本項(xiàng)目位于江蘇省徐州市，建筑用途為高檔小區(qū)，共17棟住宅樓，均為高層建筑，總建筑面積為189 780.99 m²,其中住宅建筑面積138 288.20 m2,配套用房3 220.79 m²。

通過軟件對該小區(qū)進(jìn)行全年逐時(shí)負(fù)荷模擬計(jì)算，得出夏季空調(diào)冷負(fù)荷為8 351 kW,冬季熱負(fù)荷為6 149 kW,單位面積冷負(fù)荷指標(biāo)為60.39 W/m²,單位面積熱負(fù)荷指標(biāo)為44.47 W/m²。小區(qū)全年逐時(shí)負(fù)荷如圖1所示。

以此負(fù)荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)可計(jì)算得出：若只采用地源熱泵為小區(qū)供冷供熱，夏季地埋管需要向土壤釋熱10 158 680 kW·h, 冬季地埋管需要從土壤中吸熱6 648 806 kW·h, 冬夏季吸熱、釋熱量不平衡率高達(dá)52.8%,因此夏季必須增加冷水機(jī)組作為輔助冷源平衡地埋管的釋熱量。

該小區(qū)夏季冷源為地源熱泵和冷水機(jī)組，設(shè)置冷卻塔為冷水機(jī)組提供冷卻水，冬季熱源為地源熱泵和真空燃?xì)鉄崴仩t，冷水機(jī)組和真空燃?xì)鉄崴仩t作為輔助冷熱源。

為保證系統(tǒng)能效和冬夏季吸釋熱平衡，冬季優(yōu)先運(yùn)行地源熱泵，鍋爐作為調(diào)峰熱源，在地源熱泵供熱量不足時(shí)開啟；夏季考慮到熱泵能效和冷卻塔的冷卻效果,供冷初期和末期，室外氣溫相對較低時(shí)應(yīng)優(yōu)先運(yùn)行冷水機(jī)組，冷卻塔室外濕球溫度控制點(diǎn)在21～23 ℃之間。

地源熱泵冬季需要向小區(qū)供熱4 919 kW,可估算出冬季地源井從土壤實(shí)際取熱3 976 kW。由巖土熱響應(yīng)報(bào)告可知，徐州地區(qū)地源井冬季每延米吸熱量為46 W/m, 地源井的有效深度為100 m, 可計(jì)算得：當(dāng)?shù)卦淳袚?dān)小區(qū)80%的熱負(fù)荷時(shí)，需要打井865口，考慮到地源井的群集效應(yīng)和施工折損，另取群集系數(shù)1.15和施工余量系數(shù)1.1對地源打井數(shù)量進(jìn)行修正，實(shí)際施工過程中應(yīng)打井1095口。

通過對徐州市某住宅項(xiàng)目地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：

1) 地源熱泵系統(tǒng)在工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)重點(diǎn)考慮土壤全年熱平衡情況，冬夏季吸釋熱量失衡時(shí)應(yīng)增加匹配的輔助冷熱源；

2) 南方地區(qū)輔助冷源的選型應(yīng)注意校核地源熱泵夏季實(shí)際制冷量，該值直接受地源井打孔數(shù)量影響；

3) 通過計(jì)算運(yùn)行系數(shù)，可初步預(yù)測設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)與空置情況，可作為實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的參考指標(biāo)；

4) 地源井打孔數(shù)對系統(tǒng)初投資與運(yùn)行費(fèi)用有較大影響，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目具體情況確定。

地源熱泵系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中除應(yīng)滿足建筑負(fù)荷需求，地埋管換熱器與土壤的全年換熱量還應(yīng)達(dá)到熱平衡要求，并兼顧系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

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