建筑节能改造实施方案.doc

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既有建筑节能改造实施方案出台

    居住建筑改造包括外墙保温改造、建筑外门窗节能改造、屋面节能改造、单元门节能改造、采暖系统平衡调节等为全面完成国家《节能中长期专项规划》和《北京市“十一五”时期建筑队节能发展规划》中所明确的即有建筑节能改造任务和节能量目标，北京市建委日前发布了《北京市既有建筑节能改造专项实施方案》（以下简称《方案》），对不同产权结构 、不同使用性质、不同供热方式、不同外装饰情况的建筑队，分类确定改造技术方案，建立由产权单位 、业主、财政分担的筹资机制。
    在对北京市各类既有建筑、供热企业、能源管理模式等领域进行大量调研的基础上，《方案》提出了“政府主导，市场运做、科学决策，规范管理。示范先行，稳步推进；属地管理，条块联动”4项工作原则。对不同产权结构 、不同使用性质、不同供热方式、不同外装饰情况的建筑，分类确定 改造技术改造方案实现《北京市“十一五”时期建筑队节能 发展规划》和《北京市“十一五”时期供热节能规划》提出的“十一五”时期全市完成25%既有建筑队节能 改造，供热系统热效率平均提高10%，实际平均数能耗比“十一五”时期建筑能耗降低17%的规划目标。2010年前完成4030万平方米既有非节能 建筑的节能 改造成任务，完成70%的燃气锅炉和燃煤锅炉节能改造，完成35%的既有居住建筑热计量改造。
   《方案》针对北京市目前建筑耗能情况，提出对既有供热系统、大型公共建筑、普通公共建筑主要包括混凝土装配式大板楼、传统砖混结构 住宅、农民住宅、老城区住宅 。居住建筑节能 改造成包括外墙保温改造、建筑外门窗节能改造、采暖系统平衡调节；加装楼宇热计量表等。对住宅原为公产房，原产权单位有一定经济实力，而住户有强烈改造愿望的，优先支持由原产权单位组织并投资进行节能 改造和采暖锅炉房供热的住宅，住户，有强烈改造愿望的，优先支持锅炉房产要单位 组织并进行住宅节能改造和采暖系统平衡调节。此外，《方案》针对老城区住宅保温条件较差，实行采暖“煤改电”后电耗很高的现状，对长期保留的老城区中四合院、平房、在结构安全检查的情况下，鼓励进行墙体、外门窗节能改造和使用可再生能源进行建筑采暖，能改造成和使用可再生能源进行建筑队采暖，其中对文物保护的四合院墙体可考虑采用内保温或不改造。
    为保证既有建筑节能改造的顺利进行，《方案》共提出5项保障措施，一是加强领导，落实责任，二是加强政策调控，落实投资渠道；三是加强科研，完善标准，采用新材料、新技术；四是加强制度建设，强化既有建筑节能改造项目监管。（文/本刊综合
建设部公示"十一五"推广应用和限制禁止使用技术
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文章来源：《地源热泵》杂志　　添加人：admin　　添加时间：2008-3-12 15:56:00

