重庆绿色建筑协会副秘书长丁勇
在陆特能源·2014第六届中国地源热泵行业高层论坛上发言
丁勇：各位同仁大家下午好。
这次主办方给了我一个题目，就是夏热冬冷地区建筑热环境特性与地源热泵的应用。地源热泵在重庆这个地区实际上我们的土壤源热泵这一二两做得比较少，主要涉及到一个投资的费用在里面，地表水做得相对比较多一点。我今天主要是把热环境和我们前期做的一些，土壤源热泵的一些运行特点，做了一些总结，跟大家一些来分享一下其中的一些关键问题。大概是这样一个部分的内容，一个是我们热环境的特性，我们土壤源热泵运行的特点，然后是对我们融暖应用的思考。
这次主办方给了我一个题目，就是夏热冬冷地区建筑热环境特性与地源热泵的应用。地源热泵在重庆这个地区实际上我们的土壤源热泵这一二两做得比较少，主要涉及到一个投资的费用在里面，地表水做得相对比较多一点。我今天主要是把热环境和我们前期做的一些，土壤源热泵的一些运行特点，做了一些总结，跟大家一些来分享一下其中的一些关键问题。大概是这样一个部分的内容，一个是我们热环境的特性，我们土壤源热泵运行的特点，然后是对我们融暖应用的思考。
首先是我们的一个热环境的分析，大的一个来说一个是我们的政策，还有一个是我们的舆论的背景，都对南方地区的采暖提出了比较关注的议题，并且现在明确是这个地方应该采暖，但是怎么来采暖，这个问题，很多人都在做相应的研究工作。当然这里是以重庆为例，那么从全年的气候的分布上面，我们可以看得到它的室内室外的温度特点，夏季我们这里不去说它，我们今天主要讨论冬季。
从冬季来看，整个温度不是太低，室外的温度不太低，5度左右的温度，甚至有的时候是达到十几度。零度以下的气温，在重庆的主城区基本上没有，但是在周边的地区也存在，但是基本上是在这样的范围。我统计了一下，这个地区冬季的温度不是特别低，但是气温低于5度的情况至少是三分之一，这是我们住建部提出的供暖的分界点，这是一个气温。
从冬季来看，整个温度不是太低，室外的温度不太低，5度左右的温度，甚至有的时候是达到十几度。零度以下的气温，在重庆的主城区基本上没有，但是在周边的地区也存在，但是基本上是在这样的范围。我统计了一下，这个地区冬季的温度不是特别低，但是气温低于5度的情况至少是三分之一，这是我们住建部提出的供暖的分界点，这是一个气温。
对比一下重庆、哈尔滨、北京这个气候带的三个典型的城市，可以看到它的温度的分布，从寒冷和严寒地区的分布来说，室外的温度的波动是比较大的，重庆的温度波动较小，这是一个平均温度的分布情况。从室内温度来看，由于北方有采暖的措施，因为它的室内的温度响应比较高，并且波动比较小，在重庆地区由于没有这样的供暖措施，从平均温度来，一月份的平均温度就是10度左右的这样的温度，这种温度对于在室内来说，是偏离我们的舒适区的，这是温度的特点。那么室内外的温差，从前面我们再总结一下，可以看到温差的情况，北方地区温差是比较大的，那么它的温差最大是达到了30度的情况，就是室内跟室外的温度。
那么在重庆地区，在非采暖的季节里面，室内的温度最低大概是6度左右，就是跟室外是差不多，这个温度实际上对于我们舒适区里面的提升温度来说，实际上大概只有16度。如果这个地区要采暖，那么它的负荷量是比较小的。同时从我们采暖度数也可以看到，重庆地区跟北方地区的采暖来看的话，度日数是比较明显的，这是有非常巨大差别的特点。因此，在这个地区我们也可以总结一下，一个是我们的采暖的一个度日数，和采暖的时间比较短，因此采暖的需求是明显要小于北方的城市，当然我们前面波到它是有采暖需求的情况。那么根据这样的情况来看，就是具体的特点，这个是基本上大家普遍达成一致的，就是这个地区的采暖不宜采用北方大量的集中的供暖的模式，而应该是根据这个地区的特点，强度下，温差下，采用间歇供暖的模式，这是对于我们相应的环境特点分析出来的。
