區域地源熱泵系統在綠色校園中的應用

  在能源和資源緊缺的形勢下，大力發(fā)展綠色建筑已經(jīng)成為我們國家的基本國策，綠色校園是綠色建筑的成熟轉型。校園內人員密集，建筑種類(lèi)繁多，能源消耗量大，以夏熱冬冷地區為例，經(jīng)過(guò)13 所高校的能耗調查發(fā)現，生均能耗為全國人均能耗的2~4 倍，因此建設綠色校園，可有效減少能耗，提高能源利用率。根據校園建筑的使用特點(diǎn)，在綠色校園中推廣區域地源熱泵系統，具有非常重大的意義。

 

  1 綠色校園和區域地源熱泵系統

 

  1.1 綠色校園。綠色校園是指在其全壽命周期內最大限度地節約資源（節能、節水、節材、節地）、保護環(huán)境和減少污染，為師生提供健康、適用、高效的教學(xué)和生活環(huán)境，對學(xué)生具有環(huán)境教育功能，與自然環(huán)境和諧共生的校園。

 

  1.2 地源熱泵系統。地源熱泵技術(shù)是一種利用地球表面淺層的地熱能資源進(jìn)行供熱、制冷的高效、節能、環(huán)保的系統。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源———電能，實(shí)現低溫熱能向高溫熱能的轉移。地熱能在冬季作為熱泵供熱的熱源；在夏季作為熱泵制冷的冷源。即在冬季，把地熱能中的熱量“取”出來(lái)，提高溫度后，向室內供給熱量；夏季，把室內的熱量“取”出來(lái)，“排放”到地下，可緩解城市熱島效應。通常熱泵消耗1kW 的能量，用戶(hù)可以得到4～5kW 左右的熱量或冷量地源熱泵技術(shù)起源于歐洲，是當今世界上最先進(jìn)最環(huán)保的供暖降溫技術(shù)之一。與燃煤鍋爐和普通空調相比，地源熱泵具有可再生性、高效節能、無(wú)環(huán)境污染、節省空間、一機多用、維護費用低、運行穩定可靠、使用方便、使用壽命長(cháng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。地源熱泵系統是一種新型環(huán)保能源利用系統，包括土壤源熱泵系統、地表水熱泵系統、地下水源熱泵系統、污水源熱泵系統等?？赏瑫r(shí)供暖、制冷并能提供生活熱水，屬于環(huán)保能源，符合可持續發(fā)展戰略。

 

  2 在綠色校園中推廣區域地源熱泵系統的意義

 

  國家能源局組織制定的《可再生能源發(fā)展“十二五”規劃》中提出，合理開(kāi)發(fā)利用地熱能，在保護地下水資源的前提下，鼓勵夏熱冬冷地區，開(kāi)展淺層地溫能供暖和制冷。目前我國高校數量達2000 余所，發(fā)展綠色校園，推廣高效節能環(huán)保能源的使用，具有重大意義，區域地源熱泵系統為節能減排、實(shí)現能源可持續發(fā)展將作出巨大貢獻。

 

  2.1 利用新能源，實(shí)現節能減排。在校園中使用地源熱泵系統，可集約校園用能規模，性?xún)r(jià)比高。校園建筑有其自身特點(diǎn)，建筑物普遍不高，而且相對集中，如行政辦公區、教學(xué)區、宿舍區、等，而且校園面積大，綠化多，可利用校區集中綠地及操場(chǎng)等非建筑區域打井，通過(guò)合理布置校區管網(wǎng)，有效供冷、供熱及提供生活熱水。采用地源熱泵系統，可一定程度地減少電、燃氣等能源的利用，尤其是夏季可提供免費生活熱水，最大限度節約費用。以我校新校區為例，采用地源熱泵為主要冷熱源，建設區域能源站系統工程，解決校內行政綜合樓、圖文信息中心、教育技術(shù)中心、科技服務(wù)樓、學(xué)生宿舍等共13.5 萬(wàn)m2 建筑用房的供暖、供冷及熱水問(wèn)題。本項目的實(shí)施不僅可以改善校區的空氣質(zhì)量、美化環(huán)境，而且符合國家節能減排的要求，新校區將建設成為江蘇省城鄉建設行業(yè)對外展示的窗口與國內一流的綠色建筑示范區，在擴大城市資源利用范圍及再生能源的推廣方面具有深遠意義。