    日前，建设部发出了关于《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术公告（第一批）》拟发布技术的公示。此次公示的《技术公告》由推广应用技术、限制使用技术和禁止使用技术3部分内容组成，共计392项。其中，推广应用技术321项，限制使用技术37项，禁止使用技术34项。
　　据了解，此次公示的《技术公告》内容包括建筑节能与新能源利用技术领域，节地与地下空间利用技术领域，节水与水资源开发利用技术领域，节材与材料资源合理利用技术领域，城镇环境友好技术领域，新农村建设先进适用技术领域，新型建筑结构、施工技术与施工、质量安全技术领域，信息化应用技术领域，城市公共交通技术领域等9个重点推广技术领域及其对重点推广技术的要求。公示截止到3月25日。
　　在《技术公告》推广应用技术部分中的建筑节能与新能源开发利用技术领域包括EPS板薄抹灰外墙外保温系统，种植屋面技术，中空玻璃塑料平开窗，室内跨越式单管串联采暖系统节能技术，低温热水地面辐射供暖技术，多功能水处理设备技术，钢制（板型、管型、钢管装饰型）散热器，铜管对流散热器，直埋热水管道无补偿敷设技术，散热器恒温控制阀，太阳能与其他能源组合供生活热水系统，光伏发电与照明技术，空气源热泵热水器，三基色细管荧光灯（T5荧光灯管），智能照明节能控制系统等；节地与地下空间开发利用技术领域包括城市干道市政、公用管线敷设的共同沟技术，水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术，预应力混凝土管桩快速机械连接技术等；节水与水资源开发利用技术领域包括城镇供水球墨铸铁管道系统、陶瓷片密封水嘴、节水型坐便器系统（≤6L）、同层排水系统、屋面雨水集蓄利用系统、建筑中水回用系统等；节材与材料资源合理利用技术领域包括金属复合保温板，钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板，轻质高强砌体，高性能混凝土技术，钢筋机械连接技术，建筑给水（冷水）塑料管道系统，长纤维聚酯毡、无碱玻纤毡胎基SBS、APP改性沥青防水卷材（II型），聚合物水泥防水涂料，合成树脂乳液内墙涂料，建筑室内用耐水腻子，建筑用硅酮结构密封胶，新拌废弃混凝土回收分离装置，蒸压粉煤灰加气混凝土复合材料，煤矸石烧结多孔砖技术，耐碱涂层玻璃纤维机织物应用技术等；城镇环境友好技术领域包括建筑立体植绿生态建造技术，垃圾替代燃料（用于水泥、钢铁、热电厂等）工艺技术与设备，厨房烟道变压排气系统，通风隔声门窗等；新农村建设先进适用技术领域包括生态排水及厕所技术，轻型钢结构ASA板镶嵌式集成节能节地住宅建筑体系，非黏土节能建筑材料及制品等；新型建筑结构、施工技术与施工、质量安全技术领域包括现浇框架结构，聚苯保温模板复合保温混凝土结构墙体体系，钢-混凝土混合住宅结构体系，复合预应力混凝土框架倒扁梁楼板（预应力混凝土夹层板）技术，大型设备与构件整体提升安装技术，智能附着式整体升降脚手架技术，具有电路隔离、过载、短路和漏电保护功能于一体的组合电器等。
　　限制使用技术包括：外墙保温浆体材料，吸水性强的松散材料保温层和现浇水泥膨胀珍珠岩（蛭石）整体保温层，单腔结构型材的未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗，非断热金属型材制作的单玻窗，内腔粘砂灰铸铁散热器，黏土制品，螺旋升降式铸铁水嘴，坐便器（>9L），混凝土现场拌制，尿素型混凝土抗冻外加剂，仿瓷内墙涂料（以聚乙烯醇为基料掺入灰钙粉、大白粉、滑石粉等），水泥预制板临时活动房屋等。
　　禁止使用技术包括灰铸铁长翼型散热器、手工机具制作的塑料门窗、高填充PVC密封胶条、主型材可视面壁厚小于2.8mm的平开塑料门、S型聚氯乙烯防水卷材、采用二次加热复合成型工艺或再生原料生产的聚乙烯丙纶等复合防水卷材、聚乙烯醇水玻璃内墙涂料（106内墙涂料）、简易临时吊架、石板闸刀开关、井架简易塔式起重机、非标准厚壁取土器等。
　　据介绍，在公示期内，任何单位和个人对《技术公告》拟发布的推广应用和限制禁止技术存在异议的，都可以书面提出意见，单位意见必须加盖公章；个人意见必须署明真实姓名、身份证号和联系电话。没有按要求在公示期内提出意见的，不予受理。 （文/肖桦）

