，有利于實現(xiàn)淺層地?zé)崮芰课牌胶饬己眯Ч?，有利于改善地源熱泵系統(tǒng)換熱失衡現(xiàn)象，進而會促進耦合系統(tǒng)有序運行，能夠大大提升系統(tǒng)經(jīng)濟效益。

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