那么在这样一个采暖的需求的情况下面，我们针对我们土壤的原则的情况来，一方面它的热源，相应的它的稳定性是比较好的，比较提供一个比较良好的热源形式，并且整个系统的运行形式比较稳定。土壤源热泵也会给我们的土地的运行带来提升。我们热泵系统的运行可以看得出来这是我们实测的一个数据，几天的一个数据，从开始到运行一天当中的数据，可以看得出来换热的特点，土壤的温度的变化是非常有特点的。开始的时间换热能力是比较高的，随着时间的推进，它的换热性能在逐渐地降低，从开始的70几到最后的60几的程度。那么采用这种白天运行，晚上间歇的模式，我们可以看得到，这是我们5天的数据把它统计出来。
从这个里面可以看得到，由于运行的形式，虽然它总体上是降低了，但是实际上从一周来看，它相应的数据的差别并不是非常的明显，也就是说我们间歇的运行基本上可以让我们地下换热器的换热能力恢复到我们前一日的平均的水平的情况，这是我们间歇式可以看得出来它的一个特点。采用间歇运行的形式，我们对一些数据进行了相应的整理，经过约夜间14个小时间歇运行，我们恢复的情况可以得到一定的提升，但是从整体的情况来看，它的我们的岩土仍然是处于温度的上升，它的换热效果会有一个相对的降低。
我们采用不同的间歇的模式，做了一些测试，那么可以看到，在不同的运行模式下面，土壤的换热恢复有不同，恢复的程度不同。换热的恢复的平均的强度可以达到30%左右的力度，这是我们采用间歇运行的策略来测试的我们地下土壤的换热能力的恢复。我们可以看到，在这样的间歇的策略下面，我们白天不同的策略我们可以看到它的平均和连续运行的差值，这个差值还是比较明显，对于我们整个性能的提升，对于大型系统来说的话，这个比例还可能会有进一步的提升。并且我们看出来它的分段的间歇运行与长时间的间歇运行的效果更好，这个就给我们系统的运行的策略以及我们性能的设计上面提供了思考，这个是我们结合到具体的项目，我们在重庆前两年做了一些地源热泵的项目，我们在做后期评估的时候实际测出的这样的效果。
再来看一下我们的地源热泵运用于夏热冬冷地区的优势，首先是我们底层的温度，我们一般认为土壤的运行的温度是在20度左右的范围，这是比较稳定的，空气热泵提供的热源的能力与气候是呈交叉的形式，在实际的运行中存在很多的问题，比如说除霜。再加上夏热冬冷地区，南方地区比较潮湿，出霜会更严重，会给我们的应用带来相应的不足。那么相对来说地源热泵就比较稳定，这是它的特点。
这也是一个项目的冬季测试，它的机组的平均效能达到了4.6，从测试的数据可以看得出来，它是基本上间歇运行的效果是比较好的，这个系统我们后期看了它的自控的策略做得比较好，跟我们机组跟水泵，跟系统的分区这一块都做了相应的控制，我们可以看得出来它在效率上是比较高的，其他的测出来是比较低的，这里就不说其他的，就是我们的设计上面确实存在很大的问题。那么相应对于我们空气源热泵，存在一定的现值，重庆地区的冬季的运行环境应该是比较好的，所以我们在重庆做热水、锅炉，我们是在大力地在推，重庆的条件对热泵的运用是比较好的环境，那么及时在这样的环境下，空气源的热泵效率也只有3到3.5左右，所以地源热泵确实可以给我们带来一个比较高的能效。
另外一方面，这个冬夏土壤平衡，这个是对于南方地区做地源热泵的比较大的一个问题，大量是夏季运用，那么夏季往土壤里面排热，土壤的温度会持续地升高，这个也是我们在实验室里面测出来的，土壤的温度确实存在偏高的情况。针对于如果说能够很好地把这个冬季的这个热利用这个问题把它结合起来，对于我们夏热冬冷地区的热平衡的一个实现，这是一个比较好的一个途径和一个方法，当然这个要根据我们建筑的具体的冷热需求情况。左边这个图是我们看到的冬夏的温度，意思是表示我们冬夏都有需要，以前我们往往是看夏季的情况。右边这两个图表示是我们冬季和夏季在系统运行之后，土壤的恢复情况，如果能将系统比较好地进行匹配，我们可以看到我们土壤的温度是基本上可以恢复到我们初始的20度左右的情况，这个对我们土壤源热供系统合理长期的运行，这是一个非常关键的因素，所以我们的平衡问题是需要考虑的，要结合到我们的负荷进行考虑。当然重庆有些地区是用了土壤源热泵的系统，这个也是从我们平衡的角度来考虑的。