日前，建设部发出了关于《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术公告（第一批）》拟发布技术的公示。此次公示的《技术公告》由推广应用技术、限制使用技术和禁止使用技术3部分内容组成，共计392项。其中，推广应用技术321项，限制使用技术37项，禁止使用技术34项。
　　据了解，此次公示的《技术公告》内容包括建筑节能与新能源利用技术领域，节地与地下空间利用技术领域，节水与水资源开发利用技术领域，节材与材料资源合理利用技术领域，城镇环境友好技术领域，新农村建设先进适用技术领域，新型建筑结构、施工技术与施工、质量安全技术领域，信息化应用技术领域，城市公共交通技术领域等9个重点推广技术领域及其对重点推广技术的要求。公示截止到3月25日。
　　在《技术公告》推广应用技术部分中的建筑节能与新能源开发利用技术领域包括EPS板薄抹灰外墙外保温系统，种植屋面技术，中空玻璃塑料平开窗，室内跨越式单管串联采暖系统节能技术，低温热水地面辐射供暖技术，多功能水处理设备技术，钢制（板型、管型、钢管装饰型）散热器，铜管对流散热器，直埋热水管道无补偿敷设技术，散热器恒温控制阀，太阳能与其他能源组合供生活热水系统，光伏发电与照明技术，空气源热泵热水器，三基色细管荧光灯（T5荧光灯管），智能照明节能控制系统等；节地与地下空间开发利用技术领域包括城市干道市政、公用管线敷设的共同沟技术，水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术，预应力混凝土管桩快速机械连接技术等；节水与水资源开发利用技术领域包括城镇供水球墨铸铁管道系统、陶瓷片密封水嘴、节水型坐便器系统（≤6L）、同层排水系统、屋面雨水集蓄利用系统、建筑中水回用系统等；节材与材料资源合理利用技术领域包括金属复合保温板，钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板，轻质高强砌体，高性能混凝土技术，钢筋机械连接技术，建筑给水（冷水）塑料管道系统，长纤维聚酯毡、无碱玻纤毡胎基SBS、APP改性沥青防水卷材（II型），聚合物水泥防水涂料，合成树脂乳液内墙涂料，建筑室内用耐水腻子，建筑用硅酮结构密封胶，新拌废弃混凝土回收分离装置，蒸压粉煤灰加气混凝土复合材料，煤矸石烧结多孔砖技术，耐碱涂层玻璃纤维机织物应用技术等；城镇环境友好技术领域包括建筑立体植绿生态建造技术，垃圾替代燃料（用于水泥、钢铁、热电厂等）工艺技术与设备，厨房烟道变压排气系统，通风隔声门窗等；新农村建设先进适用技术领域包括生态排水及厕所技术，轻型钢结构ASA板镶嵌式集成节能节地住宅建筑体系，非黏土节能建筑材料及制品等；新型建筑结构、施工技术与施工、质量安全技术领域包括现浇框架结构，聚苯保温模板复合保温混凝土结构墙体体系，钢-混凝土混合住宅结构体系，复合预应力混凝土框架倒扁梁楼板（预应力混凝土夹层板）技术，大型设备与构件整体提升安装技术，智能附着式整体升降脚手架技术，具有电路隔离、过载、短路和漏电保护功能于一体的组合电器等。
　　限制使用技术包括：外墙保温浆体材料，吸水性强的松散材料保温层和现浇水泥膨胀珍珠岩（蛭石）整体保温层，单腔结构型材的未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗，非断热金属型材制作的单玻窗，内腔粘砂灰铸铁散热器，黏土制品，螺旋升降式铸铁水嘴，坐便器（>9L），混凝土现场拌制，尿素型混凝土抗冻外加剂，仿瓷内墙涂料（以聚乙烯醇为基料掺入灰钙粉、大白粉、滑石粉等），水泥预制板临时活动房屋等。
　　禁止使用技术包括灰铸铁长翼型散热器、手工机具制作的塑料门窗、高填充PVC密封胶条、主型材可视面壁厚小于2.8mm的平开塑料门、S型聚氯乙烯防水卷材、采用二次加热复合成型工艺或再生原料生产的聚乙烯丙纶等复合防水卷材、聚乙烯醇水玻璃内墙涂料（106内墙涂料）、简易临时吊架、石板闸刀开关、井架简易塔式起重机、非标准厚壁取土器等。
　　据介绍，在公示期内，任何单位和个人对《技术公告》拟发布的推广应用和限制禁止技术存在异议的，都可以书面提出意见，单位意见必须加盖公章；个人意见必须署明真实姓名、身份证号和联系电话。没有按要求在公示期内提出意见的，不予受理。 （文/肖桦）
地源热泵技术与建筑节能分析

2007年12月06日14:06 大海蝈蝈
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 关键词：地源热泵 低温热源

