地源熱泵技術(shù)利用淺層地?zé)崮苓M行供熱或制冷，具有節(jié)能、清潔、可再生等優(yōu)點，近年來受到廣泛的推廣，是一種比較成熟的可再生能源應(yīng)用技術(shù)。但在其實際應(yīng)用中，也存在一定問題，比如需要足夠大的土地面積用于敷設(shè)地埋管，以及較髙的鉆孔費用，在一定程度上制約了其應(yīng)用。
地埋管地源熱泵系統(tǒng)根據(jù)埋管位置的不同可分為鉆孔埋管和樁基埋管兩種形式。其中，樁基埋管是將地埋管換熱器的PE管安裝在建筑物混凝土樁基中，使其與建筑結(jié)構(gòu)相結(jié)合。與傳統(tǒng)鉆孔埋管換熱器相比，樁基埋管利用了建筑物基礎(chǔ)中混凝土較好的熱傳導(dǎo)性能和建筑物基礎(chǔ)與地下巖土體更大的換熱面積，提髙了地下?lián)Q熱器的換熱性能，節(jié)省了大量的鉆孔費用和地下空間資源。
我們以南京某甲類公共建筑項目為例，通過介紹其空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容，探討樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)在大型公共建筑中的應(yīng)用形式。
1、項目概況
該項目是由兩棟辦公塔樓及一座商業(yè)裙房組成的髙層綜合體，總建筑面積為376141.83m2,集商業(yè)、辦公、餐飲、影院、超市為一體的綜合商業(yè)區(qū)塊。商業(yè)裙房建筑面積為122500m2,主要為商業(yè)、餐飲、溜冰場、影院等。
2、空調(diào)負(fù)荷及其特點
(見表1)
樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)
3、冷熱源方案
本工程積極響應(yīng)新能源政策，根據(jù)工程及地塊特征，結(jié)合后期運營管理，采用地源熱泵承擔(dān)裙樓商業(yè)部分的空調(diào)冷熱負(fù)荷。
根據(jù)空調(diào)負(fù)荷計算結(jié)果，冷熱源配置如下：
(1)螺桿式水源熱泵機組（制冷量：1515kW,制熱量：1748kW)x2臺；
(2)普通離心式冷水機組（1000RT,制冷量：3516kW)x3臺；
(3)磁懸浮機組離心式冷水機組（1000RT,制冷量：3516kW)x1臺；
(4)風(fēng)冷熱泵（制冷量：1114kW,制熱量：1045kW)x5臺；
(5)額定流量1000t/h的開式橫流冷卻塔X4臺，與冷水機組對應(yīng)排熱；
(6)額定流量300t/h流量的閉式逆流冷卻塔x1臺，與地源熱泵機組對應(yīng)輔助排熱。
地源熱泵機組提供的制熱量為3496kW,該項目各分項總熱負(fù)荷為17596kW,地源熱泵承擔(dān)空調(diào)熱負(fù)荷的比例為20%。滿足江蘇省公建標(biāo)準(zhǔn)對甲類公建可再生能源利用量的要求。
4、換熱系統(tǒng)設(shè)計
本工程為基坑下部地源熱泵埋管工程，由灌注樁埋管和連續(xù)墻埋管兩種組成，其中灌注樁埋管采用3U型（如圖1所示），連續(xù)墻埋管采用6U型，埋管換熱量見表2。
樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)
二期連續(xù)墻埋管集分水器分別設(shè)置在建筑地下一層地連墻側(cè)面，水平供回水干管采用異程連接匯至二期地下二層地源熱泵機房；灌注樁埋管集分水器分別設(shè)置在建筑地下三層地連墻側(cè)面，水平供回水干管采用異程連接匯至二期地下二層地源熱泵機房（見表2)。
樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)
5、空調(diào)系統(tǒng)
樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)
5.2空調(diào)水系統(tǒng)
在地下連續(xù)墻施工中，幅與幅之間接頭處的防滲漏問題是地下連續(xù)墻防水的難點和重點，特別是地下連續(xù)墻又作結(jié)構(gòu)墻用，接頭處的防水要求就更髙。由于項目現(xiàn)場地下外側(cè)的連續(xù)墻早已施工完成，所以地下樁基埋管的水平出管無法從建筑外墻外側(cè)接出，須另尋出路。考慮到樁基埋管數(shù)量較多，若采用水平埋管穿地下三層底板接入分集水器的方案，則會有很大的底板滲水風(fēng)險。
樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)
經(jīng)與結(jié)構(gòu)等相關(guān)專業(yè)研究，本工程創(chuàng)新地采用一種自防水布管方式，具體做法為：將水平埋管敷設(shè)于地下三層底板內(nèi)（如圖2所示），沿底板至連續(xù)墻處貼內(nèi)側(cè)引出接入分集水器，分集水器安裝于地下三層車庫外墻內(nèi)側(cè)，貼梁底安裝(如圖3所示)。從而避免了水平埋管直接穿地下室底板及底板與連續(xù)墻處交接部位的防水層問題。
樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)
商業(yè)裙房空調(diào)水系統(tǒng)采用二管制一次泵變頻變流量系統(tǒng)。夏季空調(diào)供回水溫度7/12'C，冬季供回水溫度45/40'C。空調(diào)水系豎直立管異程布置，水平同程布置，局部為異程布置，異程部分采用平衡閥等措施保證水系統(tǒng)的水力平衡。空調(diào)水系統(tǒng)采用排氣型定壓補水裝置對系統(tǒng)定壓補水。冷卻水采用旁流水處理器進行水質(zhì)處理。
樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)
6、結(jié)語
(1)大型公共建筑中，受場地限制，地源換熱系統(tǒng)的供冷供熱能力往往不能滿足整個建筑的空調(diào)需求，此時需要結(jié)合冷水機組、風(fēng)冷熱泵等其他冷熱源形式組成復(fù)核能源系統(tǒng)。
(2)大型公建中，地源熱泵承擔(dān)空調(diào)熱負(fù)荷的比例可達到20%，滿足江蘇省公建標(biāo)準(zhǔn)對甲類公建可再生能源利用量的要求。
(3)本項目采用地埋管地源熱泵循環(huán)水為地下室各發(fā)電機組提供水冷卻，使地埋管換熱系統(tǒng)得到充分的利用，也有效提升系統(tǒng)的經(jīng)濟性；另一方面，發(fā)電機組無需另設(shè)水冷或風(fēng)冷設(shè)備，有效降低設(shè)備投資，同時減少相應(yīng)的水管井和風(fēng)井，提髙了建筑利用率。
(4)本項目地源埋管為灌注樁埋管，創(chuàng)新地應(yīng)用了一種自防水水平管布管方式。
(5)本項目的地源水平埋管敷設(shè)于地下室底板內(nèi)，垂直埋管出樁頭的節(jié)點處理、地下室底板防水、底板內(nèi)埋管穿越后澆帶、地下室底板澆筑過程中避免埋管破壞等技術(shù)難點均離不開土建專業(yè)及施工作業(yè)單位的密切配合。
