一、地?zé)峄局R及我國地?zé)岬陌l(fā)展與現(xiàn)狀
地?zé)嵬ǔＪ顷懙氐乇?000m深度內(nèi)的熱能。據(jù)推算，地核內(nèi)部的溫度達2000～5000℃，而地幔的溫度達1000～2000℃。因此，在地球的最外層——地殼中蘊藏著巨大的熱水庫。地?zé)崴⒉皇堑貧?nèi)天然存在的，而是地面上的雨水沿巖石、土壤的縫隙深入地殼深處，這些水被周圍的熱巖所加熱。如果地殼深處有較大的空隙層，就可能形成具有開采價值地?zé)崴畬覽1].而目前開采和利用最多的地?zé)崮芗词堑責(zé)崴?。根?jù)地?zé)崴疁囟鹊牟煌責(zé)崴煞譃椋旱蜏厮╰<140℃）、中溫水（t=40～60℃）和高溫水（t=60～100℃）、過熱水（t>100℃）[2].我國地?zé)豳Y源總量98%以上是低溫地?zé)豳Y源。目前，我國眾多的低溫地?zé)豳Y源主要是直接利用于洗浴、采暖、種植、養(yǎng)殖、醫(yī)療、娛樂等方面。雖然全國直接利用總量已達到2410MW，居世界各國前列[3]，但利用水平和效率比較低，對于25℃～50℃溫度段的能量利用率很差。為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，國家制定了“十五能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃”：要求調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，減少燃煤造成的污染，大力發(fā)展新能源可再生能源的利用技術(shù)，其中提到要開發(fā)地?zé)釤岜眉夹g(shù)，以充分利用地?zé)豳Y源。
地?zé)嶙鳛橐环N清潔能源用于采暖，在我國北方城市發(fā)展迅速，目前天津市地?zé)峁┡娣e就達800多萬平方米，至2003年底可達1000萬平方米，位居全國前列。北京市地?zé)峁┡娣e也達120萬平方米[4].但目前地?zé)峁┡饕腥齻€突出的問題：
?。ㄒ唬┑?zé)崴┡笪菜欧潘疁乇容^高，一般在40℃以上，造成了資源的浪費。
?。ǘ┯幸恍┑?zé)崽飳俚蜏氐責(zé)崽铮責(zé)崴疁囟鹊陀?5℃，能量品位低，不能直接為暖氣片熱水式熱力循環(huán)系統(tǒng)供暖。
?。ㄈ┑?zé)崴┡笪菜欧潘疁乇容^高，造成熱污染，不符合環(huán)保的要求。
二、全新的地?zé)帷⒏邷厮礋岜玫墓┡桨?/strong>
由北京市科委立項，清華大學(xué)熱能系和北京清源世紀科技有限公司共同研制開發(fā)出的QYHP系列的高溫水源熱泵機組，采用最新研制的高溫環(huán)保工質(zhì)HTR01，解決了傳統(tǒng)工質(zhì)高溫工況下工作壓力過高的技術(shù)瓶頸，保證了設(shè)備在高溫工況下運行的安全可靠，從根本上解決了上述地?zé)峁┡械娜齻€主要問題。
QYHP系列高溫水源熱泵可直接把30-60℃的低溫地?zé)崴訜岬?0-90℃，適用于各種供暖方式，解決了高寒地區(qū)的地?zé)釤岜霉┡约坝酶邷厮礋岜萌〈济哄仩t仍可利用暖氣片熱水式熱力循環(huán)系統(tǒng)的采暖改造問題。被利用后的地?zé)嵛菜潘疁囟茸畹涂傻陀?0℃，符合環(huán)保的要求。制熱工況COP可達到3.5以上，也就是說，花費一份代價，可以得到3.5倍以上的熱量。
用高溫水源熱泵機組對低溫地?zé)崴M行余熱回收，可加大地?zé)峋墓┡芰?，使一口地?zé)峋鸬絻煽诘責(zé)峋淖饔?，能產(chǎn)生出良好的經(jīng)濟效益。舉北京市為例：北京城區(qū)和小湯山地區(qū)已有地?zé)岵膳こ?6處，年開采利用地?zé)崴?85.9萬立方米，采暖面積約38萬平方米，如果利用熱泵技術(shù)將40℃尾水降至10℃再排放，那么從目前每年排放的286萬立方地?zé)嵛菜锌苫厥諢崃繛?.5萬千瓦，可擴大供暖面積90萬平方米，節(jié)能及環(huán)境效益十分明顯。
三、項目簡介
北京某工程項目：一期建設(shè)共有19000平方米的大學(xué)生公寓，約4200平方米的公建（會所），大學(xué)生公寓采用暖氣片熱水式熱力循環(huán)系統(tǒng)供暖，會所采用中央空調(diào)系統(tǒng)，冬夏兩用?，F(xiàn)有地?zé)峋豢冢壕顬?800米、日出水量為1054t/d（44t/h）、出水溫度為57℃。
該井所出57℃低溫地?zé)崴芍苯咏o采用中央空調(diào)系統(tǒng)的會所供暖。但該低溫地?zé)崴糜诖髮W(xué)生公寓的暖氣片熱水式循環(huán)熱力系統(tǒng)供暖，需進一步加熱，將水溫提高到70℃以上。如采用傳統(tǒng)燃煤、燃油、燃氣鍋爐加熱方式，供暖后的排放水溫仍將在40℃以上，無法解決資源的浪費和環(huán)境熱污染的問題。
應(yīng)用QYHP系列高溫水源熱泵機組，可輸出70℃以上的二次熱水，能在末端為暖氣片的用戶進行供暖。被利用后的地?zé)嵛菜潘疁囟茸畹涂傻陀?0℃，將低溫地?zé)崴哪芰砍浞掷茫瑫r熱泵機組還可免費制取生活熱水及為會所提供夏季制冷。真正實現(xiàn)一機多用、經(jīng)濟環(huán)保、高效節(jié)能。
四、負荷計算
1、空調(diào)室外計算參數(shù)（北京地區(qū)）
2、空調(diào)室內(nèi)計算參數(shù)
冬季室內(nèi)設(shè)計溫度t=18－22℃，室內(nèi)相對濕度φ≤55%
夏季室內(nèi)設(shè)計溫度t=22－26℃，室內(nèi)相對濕度φ≤60%
3、負荷計算
冬季供暖工況：
取面積熱指標(biāo)：q = 60 W/㎡.