　　随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25-30%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害气体以及CO2等温室效应气体。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点。我国的供热已经历了一家一户的小煤炉到燃煤锅炉的转变。现在又进一步禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房，体现了政府对保护大气环境的高度重视。因此，除了集中供热的型式以外，急需发展其他的替代供热方式。热泵就是能有效节省能源、减少大气污染和CO2排放的供热和空调新技术。
　　热泵（制冷机）是通过作功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。建筑的空调系统一般应满足冬季的供热和夏季制冷两种相反的要求。传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。建筑空调系统由于必须有冷源（制冷机），如果让它在冬季以热泵的模式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，大大减轻了供暖造成的大气污染问题。
　　采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。通常我们通过直接燃烧矿物燃料（煤、石油、天然气）产生热量，并通过若干个传热环节最终为建筑供热。在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下，一次能源利用率（即为建筑物供热的热量与燃料发热量之比）最高可为100%。但是，燃烧矿物燃料通常可产生1500-1800℃的高温，是高品位的热能，而建筑供热最终需要的是20-25℃的低品位的热能；直接燃烧矿物燃料为建筑供热意味着大量可用能的损失。如果先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用电能驱动热泵从周围环境中吸收低品位的热能，适当提高温度再向建筑供热，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供热的一次能源消耗。供热用热泵的性能系数，即供热量与消耗的电能之比，现在可达到3-4；火力发电站的效率可达35-58%（高值为燃气联合循环电站）。采用燃料发电再用热泵供热的方式，在现有先进技术条件下一次能源利用率可以达到200%以上。因此，采用热泵技术为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗，不仅节能，同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。
　　热泵利用的低温热源通常可以是环境（大气、地表水和大地）或各种废热。应该指出，由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。
节能环保大势所趋
2007-05-23 来源：网易 网友评论：0 条 进入论坛
　　5月20日下午，宁波WFI地源热泵中央空调有限公司，在北京钓鱼台国宾馆召开新闻发布会，高调发布《中央空调节能宣言》，宣言提出，解决中央空调高能耗问题，改变供能途径，使用可再生清洁能源才是根本之策。
　　中央空调市场爆发技术大战
　　5月20日下午，宁波WFI地源热泵中央空调有限公司，在北京钓鱼台国宾馆召开新闻发布会，高调发布《中央空调节能宣言》，宣言提出，解决中央空调高能耗问题，改变供能途径，使用可再生清洁能源才是根本之策。WFI地源热泵中央空调系统，是市场上最节能环保的中央空调产品，相比传统中央空调，节能高达30-50%，且不会对自然环境造成污染。
国家质监总局、发改委节能办等相关部门领导，以及多个权威科研机构的专家与会。
　　美国品牌登陆中国
　　宁波WFI地源热泵中央空调总经理嵇成峰介绍，WFI品牌创立于1983年，总部位于美国印第安那州，是一家专业的地（水）源空调生产研发制造企业，拥有世界一流的制冷、暖通、地能交换的技术力量，是美国地（水）源热泵的行业标准制定者，并为全球企业所普遍应用，也是中国行业标准制定的参照之一。WFI作为全球首家掌握地水源核心技术——闭式环路专业技术、双系统循环技术的公司，其地（水）源节能空调占有超过47%的北美市场份额，用户满意率高达98%。
　　目前，WFI节能空调的触角已经遍布全球30多个国家和地区，著名的英国白金汉宫即使用其地源空调系统。WFI节能空调进入中国市场只有短短一年多，但已经成功拿下了奥运帆船馆、国内首家海水发电青岛发电厂等众多领域的地源空调系统项目，令业界瞩目。WFI地源热泵空调已被中国众多房地产商列为高档精装安装配套指定的尊贵产品。
　　剑指传统八大品牌
　　调查显示，中央空调是传统能耗大户之一，能源浪费、环境污染问题突出，仅以重庆和上海为例，中央空调用电量分别占全市总用电量的23％和31.1％。同时，传统中央空调需要通过制冷剂等冷媒进行运转，对能源进行冷热转换，不仅要耗费大量电能、水能等资源，在能源转换中还会对周边环境造成污染。此外，能量转换中还不可避免会出现损耗。
前几年，由于利润率较高，我国中央空调市场发展迅猛，溴化锂吸收型、冷热水系统、变频多联机几乎三分天下，八大品牌各自占据了稳定的份额。针对高能耗问题，各传统品牌并非持无视态度，宁波WFI地源热泵中央空调总经理嵇成峰认为，传统高能耗中央空调限于自身技术与产品结构的约束，应对之法出现方向错误，治标不治本，因此陷入了“节电不节能”的怪圈，热闹的背后其实隐藏着巨大的市场危机。如艾肯资讯《 2006年中国空调制冷行业销售分析》显示，溴化锂吸收式空调机组市场份额大幅下滑，仅为7%，其最主要的原因，就是受到了天然气涨价的影响。
　　国外流行地水源空调
　　据了解，WFI地源热泵中央空调之所以节能，是因为其将土壤、水作为能量来源，只需消耗50%的能源就可实现提供同等能量，在同等工况下，比溴化锂技术节能最高可达到70%，且在产品运行中，由于不使用氟利昂、天然气、汽油等冷媒的使用，不会引起环境二次污染。 WFI（中国）是唯一一家能同时提供产品、工程设计、施工的品牌（资源配置更合理、切合度更高、节能度更高），其独特的分散系统优势，实现了每个房间的单独控制，更便于管理和节能。
　　虽然地源热泵真正意义的商业应用只有二十年的历史，但在西方发达国家，已获得广泛应用。美国目前为止已安装了1000,000台，计划以后每年安装100万台，每年将降低温室气体排放3百万吨，相当于减少150万辆汽车的污染物排放量，年节约能源费用达10亿美元。 与美国的地源热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水，其中瑞士居民几乎100％采用。
可再生能源发展面临难得机遇
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文章来源：《地源热泵》杂志　　添加人：admin　　添加时间：2008-3-12 15:53:00

