貴州省地質(zhì)科技園淺層地溫能中央空調(diào)系統(tǒng)工程項(xiàng)目位于貴陽市觀山湖石林西路北側(cè)，總建筑面積 105000 ㎡，其中地上建筑面積 84835.3 ㎡。夏季空調(diào)總冷負(fù)荷 3592kW，冬季空調(diào)總熱負(fù)荷 3926kW。工程主要由三大部分構(gòu)成：地埋管換熱系統(tǒng)、空調(diào)主機(jī)安裝系統(tǒng)和空調(diào)末端安裝系統(tǒng)。 

       工程于 2016 年 7 月 27 日順利通過了由建設(shè)單位組織，各參建單位和質(zhì)監(jiān)站參加的節(jié)能工程專項(xiàng)驗(yàn)收。并于 2018 年 9 月 29 日順利通過貴州省可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目驗(yàn)收。自項(xiàng)目運(yùn)行以來，用戶反饋入住體驗(yàn)良好，空調(diào)運(yùn)行噪音低，制冷制熱運(yùn)行工況良好，體感舒適度高，節(jié)能環(huán)保。 

貴州省地質(zhì)科技園外景

       系統(tǒng)采用能效控制系統(tǒng)進(jìn)行全系統(tǒng)控制，對地源側(cè)進(jìn)、出水溫度，負(fù)荷側(cè)進(jìn)、出水溫度，地源側(cè)流量，地源熱泵機(jī)組、水泵等設(shè)備功率，室內(nèi)、外溫度等系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集并記錄處理，以達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能可靠運(yùn)行。 

       地埋管換熱系統(tǒng)：換熱井?dāng)?shù)量為 815 口，設(shè)計(jì)總延米數(shù) 79000 米，換熱井按區(qū)域條件布置在建筑物基坑下。地埋井直徑 150mm，設(shè)計(jì)深度 100m，管井間距4.2m，管井內(nèi)埋設(shè) De32 的高密度聚乙烯（PE 管）雙 U 型管。 

       空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)：本工程設(shè)置地源熱泵空調(diào)主機(jī)房一個，3 臺螺桿式地源熱泵機(jī)組，單機(jī)制冷量 1334.6kW，制冷功率 196.7kW，單機(jī)制熱量 1386.2kW，制熱功率 291.5kW；地源側(cè)和末端側(cè)循環(huán)水泵各 4 臺，地源側(cè)水泵單臺功率為 30kW， 末端側(cè)水泵單臺功率為 37kW；相關(guān)附屬水處理設(shè)備若干，為夏季提供空調(diào)冷源， 冬季提供空調(diào)熱源。 

       空調(diào)末端系統(tǒng)：空調(diào)冷、熱水系統(tǒng)采用二管制一次泵變流量系統(tǒng)，設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管、新風(fēng)機(jī)組等末端設(shè)備 1750 臺左右為末端用戶提供冷、熱風(fēng)及新風(fēng)，以滿足人體冷熱需求。 

三、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性

       工程全年每年節(jié)約費(fèi)用 110.88 萬元，與常規(guī)的熱水鍋爐+冷水機(jī)組相比，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)增量成本為 881.65 萬元，靜態(tài)投資回收年限為 7.95 年，項(xiàng)目費(fèi)效比為 0.43 元/kW·h。投入運(yùn)行后，采集實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際年運(yùn)行費(fèi)約 3 元/月·㎡，每年運(yùn)行比傳統(tǒng)空調(diào)節(jié)能節(jié)費(fèi) 57%，系統(tǒng)高效節(jié)能，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 

       環(huán)境效益：項(xiàng)目采用地源熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱等功能。每年可節(jié)約燃煤量 2520 噸，減少 CO2 排放量 6405 噸，減少粉塵排放量 48.8 噸，減少二氧化硫排放量 28.9 噸。 

       社會效益：項(xiàng)目投入運(yùn)行后，產(chǎn)生系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的 4 個崗位需求，增加了一定就業(yè)崗位，緩解了社會就業(yè)壓力，培養(yǎng)了部分暖通專業(yè)技術(shù)人才。 

       （一）新理念 

       本項(xiàng)目采用淺層地?zé)崮埽酝寥涝礊樾钅荏w，經(jīng)過地源熱泵機(jī)組將空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器與冷凝器利用地埋管技術(shù)延伸至地下恒溫帶沿途中，通過少量電能做功提取恒溫能量，實(shí)現(xiàn)建筑物供暖、制冷和提供生活熱水。 