那么另外一块就已经说过的除霜的问题，在重庆地区肯定是会结霜的，我们一般的家用空调都能很明显地感受到。那么这个同样也是统计一月份我们测的室外的温度，可以看得出来这个室外温度在5度左右的这样的一个范围里面，2到6度这样的一个范围里面进行大量的波动，可以看得出来结霜是肯定存在，并且相应的频率会非常的高，尤其是一些大的系统的这样的一个情况。那么相应的，地源热泵在这这块有它独特的优势，这也是我们的提到的大的问题，我们的供暖的状态比较稳定，这是它的特点。这是它的能耗，相应的效率它是比较高的，由于我们沿途的这样的一个蓄热的这样的一个性能，可以给我们提供一下比较低的温度和较高的蒸发温度，它的效率高，能耗相对低，这是我们地源热泵的特点。
相应的环境效益这块也是跟我们工期源热泵相比较，主要是没有室外的噪声和排热的问题。曾经在我们修编的过程中就有一个内容，把地源热泵作为我们热导的一个措施，虽然没有列进来，但是它对我们的排热确实它是有一定的贡献。那么当然还有一些其他的一些优势，这次我们就不去说了。
那么最后再简单地说一下我们系统的应用的要点，谈两个问题，一个是负荷能源的特点，一个是我们运行的策略。我们觉得在地源热泵的系统的过程里面，应该来说，它要有一个详细的动态负荷计算，我们现在都有负荷计算书，但是针对全年的动态负荷计算，一般还是要做模拟分析才弄做到。这个系统要正常地运行，跟我们容量的设置以及相应的它的匹配是密不可分的，你的辅助的系统怎么设，你的埋管的容量怎么设，这个是密切相关的，冬夏要进行匹配。与之相连的就是我们的调控策略，我们应该要求我们的负荷尽可能地详细，尽可能就是我们把它做得比较准确。
那么我们在做相应的公共建筑节能改造调研的过程当中，我们分析了大量的数据，也看出来了，我们现在的相应的标准里面给出了一些运行的状态，实际上那些状态跟我们现在的运行状态是有较大的差异。所以说，如果说一个设计人员没有经过详细的负荷的分析，单纯地就是依靠经验就把这个策略做出来了，这个是偏离我们的建筑的特性的，所以把这个负荷计算，我个人认为是在做计算的时候是非常关键的问题。另外就是调控这块，这里提出两个关键，一个是我们地埋管系统的分区的运行，我们现在也有分区，但是这个分区是平均分区，这个分区跟我们的负荷是不是匹配？
因为我们设计到运行的状态过程当中，分区的运行便于我们停止运行的换热器有一个恢复能力，我们刚才讲了对土壤的恢复是有比较明显的效果。那么怎么样根据我们负荷的变化设置我们的分区，让它得到最大的换热性能的恢复，这就跟我们前面的负荷计算相关联，因为我个人建议，我们应该按照负荷这样的分布来进行分区。这就给我们提出了一个专业的问题，不是一般的人都能控制，它必须要有一个严谨的控制的逻辑的顺序，所以策略里面就是一个间歇运行的控制调节，来给我们的整个系统提供一个比较高的这样的一个效果。
谢谢大家！
那么我们在做相应的公共建筑节能改造调研的过程当中，我们分析了大量的数据，也看出来了，我们现在的相应的标准里面给出了一些运行的状态，实际上那些状态跟我们现在的运行状态是有较大的差异。所以说，如果说一个设计人员没有经过详细的负荷的分析，单纯地就是依靠经验就把这个策略做出来了，这个是偏离我们的建筑的特性的，所以把这个负荷计算，我个人认为是在做计算的时候是非常关键的问题。另外就是调控这块，这里提出两个关键，一个是我们地埋管系统的分区的运行，我们现在也有分区，但是这个分区是平均分区，这个分区跟我们的负荷是不是匹配？
因为我们设计到运行的状态过程当中，分区的运行便于我们停止运行的换热器有一个恢复能力，我们刚才讲了对土壤的恢复是有比较明显的效果。那么怎么样根据我们负荷的变化设置我们的分区，让它得到最大的换热性能的恢复，这就跟我们前面的负荷计算相关联，因为我个人建议，我们应该按照负荷这样的分布来进行分区。这就给我们提出了一个专业的问题，不是一般的人都能控制，它必须要有一个严谨的控制的逻辑的顺序，所以策略里面就是一个间歇运行的控制调节，来给我们的整个系统提供一个比较高的这样的一个效果。
谢谢大家！
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