津港收费站地源热泵工程简析

1 工程简介

津港收费站位于津晋高速公路天津段，是天津至大港35公里的高速公路中的最后一个收费站。津港收费站包括综合楼、综合楼附属用房及7个收费亭。其中综合楼建筑面积为744平方米；综合楼附属餐厅为80平方米；7个收费亭合计建筑面积为47平方米；津港收费站合计总建筑面积为871平方米。

2 地源热泵负荷设计

根据天津气候条件及收费站建筑物的土建维护结构，该收费站最大冷负荷合为113KW，最大热负荷为92KW，埋管换热器最大放热负荷为146KW。

3 地源热泵室内末端设计

津港收费站需要供热、制冷的房间位置相对比较集中，功能比较单一。根据现场的实际情况，地源热泵系统设计为集中空调系统，附属用房单独设计热泵机房，室内末端系统采用风机盘管系统，以达到每个房间要求的空调温度。

4 地源热泵室外埋管设计

根据该建筑的实际情况，地源热泵系统应以达到夏季制冷、冬季供热的要求，其室外埋管系统采用垂直U型埋管方式。根据埋管换热器最大放热负荷计算知，采用U型埋管方式需打井45口，井深100米，占地面积最小需要300平方米。收费站的实际占地面积完全可以满足施工要求。此外，在埋管场地上还可以停车场、装饰或植树绿化等设施；对地面实际有效利用面积并无影响。冬季供热和夏季制冷的时候，地源热泵系统通过控制四通阀可以实现冬夏两季不同工况的转换。

5 地源热泵运行费用

地源热泵夏季制冷和冬季供热各运行100天，每天24小时运行，室内空调循环水泵功率3KW，室外空调循环水泵3KW，热泵机组两台，单台机组电功率13.3KW，运行系数0.49，根据测试，该系统在夏季制冷时的性能系数COP=4.50，在冬季供热时COP=4.1，对该系统在冬夏两季的耗电量和运行费用如表1所示，其中电费计算时按照每天不同时间的峰电、谷电和平时电价进行计算。

6 普通空调系统运行费用

在同样的供热和制冷负荷条件下，若采用普通空调系统进行冬季的供热和夏季的制冷，设供热工况时其COP为2.2，制冷工况时其COP为2.9，则在此条件下，普通空调系统运行的耗电量和费用如表1所示。

7 结论

由表1可知，采用地源热泵系统比普通空调系统可节约费用62.6%。地源热泵系统不需要建立一般供热时所需的锅炉房，不存在燃料燃烧而带来的环境污染问题，可以实现冷热联供，如果不考虑电能的来源，地源热泵系统可以说是供热及制冷时的一种清洁的能源。因此，地源热泵是值得大力推广的节能环保工程。

表1