       淺層地源熱泵中央空調(diào)，沒有利用化石能源作為能源主體，無燃燒過程，不排放有毒有害氣體、無污染。與空氣源熱泵相比污染物排放減少 40%，與電供熱相比減少 70%，一機(jī)多用，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、整個系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也比鍋爐+制冷機(jī)系統(tǒng)大大減少，地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行高效、經(jīng)濟(jì)、低碳節(jié)能。 

       （二）創(chuàng)新性 

       巖溶區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下，首次將鉆探堵漏技術(shù)應(yīng)用于地源熱泵豎直地埋管堵漏，有效彌補(bǔ)下管施工過程中可能對管材造成的不良影響，減小損失，并發(fā)表論文《堵漏劑在地源熱泵埋管施工中的應(yīng)用》，對堵漏工藝、效果及原理進(jìn)行了分析研究，作為推廣應(yīng)用技術(shù)保障措施之一。 

       建成了貴州首個地溫及能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行過程中能效， 以便及時(shí)采取一定運(yùn)行策略，通過調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行溫度、流量、壓力、閥門啟閉及設(shè)備運(yùn)行數(shù)量等保證系統(tǒng)節(jié)能高效運(yùn)行；同時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測地溫場變化，當(dāng)?shù)販貓龀霈F(xiàn)冷堆積和熱堆積時(shí)，采取補(bǔ)熱和補(bǔ)冷措施，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。 

       （三）先進(jìn)性 

        國內(nèi)現(xiàn)有的現(xiàn)場熱響應(yīng)測試儀器是針對北方地質(zhì)條件進(jìn)行研發(fā)的，在貴州巖溶區(qū)復(fù)雜水文地質(zhì)條件下沒有起到好的效果。在此項(xiàng)目實(shí)踐基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步研究論證和研發(fā)，于 2018 年 7 月獲得“巖土熱響應(yīng)測試儀器”實(shí)用新型專利， 為后續(xù)開展貴州復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土熱物性研究、區(qū)域性場區(qū)勘查及能源規(guī)劃提供了有力技術(shù)支撐；為了保護(hù)閥門、延長閥門使用壽命、節(jié)省人工，實(shí)現(xiàn)制冷和供暖的自動切換，研發(fā)了一種地源熱泵系統(tǒng)外置自動四通換向閥裝置，并于 2018年 6 月 22 日獲得實(shí)用新型專利。 

       （四）智慧化 

       建成了貴州首個地溫及能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)。在室外分別設(shè)置 6 個地溫監(jiān)測井， 設(shè)置的地溫監(jiān)測井不參與系統(tǒng)運(yùn)行，監(jiān)測井內(nèi)分別埋設(shè)溫度傳感器（探頭應(yīng)布置 在 PE 管外），該測溫探頭用于地溫變化檢測，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測地溫場變化，當(dāng)?shù)販貓龀霈F(xiàn)冷堆積和熱堆積時(shí)，采取補(bǔ)熱和補(bǔ)冷措施，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行； 系統(tǒng)采用能效控制系統(tǒng)進(jìn)行全系統(tǒng)控制，對地緣側(cè)進(jìn)、出水溫度，負(fù)荷側(cè)進(jìn)、出 水溫度，地緣側(cè)流量，負(fù)荷側(cè)流量，地源熱泵機(jī)組、水泵等設(shè)備電功率，室內(nèi)、外溫度等系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集并實(shí)時(shí)記錄，所采集的參數(shù)通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 程序處理后，反饋控制地源熱泵系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組、循環(huán)水泵、電動閥門等，以達(dá) 到系統(tǒng)的節(jié)能可靠運(yùn)行。 

       （一）問題 

       本項(xiàng)目所處位置地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地埋管鉆孔施工難度大，技術(shù)要求高，需委托對貴州巖溶地質(zhì)條件熟悉且有施工經(jīng)驗(yàn)的地勘單位施工，確保地埋管換熱系統(tǒng)正常運(yùn)行。 

       （二）建議 

       該項(xiàng)目是貴州省地礦局為推動綠色發(fā)展、推進(jìn)貴州生態(tài)文明建設(shè)而在貴州實(shí)施的首個采用地源熱泵技術(shù)為建筑物提供制冷供暖的淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用項(xiàng)目。項(xiàng)目目的任務(wù)是經(jīng)過前期場區(qū)地質(zhì)條件勘查、現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗(yàn)及方案設(shè)計(jì)等科學(xué)論證， 建設(shè)一套土壤源（豎直地埋管）地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)為整個園區(qū)建筑提供夏季制冷和冬季供暖，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能、高效運(yùn)行，為淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用項(xiàng)目在貴州的落地推廣提供技術(shù)依據(jù)，對貴州省淺層地?zé)崮茼?xiàng)目建設(shè)具有試點(diǎn)示范作用。