    “我们的安全，我们的繁荣，和我们的环境，都需要我们减少对石油的依赖”，布什总统在国情咨文中用这句话道出了可再生能源开发的意义。
　　可再生能源也给我们提供了一个难得的机遇，来对我们的世界和后代做出实质性的和正面的影响。我们已经看到可再生能源的潜力。在流水的驱动下，水力发电厂的运作效率是矿物燃料厂的两倍以上。风力发电是世界各地发展最快的可再生能源技术，据美国能源部估计，风力资源丰富的地区有潜力提供逾一倍半于美国目前电力消费的能源。乙醇——这个在过去10年中只有能源业内人士才熟悉的燃料，现在已是全美各地加油站中普遍使用的现成添加剂。
　　然而，在我们庆祝这令人瞩目的增长的同时，我们也清楚这只是一项具有挑战性和令人兴奋的征途的开始。我们已经清除了一些最困难的障碍，但在可再生能源成为主流技术之前，我们还要攀登更多的山峰。举例来说，我们的基础设施在设计上适用于运输、分销和使用矿物燃料；而可再生燃料需要不同的构建。纤维素乙醇尚未形成较大的商业规模。海洋能和太阳能光伏技术等新兴技术相对于主流能源来说尚不具备成本竞争力。
　　这些都是重大的挑战，但美国政府认为，可再生能源值得我们投入时间和资金来克服这些困难。
　　可再生能源是一个国家的优先事项，正因为如此，它需要一个有凝聚力和连贯的国家政策。在布什政府就任之初，联邦政府就提供了180亿美元，大多资金用于与私人部门合作研究、开发和推广可再生能源技术。但是，开发清洁、可再生能源技术是一项超越我们国界的目标。这需要全球共同努力，因为我们都有着相同的星球，并须为它的健康分担责任。在国情咨文中，布什总统指示我们完成一项国际协议，以减少温室气体排放和减轻气候变化。
　　美国国务院、能源部、农业部、商业部、内政部以及美国环境保护局、美国国家航空和航天局、美国国际开发署和白宫环境质量委员会，很高兴帮助推进这些目标，帮助聚集产业界、学术界和政界的可再生能源权威参加华盛顿国际可再生能源大会(简称WIREC2008)。来自100多个国家的农业、能源、环境和外交部长将聚首华盛顿，共享可再生能源开发的政策和最佳实践。
　　继全球可再生能源波恩会议(2004年)和北京会议(2005年)之后，3月4日～6日在华盛顿特区，全球主要使用和迅速扩展使用可再生能源的重头都将聚集在一起。内阁级官员将有机会与来自可再生能源产业各领域的学术界、非盈利机构和行业主管进行互动。
　　WIREC将就可再生能源的发展提交一份全面的办法，此办法将侧重于支持行业成功的4个支柱:农业和农村发展，技术和研发，市场化运用和融资，以及国家和地方政府。
　　参加者将有机会做出自愿承诺，概述他们为提高可再生能源在世界各地的使用，所将采取的相关行动、措施和政策。我们还在开发一个可检索的可再生能源开发方面的最佳实践数据库，以促进国际合作和知识共享。
　　希望这次会议后，我们能增进了解和加强关系。因为只有通过国际合作，我们才会取得成功。我请来自世界各地的同事和我们一起努力，帮助通过革命性的方式使我们的世界变得更加强大。
　　可再生能源成为主流技术的时机已经成熟。让我们一起使这一目标变成现实。
　　                                     (作者：美国驻华大使馆环境科技卫生参赞郦英杰)
备注：《地源热泵》杂志专稿，谢绝转载，转载必究
北京山水文园地源热泵复合系统方案设计
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文章来源：《地源热泵》杂志　　添加人：admin　　添加时间：2008-3-12 11:12:00

