地源热泵机组耦合三联供系统的选型及优化

马策龙

摘要：随着我国科技水平不断发展，新型地源热泵技术应运而生，该技术在能源节约方面具有重要作用，通过地源热泵机组和三联供系统有效耦合，不仅能够满足分布式能源系统发展的需要，而且还能进一步提高能源综合利用率，增加可再生能源的使用，这对社会经济水平提高及建立环境友好型社会具有促进意义。本文对该系统进行介绍，并分析了系统运行模式及配置情况，最后探究了系统优化的具体措施。

关键词：地源热泵；三联供系统；耦合；优化

中图分类号：TK523 文献标识码：A

0 前言

现如今，社会各行业、人们生产生活对能源需求量正快速增加，为尽可能开发可再生能源、提高能源综合利用率，应用地源地源热泵系统耦合三联供系统是十分必要的，这不仅符合社会经济发展需要，而且还能起到环境保护作用。从中能够看出，本文将针对这一论题具体分析，能够为相关行业提供系统应用借鉴，而且还会提升行业经济效益和社会效益。

1 系统介绍

1.1 基本情况介绍

地源地源热泵系统的能源主要来源于浅层地热能，获取、整理后的能源主要为空间提供热能和空调冷风，本文这一系统运行载体为水，高温季节制冷时，能够将所获取的热量借助载体完成有效性释放操作，释放对象主要为浅层地表土壤，空间热量被吸收后，空间温度会渐渐降低，进而能够实现良好的低温效果。该系统实际运行的过程中所消耗电能为0.8kW，同时，相应冷量会收集4.5kW左右；待低气温季节时，室内热量来源于原来土壤中收集的热能，进而室内温度会逐渐升高，更好的满足人们供暖需要。由于系统所储存的能源可再生，并且无污染，因此，能源转换、使用的过程中能够起到环境保护这一作用。

燃气冷热电三联供系统是指布置在用户附近，以燃气为一次能源用于发电，并利用发电后产生的余热进行制冷或供热，同时向用户输出电能、热（冷）的分布式能源供应系统，可以有效地缓解天然气冬夏季峰谷差，提高燃气设施的利用效率，同时减少电力设备的峰值装机容量，具有很好的社会和经济效益。

1.2 系统特点

地源地源热泵系统自身具有环保、能源节约等优势，不足具体表现为温度负荷失衡、能源供应不及时、土壤温度场恢复效果较差。常规系统结合三联供系统，这一系统使用设备较多，需占用楼顶面积，且存在频繁倒机运行情况，安全系数相对较低，水资源耗费较多，系统故障频繁、检修维护费用较高；而地源热泵耦合三联供系统，这一系统前期资金投入相对较多，但其使用时间长，安全系数相对较高，水资源耗费较少，还可以增加发电机使用效率，解决地源热泵冬夏取热不平衡等问题，系统的检修维护费用相对较低。

2 运行模式及配置

2.1 运行模式

本文系统运行模式主要有四种，第一种即制冷运行方式，通过机组传输室内已被吸收的热量，以此降低室内温度；第二种即热水运行方式，热量收集方式同上述同理，借助换热器提升水温；第三种即制冷联合热水运行方式，在制冷运行方式的基础上，将所收集的热量用于冷水加热，所使用的加热后的热水无需收取费用；第四种即供暖联合热水运行方式，根据室内温度需要实施室内热水加热处理，之后将热量再次释放于室内，进而提升室内温度。

运行指标：浅层地能温度在10～20℃之间；制热温度在45～50℃之间；制冷温度在7～12℃之间，当所制温度超过56℃时，即代表温度由供暖转变为热水；且制冷COP可达4。

2.2 系统配置

在了解系统配置之前，应对工程基本信息大致掌握，工程为一线城市某商业办公商圈，空调类型属于舒适型，建筑面积约24万平方米，应用区域主要为商业、办公区等。

该工程设计冷负荷为11MW，热负荷为12MW，三联供系统选取两台1MW级发电机组，配合两台0.9MW供能量地源热泵。为了实现室内气流的自由流动，做到空调设备摆放的合理性，对设备机型、送风位置、回风位置进行了适当安排。机组实际工作时，优化其运行性能，同时，还应充分彰显自动化控制效果，系统各个构件的材料具有质量保障，避免了水箱设备、水管设备在应用中出现漏水现象。

3 系统优化措施

从上述介绍可知，单一地源地源热泵系统应用的过程中，存在能源吸放不均这一问题，对此进行系统优化时，主要通过耦合三联供系统来进行。三联供系统未增设之前，地源热泵系统长时间运行会在单一供能方面良好表现，反之，效果相对较差，这在一定程度上会降低系统效率及使用寿命，不利于系统长时间应用。

三联供系统耦合地源地源热泵系统后，耦合系统即使长时间运行，也会做好能源吸收、能源释放工作，实现能源收放平衡这一效果，例如，某地源热泵运行6年，土壤的平均温度由15.9℃升至17.1℃，升幅仅为1.2℃，同时在夏季地埋管的进口水温由最初的22.2℃升至23.6℃，升幅仅为1.4℃，无论是土壤平均温度，还是地埋管进口温度，均比较平稳。对比于单一地源热泵系统工况的各项数据，平均温度升幅3.5℃，地埋管进口温度升幅5.7℃，从中能够看出，耦合系统能够大大提高系统稳定性，真正起到系统优化作用，与此同时，换热平衡效果会不断优化，这对耦合系统运行时间延长具有重要意义。耦合系统优化后，系统经济效益逐渐增多，这是传统系统所无法超越的，同时，耦合系统还能在能源利用率提高、生态环境保护等方面发挥应用作用。

4 结论

综上所述，地源热泵机组耦合三联供系统的适时应用，能够充分满足能源需要，同时，还会充分发挥耦合系统整体性能，这对系统应用范围扩大，系统应用率提高有重要影响。除此之外，三联供系统的加入，有利于实现浅层地热能量吸放平衡良好效果，有利于改善地源热泵系统换热失衡现象，进而会促进耦合系统有序运行，能够大大提升系统经济效益。

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