0 引言
　　在國家鼓勵(lì)推廣節(jié)能環(huán)保可再生能源利用項(xiàng)目以及大力推進(jìn)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的精神指導(dǎo)下，地源熱泵技術(shù)以其節(jié)能、環(huán)保、可利用低位熱源的特性，在我國快速發(fā)展起來。
　　2008年3月寧夏人民醫(yī)院新區(qū)醫(yī)院工程積極申報(bào)了地源熱泵項(xiàng)目，并得到了國家發(fā)改委的批準(zhǔn)及資金支持，設(shè)計(jì)者針對(duì)該工程及銀川地區(qū)的特點(diǎn)，對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的兩種形式：地下水源熱泵系統(tǒng)及土壤源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行選擇，最終選擇了更適合于銀川地區(qū)的土壤源熱泵作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，并提出相應(yīng)的對(duì)策及解決方法。
　　1 工程概述
　　寧夏人民醫(yī)院新區(qū)醫(yī)院地處銀川市正源北街與賀蘭山中路交叉口的東北側(cè)，規(guī)劃有門診樓、醫(yī)技樓、住院樓、行政辦公樓、特需病房樓、肝炎病房樓、高壓氧倉、專家宿舍樓等相應(yīng)配套的功能建筑，為一座花園式現(xiàn)代化醫(yī)院，總建筑面積約114700m2。
　　該工程于2008年5月完成設(shè)計(jì)，2010年10月投入試運(yùn)行。
　　1.1銀川地區(qū)室外主要?dú)庀髤?shù)
　　大氣壓力：冬季895.7mbar;夏季883.5mbar;夏季室外通風(fēng)計(jì)算溫度：27℃;夏季室外空調(diào)計(jì)算干球溫度：30.6℃;夏季室外空調(diào)計(jì)算濕球溫度：22℃;冬季室外通風(fēng)計(jì)算溫度：-9℃;冬季室外采暖計(jì)算溫度：-15℃;冬季室外空調(diào)計(jì)算溫度：-18℃
　　1.2室內(nèi)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)

參數(shù) 房間名稱	溫度(℃)		相對(duì)濕度(%)		噪聲dB(A)	新風(fēng)量 （m3/h.人）
	夏季	冬季	夏季	冬季
病房	25-27	20-22	45-60	40-55	≤45	40
潔凈手術(shù)部	25-27	22-26	40-60	40-60	≤50	按潔凈等級(jí)要求 計(jì)算
ICU部	25-27	22-24	35-60	35-60	≤50	按潔凈等級(jí)要求
婦產(chǎn)科、小兒科	25-27	23-25	45-60	40-55	≤45	40
檢查室、診斷室	25-27	18-20	40-60	40-60	≤55	30
辦公室、值班室	26-28	18-20	≤65	≤65	≤45	30
衛(wèi)生間		16-18			≤60
后勤用房		16-18			≤65

　　2. 空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案
　　該工程全部采用中央空調(diào)系統(tǒng)，夏季空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算總冷負(fù)荷約為8029KW,冬季空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算熱負(fù)荷約為11223KW,夏季供冷，冬季供熱，全年供應(yīng)衛(wèi)生熱水。
　　本工程空調(diào)冷熱源方案積極響應(yīng)國家倡導(dǎo)推廣節(jié)能環(huán)保可再生能源政策以及大力推廣淺層地?zé)崮芾玫木瘢O(shè)計(jì)采用地源熱泵系統(tǒng)作為本工程空調(diào)冷熱源。
　　地源熱泵系統(tǒng)分水源熱泵系統(tǒng)和土壤源熱泵系統(tǒng)，選用何種方式應(yīng)根據(jù)兩種系統(tǒng)各自的特點(diǎn)，并結(jié)合銀川地區(qū)的實(shí)際，選擇適應(yīng)于本工程的空調(diào)系統(tǒng)。
　　2.1地源熱泵系統(tǒng)選擇
　　地源熱泵系統(tǒng)是利用地球表面淺層水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太陽能和地?zé)崮転榈蜏責(zé)嵩矗捎脽岜迷恚傻卦礋岜脵C(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水源熱泵系統(tǒng)和地表水源熱泵系統(tǒng)。在行業(yè)內(nèi)部，地埋管地源熱泵系統(tǒng)也經(jīng)常被稱為土壤源熱泵系統(tǒng)或大地耦合系統(tǒng)，地下水源熱泵系統(tǒng)和地表水源熱泵系統(tǒng)則有時(shí)被直接稱為地下水系統(tǒng)和地表水系統(tǒng)。
