基于能效评价的地源热泵系统应用适宜性分析(於仲义).doc

基于能效评价的地源热泵系统应用适宜性分析於仲义陈焰华雷建平胡磊胡晓伟汪庆军摘要: 通过地源热泵系统能效影响因素的分析, 提出了地源热泵系统应用过程中具有代表性的评价指标, 并结合地源热泵应用专家提供的评价值, 利用层次分析法对地源热泵系统应用进行综合评价, 给出了武汉地区不同地质条件和建筑物负荷特征情形下的地源热泵系统应用适宜性区划,可为地源热泵系统设计和选取提供技术支持。关键词: 地源热泵能效综合评价层次分析法 1 序言地源热泵系统作为一种可再生能源建筑应用技术,在建筑节能领域得到了较为广泛的应用。工程示范从单个项目开始发展到城市级和集中连片,建设规模呈明显的增大趋势,应用面积急剧增长,但同时也暴露出一些问题,主要体现在资源勘查、工程设计、施工监管、运营管理等方面的不完善或缺失,导致部分地源热泵工程系统能效较低,甚至出现系统运行失败的情况[1]。当前,地源热泵系统推广面临的一个很大问题是相比于传统集中空调系统实际系统能效不高,技术优势并没有完全发挥。有些工程配置地源热泵供冷供热系统并不是建立在掌握基本资源条件和建筑需求的基础上,而是以工程经验为主要依据,甚至以个人的意愿为主要出发点,无法做到因地制宜的开展地源热泵技术应用工作,这种局面与我国地源热泵系统的发展速度十分不协调,也不利于地源热泵技术健康有序的推广。地源热泵系统高效合理的应用,涉及到资源条件、建筑功能、设计水平、运行管理等诸多模糊、复杂的层次关系和影响因素,加上暖通空调工程师对地源热泵技术的认识和评价也存在很大差异,属于多目标、多准则的复杂决策系统。本文将利用层次分析法对地源热泵系统应用进行综合评价,将定性与定量相结合, 使评价结果尽可能摒弃主观判断的模糊性、不确定性等因素的影响,最大程度地与客观事实相符合,以有助于地源热泵系统的工程合理化应用。 2 影响地源热泵系统能效的特征因素 地源热泵系统形式 GB50366-2009 《地源热泵系统工程技术规范》根据地下换热载体的不同对地源热泵系统形式进行了分类和定义,包括地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。这些类型的应用是依据资源条件和气候特征而定的,且在一定程度上与该技术的发展、认知水平等因素密切相关[2]。利用地表水地源热泵受限于当地资源条件,同时水体温度受气候的影响较大,在利用深层河水、湖水、海水进行吸热与放热的地表水水源热泵系统时,一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因数有关,并且需要对水质进行粗效预处理[3]。地下水地源热泵系统在技术上相对成熟、工程可行性较大,目前实施的工程项目较多,但地下水资源分布具有一定的规律性,其应用广泛性受到制约。同时为消除地下水地源热泵系统对地质安全和生态环境的影响,需要设置监测井,对地下水的生产量、回灌量、水温、水质、含水层厚度变化进行定期、持久的监测。地埋管地源热泵系统应用不受地下资源、气候条件的影响,是一种普遍可以采用的可再生能源建筑应用技术,但其属于闭式系统,埋管占地面积相对较小, 特别是垂直地埋管换热系统,保证全年冷负荷和热负荷基本均衡是需要解决的关键技术问题,一般多采用复合式地源热泵系统技术。 影响系统能效的特征因素地源热泵系统依据不同的建筑物功能和水文地质条件在不同舒适性要求下使用的采暖空调技术选择性较多,但具体选取能效较高的地源热泵