 

  2.2 錯峰填谷，減小裝機總容量，利用能源合理使用。根據校園建筑的使用特點(diǎn)，通過(guò)運用智能化控制系統，在裝機容量不增加的情況下，最大可能增大服務(wù)面積。以我校新校區為例，根據空調負荷計算表看出，校園建筑的使用特色鮮明：建筑數量多，人員集中，辦公區域及教學(xué)區域和宿舍區的集中使用時(shí)間正好可以錯開(kāi)，因此可以在不增加裝機容量的同時(shí)，最大限度地增加供能面積，從而實(shí)現能源的合理利用，提高能源使用效率，充分發(fā)揮地下蓄能的作用。

 

  2.3 領(lǐng)先的實(shí)驗實(shí)訓基地，利于培養學(xué)生。區域能源站的建設，在目前階段屬于比較領(lǐng)先的技術(shù)，能源站的建成，不但為教師和學(xué)生提供了健康、適用、高效的教學(xué)和生活環(huán)境，還可以為相關(guān)專(zhuān)業(yè)尤其是建筑設備類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)的實(shí)踐、體驗基地，在滿(mǎn)足學(xué)校實(shí)驗實(shí)訓要求的同時(shí)，也為當地建設事業(yè)提供了一個(gè)展示平臺，結合綠色校園，著(zhù)力推動(dòng)綠色教育。

 

  2.4 利于運行管理。地源熱泵系統能夠實(shí)現節能環(huán)保，后期的運行管理尤其重要。建筑的運行階段占整個(gè)建筑生命時(shí)限的95%以上，因此運行管理模式和策略關(guān)系到綠色建筑建設的成敗，是真正實(shí)現綠色校園建筑內涵的關(guān)鍵。系統的智能化控制和節能管理是控制建筑實(shí)際能耗，實(shí)現終端能耗有效下降的關(guān)鍵環(huán)節。在運行管理方面，學(xué)校具有得天獨厚的優(yōu)勢，首先，校內擁有大量暖通專(zhuān)業(yè)和智能化專(zhuān)業(yè)教師，能夠保障地源熱泵系統后續的專(zhuān)業(yè)運營(yíng)，其次，運營(yíng)管理也為學(xué)生提供了寶貴的實(shí)習實(shí)踐機會(huì )，數據記錄、監測、整理、分析等，讓學(xué)生養成嚴謹的工作習慣，也為系統的診斷優(yōu)化提供了理論基礎。

 

  2.5 系統使用的局限性。相比其它形式的空調系統，地源熱泵系統因為充分利用了地熱資源，能效比相對最高，節能效果也更好，但這種系統的使用還是有一定的局限性，主要有以下三個(gè)因素：一是土壤性質(zhì)是否能夠達到要求，二是需要較多的土地資源，三是是否有專(zhuān)業(yè)的運營(yíng)力量。作為學(xué)校而言，一般情況下可以用的土地會(huì )比較充足，如果經(jīng)過(guò)土壤熱物性測試，條件適合并且通過(guò)經(jīng)濟技術(shù)分析，相比傳統空調系統的增量投資可以在較短時(shí)間內回收，用地源熱泵系統是非常合適的，考慮系統運營(yíng)管理的延續，綜合性及工科學(xué)校更為適合，而以文科為主的學(xué)校則需要培養自己的專(zhuān)業(yè)運營(yíng)隊伍。

 

  3 結論

 

  解決能源供應的短缺問(wèn)題，開(kāi)發(fā)利用可再生能源，是節能減排、合理控制能源消費總量的需要，也是構建資源節約、環(huán)境友好型社會(huì )的重要內容。在綠色校園推廣區域地源熱泵系統，具有獨特的優(yōu)勢，不但能實(shí)現節能環(huán)保和校園的可持續發(fā)展，也為校園師生提供參與環(huán)境保護實(shí)踐機會(huì )，提供了環(huán)境教育的資源，具有廣泛的教育意義。在校園建筑中使用地源熱泵系統，只是跨出節能降耗的第一步，在后期的使用過(guò)程中，嚴格執行綠色運營(yíng)管理，保持數據記錄的準確性和連續性，分析診斷，不斷對運行方案進(jìn)行優(yōu)化，才能真正降低運行費用，這才是維持低成本綠色校園的關(guān)鍵。