供暖總建筑面積：F = 19000+4200=23200㎡
冬季總熱負荷：Q = q × F = 60×23200=1392kW
其中大學(xué)生公寓熱負荷：1140kW
會所熱負荷：252kW
夏季制冷工況：
取面積冷指標(biāo)：q = 110 W/㎡、
制冷總建筑面積：F = 4200㎡
則夏季總冷負荷：Q = q × F = 110×4200=462kW
五、工藝方案
冬季工況：利用57℃地?zé)崴M行供暖，采用梯級利用的方式進行。
第一級：應(yīng)用板式換熱器輸出55℃熱水為高檔公寓部分供暖，地?zé)嵛菜疁囟冉禐?2℃左右；地?zé)崴g供可提供256KW的熱量，可滿足會所冬季供暖252kW最大熱負荷的需求。
第二級：應(yīng)用1臺QYHP600H高溫水源熱泵機組對52℃地?zé)嵛菜M行余熱回收，輸出75℃二次水對大學(xué)生公寓進行供暖。
第三級：應(yīng)用1臺QYHP600H高溫水源熱泵機組對36℃左右的地?zé)嵛菜M行余熱回收，輸出75℃二次水對大學(xué)生公寓進行供暖，地?zé)嵛菜疁囟?8℃，符合排放標(biāo)準。
兩臺QYHP600H高溫水源熱泵機組共可輸出1248KW的熱量，可滿足大學(xué)生公寓冬季供暖1140kW最大熱負荷的需求。
夏季工況：QYHP600H型高溫水源熱泵機組單機額定制冷功率為325KW，兩臺合計為650KW，可滿足4200㎡高檔建筑共462 KW的夏季冷負荷的需求。
六、經(jīng)濟性比較
高溫水源熱泵除具有環(huán)保的特點外，更具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢，下面將利用各種余熱資源采用高溫水源熱泵的供暖方式同現(xiàn)行的各種供暖方式就運行成本、一次性投資依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作分析比較如下：
七、方案優(yōu)點
1、余熱利用、經(jīng)濟節(jié)能
采用高溫水源熱泵機組可直接回收利用低溫地?zé)崴?、地?zé)嵛菜?、含油污水及其它各種溫度在30～60℃之間的中低品位余熱資源，從根本上解決了此類余熱資源不能被熱泵機組直接回收利用的現(xiàn)狀。機組制熱工況出水溫度可根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)，最高出水溫度可達90℃，可滿足不同用戶的空調(diào)、供暖、制備生活熱水的需求，低溫地?zé)崴?高溫水源熱泵取代燃煤鍋爐進行冬季供暖無須改造供暖末端及現(xiàn)有供暖管網(wǎng)，從而使現(xiàn)有資源得到了最合理的利用。
2、綠色環(huán)保、效益顯著
采用地?zé)崴?高溫水源熱泵取代燃煤鍋爐可取得很好的環(huán)保效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)，避免了燃煤鍋爐的廢氣、廢渣對周圍環(huán)境的污染，省掉了燃煤的運輸費用、貯煤場地費用、除塵費用、灰渣的運輸處理費用等。同時解決了低溫地?zé)崴虻責(zé)嵛菜欧藕髮Νh(huán)境造成的熱污染的問題，經(jīng)此方案后，地?zé)崴臏囟戎挥?8℃左右遠低于國家規(guī)定的小于30℃的標(biāo)準。
3、一機多用，節(jié)約資金
在該項目中，利用高溫水源熱泵提供冬季供暖的同時，還可提供夏季制冷，從而避免了中央空調(diào)系統(tǒng)的重復(fù)投資。
4、性能穩(wěn)定、安全可靠
水源熱泵運行自動化程度高，運行人員少，無壓力容器存在，安全性好。地下水溫度穩(wěn)定，水源熱泵供熱為連續(xù)供熱，溫度恒定，人體的舒適感好。
Email: direjia@126.com（投稿），direjia@163.com（合作）,
直線電話：18515158288（同微信）