　　在這里主要探討土壤源熱泵系統(tǒng)和地下水源熱泵系統(tǒng)，目前，這兩種系統(tǒng)都是比較成熟的技術(shù)，在全國有大量成功的工程案例，兩種系統(tǒng)同為淺層地?zé)崮茴悷岜孟到y(tǒng)，各有利弊，各有適宜條件，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、氣候等特點(diǎn)，選擇適合本地區(qū)的方案。
　　2.1.1銀川平原區(qū)域水文地質(zhì)條件
　　在銀川平原范圍內(nèi)，覆蓋在第三系地層之上為第四系砂層與粘土層，厚度約1600余米。
　　銀川平原是一個(gè)分布廣闊的水文地質(zhì)單元體，賦存多層的承壓水。基底巖層的地質(zhì)構(gòu)造帶中，賦存礦化度較高的熱水資源。 在深度200米以上的第四系土層中，在細(xì)砂、粉細(xì)砂層中賦存豐富的承壓水，除表層為(60m以上)為潛水一微承壓水，水質(zhì)稍差外，其它各砂層中的承壓水的水量豐富、水質(zhì)好。 地下水的補(bǔ)給主要為盆地周圍的山區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給，表層潛水也接受大氣降水補(bǔ)給，但由于大氣降水量小，如人為開采量大，其開采量將遠(yuǎn)大于補(bǔ)給量，勢必造成地下水水位下降。
　　2.2 地下水源熱泵系統(tǒng)與土壤源熱泵系統(tǒng)比較
　　2.2.1地下水源熱泵系統(tǒng)
　　水源熱泵的優(yōu)勢
　　1)地下水水源熱泵機(jī)組能效高于土壤源熱泵系統(tǒng)，水源熱泵機(jī)組制冷COP：4.8～6.1,制熱COP：4.0～4.2;土壤源熱泵機(jī)組制冷COP：4.8～6.1,制熱COP：3.5～4，，
　　2)適合于沖、洪積扇上游地區(qū)，例如卵石、沙礫石地區(qū)，地下靜水位不宜太高;
　　3)水源熱泵系統(tǒng)造價(jià)低于土壤源熱泵系統(tǒng);
　　水源熱泵的劣勢
　　1)銀川地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以中、細(xì)砂為主，加之政府主管部門對(duì)取水深度有規(guī)定，單井出水量較小，且井水含砂量較大;
　　2)在靜水位很高，地層以中、細(xì)砂為主的銀川地區(qū)回灌存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，回灌難度較大，回灌井?dāng)?shù)量較多，據(jù)銀川地區(qū)已運(yùn)行的工程反饋，回灌都存在問題;
　　3)由于地下水情況變化較大和回灌的難度，所以穩(wěn)定性比土壤源熱泵差
　　4)會(huì)造成水資源浪費(fèi)和污染;
　　5)潛水泵和加壓泵功率比較大;
　　6)存在后期維護(hù)工作，在有細(xì)砂的銀川地區(qū)，除砂和洗井的工作量加大;
　　7)根據(jù)國家新的水資源管理辦法，要收取相應(yīng)的水資源使用費(fèi)，運(yùn)行成本增大;
　　2.2.2土壤源熱泵系統(tǒng)
　　土壤源熱泵的優(yōu)勢
　　1)、供熱時(shí)沒有燃燒過程，避免了排煙污染，供冷時(shí)省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染;不抽取地下水，環(huán)保性優(yōu)于水源熱泵;
　　2)、地表淺層是一個(gè)巨大的太陽能集熱器，它不受地域、資源等限制，且地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，系統(tǒng)安全性較高;
　　3)地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用，大大降低了運(yùn)行成本;
　　4)、適合于中、細(xì)砂類水源熱泵不適宜的地區(qū);
　　土壤源熱泵的劣勢
　　1、初投資比水源熱泵系統(tǒng)高約20%-30%;
　　2、地源熱泵機(jī)組能效比比水源熱泵略低，制冷COP：4.8～6.1,制熱COP：3.5～4.0,但綜合水泵功率后的系統(tǒng)能效和水源熱泵持平。
　　3、室外占地面積大，須由專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行施工;
　　4、對(duì)于冬、夏季空調(diào)負(fù)荷差別大的地區(qū)，必須考慮土壤的熱平衡，采用供熱鍋爐來進(jìn)行調(diào)峰。
　　2.3結(jié)論
　　土壤源熱泵系統(tǒng)和地下水源熱泵系統(tǒng)是近年來國家大力推廣的節(jié)能技術(shù)，比較兩種系統(tǒng)形式，針對(duì)銀川的地質(zhì)條件和醫(yī)院的使用性質(zhì)更適宜采用土壤源熱泵系統(tǒng)。