北京山水文园地源热泵复合系统方案设计
刁乃仁1 赵强1  魏建军2  方肇洪1
1山东建筑大学热能工程学院，山东方亚地源热泵空调技术有限公司
2力维斯投资集团北京山水文园项目部

北京山水文园施工现场

摘  要：
    本文结合北京山水文园E区供热空调项目的设计实例介绍一种由地埋管换热器和辅助冷热源组成的地源热泵复合系统。该系统采用分散设置热泵主机的水环热泵构架，以地埋管换热器为全年冷热源主体，夏季采用湖水作制冷系统的辅助散热，冬季采用燃气锅炉作为供暖系统低温热源水的辅助加热器。系统中还设置专门的热泵供应生活热水。这种系统形式一方面充分利用了建筑物周围可利用的空地设置地埋管，秉承了地源热泵系统的优良特性，另一方面应用辅助散热（加热）系统满足供热和制冷的高峰负荷，降低了系统的初投资，提高了系统性能和运行的可靠性。这种系统形式对不同的冷热负荷特性有很大的灵活性，同时特别适合在用地紧张的项目中推广应用。

关键词：  地源热泵 复合系统  地埋管换热器  浅湖散热  辅助加热系统  生活用热水

The design of a hybrid ground source heat pump system
at a residential district in Beijing

Diao Nairen1, Zhao Qiang1, Wei Jianjun2, Fang Zhaohong1
1 Shandong Jianzhu University, Shandong Fangya GSHP Technology Company, Ltd.
2 The Riverside Project Department, LVC International Investment Group

Abstract
Based on the design of the heating and air-conditioning systems at a residential district in Beijing, this paper introduces a hybrid GSHP system which is composed of the geothermal heat exchanger as well as supplemental heat rejecter and heater. The system employs a frame of water-loop heat pump with distributed heat pumps and uses the geothermal heat exchangers as the primary heating and cooling source. In summer a shallow lake helps in rejecting excess heat of the refrigeration system while gas boilers are used as the supplemental heater in winter. On the one hand, the hybrid system make full use of the available ground areas around the buildings, and inherits the excellent characteristics of GSHP systems; on the other hand, it satisfies peak loads for cooling or heating, decreases system investments, and improves system performance and reliability. The system has a great flexibility in dealing with different combinations of the cooling and heating loads, and it is especially suitable to those projects with insufficient ground areas for the geothermal heat exchanger installations.

Keywords:  Ground source heat pump (GSHP), Hybrid system, Geothermal heat exchanger, Heat rejecting in shallow pond, Auxiliary heating system, Domestic hot water

