基于能效评价的地源热泵系统应用适宜性分析(於仲义)

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1、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

2、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［11。当前，地源热泵系统推广面临的一个很大问题是和比于传统集中空调系统实际系统能效不高，技术优势并没奋完全发挥。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

3、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

4、热泵系统能效的特征因素2.1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吋，一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其而积、深度和温度等多种因

5、数有关，并且需要对水质进行粗效预处理m。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，需耍设置监测井，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卜资源、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

6、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。2.2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技术确定也受到诸如资源条件、技术水平、运行管理等因素的约朿，要最大化实现地源热泵系统能效需要综合考虑多方面因素的影响。2.2.1资源条件地源热泵技术地域性较强，地下或地表换热部分是系统能效最大化程度的关键点，受当地资源条件的约束性显著。资源条件主要包括换热体几何尺寸、换热体初温和换热可持续性等三

7、个方面。作为地源热泵系统用于取热或排热的换热体，其换热性能极大地影响着运行能效，当换热体的几何尺T有助于热量交换、温度全年基本保持稳定且换热效果可持续的时间长，各类型的地源热泵系统理论技术优势将会充分发挥。2.2.2设计施工水平在经过卓有成效的勘察确定资源条件适合于地源热泵系统应用棊础上，依据建筑物功能需求设计供冷供热系统是否合理匹配决定着系统能效的最大化实现，也是后期运行优化的前提，同时施工水平和监理能力极大地保障了地源热泵系统性能的实现。2.2.3运行管理能力运行管理是最终实现系统高能效的必要途径

8、，是保证整个暖通空调系统提高设备的使用效率、节能运行的关键。运行管理水平主要体现在操作人员专业技术水平、监测能力、系统可操作性、运营策略可靠性等。3地源热泵技术应用适宜性综合评价3.1层次分析法评价模型根据影响地源热泵能效的特征因素指标和相关专家工程经验评价值，建立涵盖目标层、准则层（包含资源条件、设计施工水平、运行管理能力）、指标层（包含B1〜B10的10个指标）和方案层等多层次综合评价体系，如图1所示。百标层准«层基于能效的職解脉应用适