谈地源热泵与低温热水地面辐射供暖的联合应用
摘要：本文主要以石家庄市安苑小区应用地源热泵为例，介绍地源热泵为热源在石家庄的发展。
关键词：地源热泵 热源 低温热水地面辐射供暖
1、 引言
热泵（地源热泵、水源热泵）为热源在石家庄应用范围越来越广泛。例如天然城、安苑小区、碧水青园、西美第五大道等，以及一些改造项目都应用热泵作为热源。由于水源热泵造价相对较低，以水源热泵居多。由于热泵的供回水温度较低，对于住宅小区，户内的采暖方式主要采用低温热水地面辐射采暖。下面本人以安苑小区为例，主要介绍地源热泵与低温热水地面辐射供暖的特点。
2 、小区简要介绍
安苑住宅小区是经河北省计委批复立项的又一大型经济适用住房项目,由石家庄市安居房地产经营开发有限责任公司（石家庄市经适用住房发展中心）承建。小区规划总用地36公顷,总建筑面积33.43万平方米,可向社会提供精品住宅3000余套。小区的开发建设将对提升城市形象，加快东南分区城市化进程，带动城市经济繁荣有不可估量的影响。该项目共分两期建设，一期项目已于2007年12月相继向业主交付钥匙。
安苑住宅小区位于石家庄市城市发展主方向—东南方向，按城市总体规划，小区处在城市副中心。由于无市政供热，加上热泵的多项优点所以采用热泵作为热源，小区部分采用水源热泵，部分采用地源热泵，户内采暖系统形式为低温热水地面辐射采暖。
3、 地源热泵介绍
地源热泵是一种领先的技术，它能够有效地利用能源，诞生于20世纪80年代中期。地源热泵包括一个土壤耦合地热交换器，它或是水平地安装在地沟中，或是以U形管状垂直安装在竖井之中。不同的管沟或竖井中的热交换器成并联连接，再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接。在液体温度较低时，系统中需加入防冻液，北方地区应用时应特别注意。
3.1术语
地源热泵系统：一种机械蒸汽压缩/制冷循环运行系统，该系统将热量排入地表层或从地表层吸收热量。
地热交换器：一种密闭地下管道，传热流体从中流过并从大地吸收热量或将热量排入大地。地热交换器的热工性能主要由热交换器从土壤中吸收的热量和排放到土壤中的热量决定。
竖井：在地下钻的垂直孔洞，能安放一组或更多U型管热交换器。
水平地热交换器：环路放置在水平管沟内的地热交换器。
垂直地热交换器：环路放置在垂直竖井内的地热交换器。
3.2现场勘测
在决定使用地源热泵之前，应对现场情况资源进行准确详实的掌握。虽然一些地区安装地源热泵可能会因为一些特殊情况增加设备或安装成本，但大部分地区是适合安装的。一般的工程惯例要求对任何地点适应性的评估应基于当地地质的状况，包括松散土层在自然状态和负载后的密度，含水土层在负载后的状况，岩石层岩床的结构。
有了地质报告，才允许对地源热泵系统进行评估。这些在工作开始时对当地情况进行的鉴定，能够确保设计期间避免遇到那些潜在的复杂的问题，同时设计部门也需要上述资料，以便选择最合适的钻孔和挖掘设备，并且可以节约大量时间和经费。
3.3方案选取
在现场勘测结果的基础上，第一步工作是确定热交换器是采用垂直竖井布置方式还是水平布置方式，现场可用地表面积是一个需要考虑的因素。
在预布置时，各竖井的间距定为4.6m左右，是为保证在大多数情况下各竖井间的相互热干扰和（或）长时间后的热积聚可以忽略不计，也可以保证此后确定的竖井的各种情况满足设计要求。
虽然双U形管/竖井构造的热交换器比单U形管/竖井构造的热交换器每冷吨需要更多管道，但经济性评估可能会表明，因少钻竖井而节省的费用完全可以补偿管道数量加倍导致的费用增加。
并联管道垂直式热交换器与串联管路垂直式热交换器相比，U形管管井可以更小，从而可以降低管路费用、防冻液费用，由于较小的管路更容易制作，人工费用也可能减少。而且U形管管径的减小使竖井直 径也相应变小，钻孔费用也能相应降低。并联管路热交换器同一环路集管连接的所有竖井的传热量是相同的，而串联管路热交换器每个竖井的传热量是不同的。
垂直式土壤热交换器的数量取决于建筑物负荷。建筑物负荷是建筑物类型、大小、位置、内部负荷（即设备使用发热、照明、人体发热）、室外空气渗透、太阳辐射得热、维护结构和通风情况的函数。其他影响土壤热交换器数量的因素还有平均土壤温度、覆盖层（土壤）和岩石多少、地下各层得热传导系数、热泵效率和热交换器管路大小。
3.4益处
地源热泵系统的室外设备非常少，而且机房可布置在地下室，节省了高昂的维护和保安费用。没有屋顶设备，也就没有屋顶承重、修饰或挡光的问题，外部噪声大大降低，并且建筑整体美感也得到了很好的保持。
住宅小区采用地源热泵还有一个重要原因，这个原因会给开发商带来很大的益处，对业主益处不是十分明显。采用地源热泵，无市政供热的小区暂且不提，有市政供热的也采用地源热泵，一方面是因为市政供热接口费相当昂贵，住宅一般为40元/m2，而且政府已出文件，禁止开发商向业主收取暖气集资费，相关文件如下：
2001年4月，原国家计委、财政部下发的《关于全面整顿住房建设收费取消部分收费项目的通知》，将暖气集资费明令取消。
石市物价局出台的《关于城市集中供热实行差别热价的意见》规定，凡是2005年10月以后开工建设的新建住宅，暖气集资费由房地产开发商缴纳，不得另行向业主收取。违反规定的，物价部门将给予处罚。
另一方面地源热泵运行费用较低，而且政府还未出台文件，具体规定热泵为热源的冬季采暖费收取值，目前该类业主交纳的采暖费也和市政采暖相同，即采暖期（4个月）18.4元/m2，这样物业公司可以取得一些收益。
4、低温热水地面辐射供暖的特点
该小区户内采用的供暖方式为低温热水地面辐射采暖。由于地源热泵的出水温度一般是50-60℃ ，正好满足低温热水地面辐射供暖系统所要求的不高于60℃的要求，不需增加换热设备，减少投资，这也是二者联合应用的最大优势。
5、 结束语
虽然热泵具有多项优点，不过在选取采暖热源时，应综合考虑。
6、参考文献
1.《采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2003）.北京：中国计划出版社，2003
2.《住宅建筑规范》（GB 50368-2005）.北京：中国建筑工业出版社，2005
3.《住宅设计规范》（GB 50096-1999（2003年版））.北京：中国建筑工业出版社，2003
4.《地面辐射供暖技术规程》（JGJ 142-2004 J 365-2004）北京：中国建筑工业出版社，2004
5.《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366-2005）北京：中国建筑工业出版社，2005
