张旭：复合地源热泵系统运行策略的探讨

                              图为同济大学教授 张旭
 

    张教授首先介绍了复合式地源热泵系统，为了进一步扩大GSHP的适用范围，针对一些特定气候条件、特定建筑对象的复合地源热泵系统也应运而生，在一定的气候地区，与单独的GSHP相比，具有节省初投资、降低运行费用、提高系统可靠性等优点。

    复合式地源热泵系统主要包括，辅助冷却地源热泵系统，如地埋管换热器+冷却塔。辅助加热地源热泵系统，如地埋管换热器+锅炉。与其他冷源复合，如地源热泵+冷水机组。与其他热源复合，如地源热泵+锅炉。

    他介绍了冷却塔和地源热泵复合系统，提出了三个待解决的问题，1、作为两种冷却措施，冷却塔优先运行还是地埋管优先运行？2、地埋管换热器与冷却塔的负荷分担？3、运行的控制方式？随后，张教授依次介绍了辅助冷却式地源热泵设计、辅助加热式地源热泵设计、太阳能和地源热泵复合系统。

    通过上海某客站的举例，对冷水机组和地源热泵复合系统运行策略进行了分析。指出工程运行中存在的问题，夏季存在的主要问题有：1、连续运行地温升高导致冷凝温度升高，机组制冷能力衰减。2、与辅助冷源的负荷分担关系。冬季存在的主要问题包括：1、连续运行地温降低导致蒸发温度升高，机组制热能力衰减。2、与辅助热源的负荷分担关系、控制方法。针对问题，提出了解决问题的基本思路：控制模块化，分冬、夏两个模式开启冷水系统，自控系统根据建筑负荷情况、地埋管侧的土壤温度、水系统供回水温度等参数控制机组开启台数以及组合方式等。

    张教授对上海虹桥铁路客运站复合地源热泵空调系统的进行了分析。冬季问题分析，虹桥铁路站的地源热泵系统经过冬季40天左右的连续运行，地埋管换热器的取热量明显不足；室内温度在2011年1月10日测试时，通道8-9℃，候车大厅人员密集处12℃，人员稀少处10℃左右。存在的问题主要有实际取热热量4.65MW小于取热量7.09MW；冬季运行时间短，地下蓄热量不多，导致冬季取热量不足；地源热泵应间歇运行，有利于地温恢复；室内温度偏低；大门开启，侵入冷风引起的热负荷很大。建议采取措施有，第一：电辅助加热，增加电锅炉辅助加热；第二：采用门斗或电热空气幕；第三：管理措施应采用间歇运行。

    之后，张教授介绍了同济大学和大金联合搭建的冷却塔-锅炉-地源热泵复合系统的实验台，针对本次报告，张教授总结了结论，第一：建议大规模地源热泵系统采用复合式，提高系统的可靠性；第二：目前设计方法与控制调节策略理论体系正在探索中，但对具体工程可以通过模拟确定对应的控制策略。

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