单井抽灌技术在北京市海淀区政府办公大楼的应用

摘要：海淀区政府办公大楼是一座包括地下3层、地上13层的建筑大楼，总供暖面积58493m2。大楼采用恒有源公司的单井抽灌技术，利用浅层地能，给大楼办公室冬天供热、夏天供冷、全年供应生活热水(三联供)。整个供暖系统能效比达到，COP=2.81；采暖期能耗(供暖、新风及生活热水)中可再生能源利用率达64.40%。设备运行中，系统在冬天采集浅层地(热)能、在夏天向浅层地下释放热能，不消耗地下水，不向大气和周围环境排放任何CO2、SO2 、NOX和颗粒污染物。从本项目完工以来，设备运行良好，经济和社会效益显著。本工程项目在北京和中国其它地区起到了良好的示范作用。在全中国共有272个项目，326万平方米，采用了恒有源的单井抽灌技术、采集浅层地能实现了三联供。
　　前言
　　海淀区政府办公楼位于北京市西北部万柳地区，是一座高层政府办公建筑楼，层高3.3m，地下三层，建筑面积为12832m2，地上13层，建筑面积约45661m2，总供暖面积58493m2。
　　该办公楼采用了恒有源公司的单井抽灌技术(即中央液态冷热源环境系统)，利用浅层地热能，节省了燃料能源，不向大气排放任何污染气体，为建筑冬季供暖、夏季制冷及全年提供日常生活热水(三联供)。
　　设备安装
　　该办公大楼总供热面积58493m2，冬天供暖，控制室温20℃左右，夏天制冷，控制室温26℃左右，长年供应生活热水45℃左右。工程设计热负荷为： QR=6477kW，设计冷负荷Ql=4845kW。设计热水供应量12t/h。
　　冷热源机房安装8台HT760型和1台HT380型地能热泵。浅层地能采集井9口，井深82～86米，井间距约10米。末端系统地下部分为新风系统、地上为风机盘管加新风系统。
　　系统性能
　　1、系统制热能效系数和再生能源利用率计算
　　我们以2003年冬天的供暖季节为例进行计算：区政府办公楼供暖季从2003年11月13日至2004年3月17日，共计126天供暖期，总用电量为231.22万千瓦·时。总能耗包括供暖，新风及生活热水负荷。
　　①系统每小时供热量：
　　系统供回水温差：经供暖期126天记录统计系统平均温差2.28℃。
　　系统水流量：经测定供暖期126天测定平均流量为 790m3/h。
　　系统水密度：45℃水温下，水密度为990.25㎏/m3。
　　系统小时平均供热量：
　　Qpj=c×ρ×G×Δt
　　=1.163×990.25×790×2.28=2074.4 kWh
　　②采暖期系统供热量：
　　Qr = n×n1×Qpj
　　=126×24×2074.4=627.30×104 kWh
　　③采暖期热水供应负荷：
　　Qs =21.09×104 kWh
　　④采暖期总供热负荷：
　　Q = Qr+Qs
　　=(627.30+21.09)×104=648.39×104 kW·h
　　⑤采暖期总电耗：
　　2003年11月13日至2004年3月17日，共计126天供暖期，总用电量为
　　N =231.22万千瓦·小时。
　　⑥系统制热能效比：
　　COP=Q/N
　　=648.39/231.22=2.81
　　⑦ 再生能源利用率：
　　海淀区政府办公楼冬季采暖期能耗(供暖、新风及生活热水)中可再生能源利率用达64.40%。
　　η=(1-1/COP)×100%
　　=64.40%
　　2、建筑物能耗计算
　　①生活热水电耗：
　　生活热水实际日平均供应量为38.90吨/日，采暖期除周六、日及法定假日外，总供应热水天数126天;热水供水温度为45℃，自来水温度8℃。
　　每吨热水用热量为：
　　Qs1=1.163×1000×(45-8)=43.03 kWh
　　每吨热水用电量为：
　　Ns1= Qs÷COP
　　=43.03/2.81=15.31kWh
　　(系统能效比 COP=2.81)
　　采暖季热水总热量为：
　　Qs= Qs1×n×G
　　=43.03×126×38.90=21.09×104 kWh
　　采暖季供应热水总用电量：
　　Ns=n×G×Ns1
　　=126×38.90×15.31=7.50×104 kWh
　　②新风负荷电耗：
　　区政