河北省部分地源热泵建筑应用典型案例赏析

河北省位于黄河下游以北，地处东经113°27′-119°50′，北纬36°05′-42°40′之间，总面积18.8万平方公里。2017年末，全省常住总人口达到7519.52万人。河北省域内有高原、山地、丘陵，有平原，有湖泊、海滨。浅层地热能分布广泛，储量巨大，可用性强，应用前景十分广阔。有关研究表明，平原区浅层地热能容量为487.773x10^14千焦，折合标准煤166432.259x10^4吨；山间盆地浅层地热能容量为17.325x10^14千焦，折合标准煤5911.595x10^4吨。浅层地热能储量在全国名列前茅。近年来，河北省积极推进地源热泵建筑应用。现从河北省住房城乡建设厅征集的“可再生能源建筑应用”典型案例中，选取3个地源热泵建筑应用项目摘要如下：

1、唐山冀东水泥股份有限公司办公楼水源热泵项目

1）工程概况。将公司既有 11 层办公大楼、外宾招待所和会议礼堂原有分体空调拆除，采用新型高效水源热泵机组，利用公司自备电厂的冷却水 做水源，建造中央空调系统。项目总建筑面积约 9500㎡ 。末端采用风机盘管形式。

2）技术方案。该项目夏季室温控制在 25° C 以下，冬季室温在 20° C 以上。冷、热复合指标 分别按 100 和 70W/ ㎡计，总的冷、热负荷为 950 和 665KW。引入电厂的冷却水做热泵机组的冬季用 热源水。冬季水温最低为 22° C。按每小时 50 吨 热源水水量，需提取 9° C 的水温，排水温度为 13° C，热源水量可满足冬季采暖用。

主机选用高效满液式水源热泵机组一台，在 设计工况下性能如下：制热量 1304KM/ 台，输入功 率 240KM/ 台，冬季空调进出水温为 45-50° C，热 源水排水温度按 22-13° C，制热能效比 5.43；制 冷量 955KW/ 台，输入功率 192KW/ 台，夏季空调水 进出水温为 12-7° C，利用冷却塔辅助散热，制 冷能效比 5.18。

满液式蒸发器机组是相对干式蒸发器而言的， 其内部的制冷剂在蒸发器内走壳程。蒸汽从壳体上 部排出，内部始终是液体间的换热，使得压缩机的 容积效率有所提高，制冷量增大。

系统设备基本数据如下：

⑴ . 水源热泵机组（1 台，满液式蒸发器）： LSBLGR-1200M；制热量 1304KW，功率 240KW，制 冷量 995KW，功率 192KW。

⑵ . 空调侧循环水泵（2 台）：SLS150- 160；流量 150m3/h，扬程 32m，功率 22KW。

⑶ . 冷却水循环水泵（2 台）：SLS200-250； 流量 200m3/h，扬程 20m，功率 18.5KW。

⑷ . 全自动软水器（1 台）：FY-2A。

⑸ . 软化水箱（1 台）：4m。

⑹ . 冷却塔（1 座）：流量 200m3/h，风量13800m3/h，功率 7.5KW。

⑺ . 电子水处理仪（1 台）：处理水量 145-210m3/h。

3）运营模式。该项目由物业公司自行管理热泵系统。采用一台高效节能满液式水源热泵空调机组，满足夏季制冷和冬季采暖。冬季，在设计工况下，22° C 的电厂冷却水经潜水泵被输送至热泵机组的蒸发器侧，被冷却成13° C后再输送回冷却水管中。夏季，因水温较高，需配置冷却塔系统。

4）运行效果。该项目主机、机房附属设备、机房电气部分及安装系统总投资约 330 万元。该系统因夏季电厂冷却水温度过高，不易用作空调系统。冬季余热水温高，宜作理想热源。经测算，冬季运行费用为 10.3 万元，较市政管网供热年节约 14.4万元，节能效果显著。

2、保定市天河电子技术有限公司红外精 密激光雷达产业化基地水源热泵系统应用项目

1）工程概况。该项目位于保定高新区北部三 期区域内，占地面积 30760 ㎡，建筑面积 26082 ㎡。 项目功能为办公及生产车间。2010 年 8 月开工， 2013 年 3 月竣工。

2）技术方案。项目采用水源热泵方式为建筑 提供所需的冷、热源。中央空调进行冬季供暖及夏 季供冷，空调系统末端采用风机盘管，不设集中 新风系统。空调水系统为双管系统，冬夏合用一 套管路，定压补水装置设于水源热泵房内。冷热 源均由水源热泵房提供，冷负荷指标 76.14W/ ㎡， 热负荷指标 64.8W/ ㎡；设计冷负荷 1930KW，热负 荷 1640KW。夏季空调设计冷水供水温度 7° C， 回水温度 12° C；冬季空调设计热水供水温度 45° C，回水温度 40° C。

系统设备基本数据如下：

⑴ 水源热泵（1 台）：WCFXHP87R；制冷量 2062KW，制热量 2374KW，制冷输入功率 308KW，制 热输入功率 438KW。

⑵冷（热）水循环泵（4 台）：KQL200/315- 55/4；流量 400m3/h，扬程 32m，功率 55KW。

⑶ 潜水泵（4 台）：200QJ100-60； 流 量 100m3/h，扬程 60m，功率 25KW。

⑷ 定压补水设备（2台，变频）：DFG40-160（1） /2/3；流量 11.5m3/h，扬程 32m，功率 3KW。

⑸ 软化水设备（1 台），处理水量 3m3/h。

⑹ 旋流除砂器（1 台），流量 200m3/h。

3）运营模式。该项目为企业自筹资金、企业 独立运行管理模式，企业外聘管理人员操作运行， 所有设备、系统的产权均为企业自有。企业制定了 规范的运行管理制度，确保系统运行安全稳定。通 过各项数据采集分析进行优化。