0. 引言
地源热泵节能环保的特点已经众所周知，这使地源热泵空调系统成为一种优于传统的供暖空调选择方案，在公用和民用建筑中的应用也越来越多。但是和传统的供暖空调系统相比，地源热泵系统的初投资较高，短期的经济效益并不占优势，这成为阻碍地源热泵推广应用的一个主要原因。其次地埋管换热器亦需要一部分场地作为埋管空间，尤其是在寸土寸金的商业地区，占用一部分土地其实也是花费了一部分金钱，这在某种程度上也抵消了地源热泵的应用优势。在建筑用地紧张的地区，如果强行使用地源热泵空调系统，而不考虑埋管量是否足够，则会形成“小马拉大车”的情形，这将使运行性能急剧下降，甚至因循环液的温度过高或过低而导致系统失效。一种降低初投资、保证系统可靠运行的解决办法就是地源热泵复合系统【3】。通常在冷负荷占优的地区，地埋管换热系统被设计用来满足建筑物热负荷的需求，而用辅助散热器来负担额外的冷负荷；在热负荷占优的地区，地埋管换热系统被设计用来满足建筑物冷负荷的需求，而用辅助加热器来负担额外的热负荷。但是对于某些期望利用地源热泵这种节能环保的产品又没有足够的土地用来作为埋管空间的项目，另外一种更为复杂的地源热泵混合系统形式可以提供一种可行的方案。这种系统在制冷季应用辅助冷却系统，在供暖季应用辅助加热系统，北京山水文园E区就利用了这种新型的系统形式。
1.工程概况
北京“山水文园”住宅小区位于北京东三环华威桥畔，是由加拿大LVC国际投资集团投资策划，以世界上最适宜人居住的城市——加拿大温哥华的环境指标为蓝本，根据北京的地质、气候和人文特征打造的大型绿色生态社区，曾经获得了联合国人居署的“国际生态最佳社区”以及“亚洲人居环境规划设计创意奖”等大奖。在第十届“国际花园城市与花园社区竞赛”中，代表北京参赛的山水文园，亦获得“花园社区环境可持续发展类奖”。
山水文园 E区由19栋建筑物组成,其中有7幢板式住宅楼和12座别墅。该工程建筑面积近12万平方米。
2.系统概要
本工程包括两个系统：一是供暖空调系统；一是生活用热水系统。
在供暖空调系统设计中根据建筑物高度及其性质将E区十九栋楼分为高低两个区。高区包括板式住宅楼⑴～⑷号楼，建筑面积约95140 m2，其余为低区，建筑面积约为21765 m2。其中⒁～⒆号别墅群，建筑面积约4880m2。该部分别墅在E区的东部，远离机房。高区和低区的⑸－⒀号楼采用地埋管－辅助换热复合地源热泵系统。低区的⒁～⒆号别墅采用单独的埋管式地源热泵空调系统。
空调用冷热源为分散式水源热泵系统。每户设水源热泵机组一台。用户侧设置双管式风机盘管系统。户外水源侧设地埋管－辅助换热复合水系统。夏季该复合水系统由地埋管和人工湖水冷却换热器组成，为户式热泵机组提供循环冷却水；冬季该复合水系统由地埋管和燃气热水锅炉加板式换热器组成，为户式热泵机组提供循环低温热源水。即该地埋管-辅助换热系统有三个子系统组成：地埋管换热系统、浅湖辅助冷却系统和燃气锅炉辅助加热系统。户式热泵供热空调系统的户外水循环系统，夏季基本的冷却负荷与冬季基本的提取热量负荷均由地埋管承担。夏季冷却能力不足的部分，由人工湖水进行冷却的热交换器辅助；冬季高峰负荷时段从地埋管中提取的热量不能满足用户热负荷的部分，由燃气热水锅炉做加热热源的热交换器辅助。
生活用热水系统采用集中式供水形式，由专用的水源热泵热水机组为各用户提供50～60℃的生活用热水。水源热泵的低温热源水根据不同季节由三个系统分别提供：冬季使用燃气锅炉换热系统供给水源热泵作为低温热源水，春秋季节采用地埋管系统或人工湖水通过换热器作为水源热泵的低温热源水，夏季采用空调冷却水作为水源热泵的低温热源水。
3.地埋管－辅助换热复合系统
山水文园E区总建筑面积约12万平方米，其总冷负荷和总热负荷均相当大。根据建筑负荷所确定的地埋管总长度所需埋地面积超过了小区中所能提供的埋管场地面积。合理设计供暖空调系统，保证系统的可靠性，降低系统的初投资和运行费用，是方案设计成败的关键。根据小区规划特点及布局，供暖空调系统采用了地埋管－辅助换热系统。
如图1所示，地埋管－辅助换热系统包括三个子系统：户式水源热泵－集中地埋管系统、浅湖辅助冷却系统、燃气锅炉辅助加热系统。户式复合热泵空调的户外水循环系统，夏季基本的冷却负荷与冬季基本的取热负荷均由地埋管换热器承担。夏季冷却能力不足的部分，由人工湖水进行冷却的热交换器辅助冷却；冬季从地埋管中提取的热量不能满足用户热负荷的部分，由燃气热水锅炉做加热热源的热交换器辅助加热。辅助换热系统的启停，将根据系统循环水的温度和节能综合优化程序控制。