数据收集。通过人工采集方式采集的数据为 示范项目的基本信息，以及需要人工定期填写的监 测数据（建筑基本信息、不能自动采集的能耗信息 等）；通过自动采集方式采集的数据为监测指标， 由自动计量装置实时采集监测数据，通过自动传输 方式实时传输至市建筑能耗监测平台。

运行维护。该水源热泵中央空调系统投入使 用后，为保证水源热泵机组系统的持续正常工作， 应根据设备系统情况准备运行工作，并按照计划进 行日常的运行管理。系统的维护包括水源热泵机组、 冷冻水泵、深水井、附件的维护。

4）运行效果。通过对该项目水源热泵系统夏 季和冬季运行工况的测试和分析，得出如下系统运行监测数据：

测试期间在室外气候条件下，夏季抽测区域 的供冷保证率为 100%，冬季抽测区域的供热保证 率为 100%。

测试期间在实际运行工况下，抽测热泵机组 在夏季的制冷平均性能系数为 5.55，热泵系统制 冷平均性能系数为 3.77；热泵机组在冬季的制热 平均性能系数为 5.22，热泵系统制热平均性能系 数为 3.58。

实施效果：年节约标准煤 86.25 吨，减排二氧 化碳 213.04 吨，减排二氧化硫 1.73 吨，减排粉尘 0.86 吨。年节约费用 13.05 万元，静态投资回收期 为 8.92 年。

3、承德市双桥区大石庙镇石门沟村污水源热泵项目

1）工程概况。石门沟村于2008年7月列为 双桥区城中村改造范围。占地面积 133 亩，分别于 2007、2009、2010 年征为建设用地。已建成多 层楼房 7 栋，总建筑面积 43000 ㎡。采用污水源热 泵采暖技术，满足石门沟村小区住户冬季采暖需求。

2）技术方案。该项目利用承德市污水处理厂 处理后的中水，通过地下管道引至项目机房污水提升井，经污水源热泵提取 5° C温度后，回馈到污水处理厂原出口。供暖面积 43000㎡。这一项目， 填补了承德市冬季取暖方式的空白。

该系统设计采用“二级中水污水源热泵系统” 型式为建筑提供供热服务。43000 ㎡住宅楼建筑设计热负荷指标 60W/㎡，则热负荷为 2580KW。末端系统采用暖气片供暖方式，设计采暖供回水温度为 60/50° C。

利用污水处理厂排放的二级污水通过管道引至热泵机房，经热泵机组提取温度后再通过管道排放至污水处理厂总排水管道；热泵机组所提取出的热量再利用管道循环水泵为末端建筑提供热源。该系统根据天气变化情况，利用设置时段自动控制运行模式。

系统设备基本数据如下：

⑴ 热泵机组（2 台）：BSBL-1200G；制热量 1270KW；输入功率 446KW。

⑵ 系统循环泵（2 台）：DFW250-400B/4/5； 流量 450m3/h；扬程 38m；功率 75KW。

⑶ 水泵（2 台）：250QJ160-42；流量 160m3/h； 扬程 42m；功率 30KW。

⑷ 电子水处理仪（1 台）：HD-10； 流 量 590m3/h。

⑸ 高效过滤器（1 台）：MZG-10A； 流 量500m3/h。

⑹ 定压补水装置（1 套）：NZG-1400；单灌 体双泵；流量 16m3/h；扬程 85m；承压 1.6MPa。

⑺ 软化水装置（1 套）：MT5；工作流量 5m3/h。

⑻ 补水箱（1 个）：4m3；玻璃钢拼装。

⑼ 智能控制柜（1 台）：PLC 编程智能控制。

运营模式。承德市系全国可再生能源建筑应 用示范城市。该项目作为承德市首个应用污水源热 泵技术进行采暖的示范工程，符合国家项目建设 补助规定，给予每平方米建筑补贴 40 元，共补贴 172 万元，不足部分以剩余建筑物抵顶。相关设备 产权自验收之日移交村委会管理。

该项目由污水源热泵生产厂家负责系统设备 安装、调试、技术培训指导，以及售后维修保养服 务并交付使用，系统的运行管理均由村委会组织统 一管理，包括热泵机组运行、热泵机房日常维护保 养、取暖费的收取工作等。

4）运行效果。由河北省建筑科学研究院的检 测 告得知：根据对石门沟污水源热泵系统冬季运 行工况的测试分析，测试期间在室外气候条件下， 所抽查房间的室温都在 18° C 以上，满足要求； 测试期间，在实际运行工况下，所抽测地源热泵机 组的制热性能系数为 3.72，热泵系统的制热性能系 数为 3.10。

该项目热泵系统冬季采暖消耗 1629313.7KWh， 当地价格按 0.52 元 /KW.h 计算，城市集中采暖面积 按 24.0 元 / ㎡计算，该项目年节约取暖费用 18.5 万 元。年常规能源替代量 298.1 吨标准煤，二氧化碳 减排量 736.3 吨，二氧化硫减排量 5.96 吨。