3.1户式热泵－集中地埋管系统
由于供暖空调系统所涉及的建筑很多，面积很大，建筑负荷相当大，即使采用辅助换热系统，地埋管的数量还是相当大。另外考虑到住宅建筑的功能特点，各个用户使用空调的灵活性，采用了分散设置水源热泵而集中设置地埋管的水环热泵系统形式。
从水源热泵的角度来看，这一方面提高了各个用户使用空调的方便性，用户可以根据自身的需求启停热泵、选择供热或制冷模式，提高了各用户的舒适性和灵活性；另一方面也由于热泵耗电与用户直接关系，用户更加关心热泵的运行能耗，更好地实现行为节能，同时减少了物业管理在分户计量上的困难。
在地埋管换热器的设计中根据山水文园社区的规划特点和布局，采取了将地埋管合理分区，并使用地埋管分组并联技术。由于采用集中设置地埋管换热器的形式，可充分考虑各用户的同时使用系数，从而减小了地埋管总埋管量，提高了系统的可靠性；由于采用了地埋管分组并联技术，减小了管材投资，减少了系统运行能耗，也减小了地埋管施工难度。
根据板楼和别墅的分布及地埋管的布管情况，将地埋管分为三个区，每区根据埋管数量和流量分别安装数个分集水器。北区地下车库占地面积和两车库之间为一个埋管区，供高区建筑空调使用。南区地下车库占地面积为第二埋管区，供低区建筑空调使用。第三埋管区供东部⒁～⒆号别墅群使用。钻孔深度均为75m，全区共设1530个钻孔，埋管总长度114750 m。
在地埋管施工的初期，使用深层岩土热物性测试仪，对地埋管单孔进行了深层岩土热物性测试【1，2，6】。在埋管周围有排水沟，导致地下含水层水位较高，这在一定程度上增加了附近岩土层的导热系数，增加了埋管的换热量【1，4，5，7】。由测试结果可知在当采用细沙密实回填时，岩土导热系数为2.416（W/m·℃），单U型埋管钻孔内热阻为0.0386（℃·m/W）。根据所掌握的地埋管区域水文地质资料、现场测试数据及按北京气象参数计算得到的制冷与供热动态负荷，利用“地热之星”软件【9】计算得到所设计的地埋管能够承担的高区建筑冷、热负荷分别为3680kW和4600kW；地埋管能够承担的低区建筑冷、热负荷分别为896kW和1120kW。
3.2浅水湖冷却水源热泵系统
该建筑群中有1.2万平方米的人工湖，即使在夏季较为炎热的天气情况下，人工湖中的水温仍能保持比室外空气温度低的温度，这使人工湖水成为一种良好的空调冷却水【3，10】。如何合理、有效地利用这一资源，是该方案设计的又一特点。
为了计算人工湖所能承担的冷却负荷，建立了一种简化的浅湖散热模型，其传热机理如图2所示。该模型采用稳态传热模型，采用集总热容法进行计算；考虑了浅湖水体所涉及到的各种传热机理，包括太阳辐射得热、湖面辐射散热、湖面对流换热、湖面蒸发散热及水体通过湖底的导热。在北京夏季室外气象条件下，利用该模型对浅湖散热能力进行了分析计算。结果说明即使在7月份气象条件较不利的情况下，若浅湖水体维持30℃的温度时，该人工湖可承担大约2800kW的冷却负荷；若湖水温度上升到34℃时，浅湖水体的散热能力也随之提高，大约可承担5500kW的冷却负荷。如果在浅湖中安装喷泉，浅湖水体可承担的冷却负荷还会进一步提高。对浅湖散热模型的模拟计算，为浅水湖冷却水源热泵系统的设计提供了较为可靠的依据。

浅湖冷却系统作为地源热泵空调系统的辅助冷却系统设计。建筑物所要求的基本散热负荷由地埋管换热器承担，夏季冷却能力不足的部分，由人工湖水进行冷却的板式换热器辅助冷却。浅湖辅助冷却系统和地埋管换热系统的配合运行兼顾系统的节能优化和保证系统可靠运行两大目标进行控制。
为了降低辅助冷却系统的初投资，浅水湖冷却系统采用开式系统，湖水通过板式换热器为空调冷却水降温散热。湖水板式换热器的容量根据建筑物设计散热负荷除去地埋管所承担的散热负荷确定。循环水泵的流量根据板式换热器所承担的散热负荷与冷却水供回水温差确定，冷却水供回水温差取4～6℃。
3.3燃气锅炉辅助加热系统
由于建筑物周围的埋管区域不足，在该项目中虽然已经利用地下停车库的地下设置了部分地埋管换热器，但地埋管换热系统只能承担建筑物冬季高峰供热负荷的80％，需要设置辅助加热系统以解决地埋管换热器能力不足的问题。由于燃气锅炉的效率较高，自动控制比较灵活，初投资也较低，故采用燃气锅炉作为辅助加热系统的热源。与地源热泵供热方式相比，燃气锅炉供热的主要缺点是提供同样的供热量所需的运行费用要高得多。但是，分析表明，在整个供热季中出现极端气候条件（因而实际