　　2.4自治區(qū)醫(yī)院土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)具體實(shí)施方案
　　2.4.1土壤源熱泵系統(tǒng)負(fù)荷及室外換熱埋管系統(tǒng)長度確定，根據(jù)冬、夏負(fù)荷及投資運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行比較來確定，本工程土壤源熱泵系統(tǒng)負(fù)荷及室外換熱埋管系統(tǒng)長度根據(jù)夏季空調(diào)冷負(fù)荷來確定。
　　為獲得準(zhǔn)確的土壤換熱系數(shù)等參數(shù)，本工程打了兩口測試井，經(jīng)過多次測試并運(yùn)用專業(yè)計(jì)算軟件對(duì)土壤冬、夏熱平衡進(jìn)行分析，得到額定工況室外換熱埋管系統(tǒng)換熱器夏季平均放熱能力為60.3W/m,冬季平均取熱能力為34.6 W/m，根據(jù)以上數(shù)據(jù)及夏季冷負(fù)荷來確定室外換熱埋管系統(tǒng)長度。
　　室外換熱埋管系統(tǒng)換熱器換熱系統(tǒng)，采用雙U型地埋管，地源側(cè)水系統(tǒng)均為閉式系統(tǒng)，介質(zhì)為清水，通過地埋管進(jìn)行熱量交換，夏季將熱量排到地下土壤中，冬季從地下土壤中提取熱量，為建筑提供冷熱源。
　　2.4.2 針對(duì)本工程冷、熱負(fù)荷相差較大的實(shí)際情況，為保證冬季熱負(fù)荷要求，在冬季必須采用燃?xì)忮仩t來調(diào)峰，以保證土壤的熱平衡及系統(tǒng)的穩(wěn)定，擬采用環(huán)保超高能效地源熱泵機(jī)組2臺(tái)，全熱回收螺桿式地源熱泵機(jī)組1臺(tái)，總制冷量約8090KW，冬季機(jī)組制熱量約7840KW,冬季空調(diào)負(fù)荷缺2483KW,不足的熱量由鍋爐房燃?xì)鉄崴仩t通過換熱機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)充，設(shè)置2臺(tái)1.4MW的燃?xì)鉄崴仩t進(jìn)行補(bǔ)熱，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定;
　　2.4.3夏季制冷時(shí)1臺(tái)全熱回收螺桿式地源熱泵機(jī)組可同時(shí)產(chǎn)生衛(wèi)生熱水，系統(tǒng)能效比更高，冬季衛(wèi)生熱水由消毒用蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)換熱器換熱取得;
　　2.4.4 地源熱泵系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)及施工由專業(yè)公司進(jìn)行實(shí)施，室外換熱埋管系統(tǒng)長度按夏季冷負(fù)荷來確定，運(yùn)用專業(yè)計(jì)算軟件對(duì)地埋管長度進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算并考慮修正;對(duì)土壤冬、夏熱平衡進(jìn)行分析，對(duì)土壤的逐年溫度變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬分析，且須考慮到最不利因素的影響，確保土壤源熱泵系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。根據(jù)計(jì)算本工程需埋置De40雙U型垂直孔1455口，孔深130米，孔間距不小于5米。
　　3. 結(jié)語
　　該空調(diào)系統(tǒng)已于2010年11月進(jìn)入試運(yùn)行階段,通過一個(gè)冬季及一個(gè)夏季的運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各種參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。空調(diào)系統(tǒng)還有待于進(jìn)一步觀測，檢控，得出土壤源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行測試分析，并總結(jié)出實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使該技術(shù)在銀川地區(qū)得以推廣應(yīng)用。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 中國建筑科學(xué)研究院.GB50366-2005 地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S]北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005
　　[2] 徐偉 主編 中國地源熱泵發(fā)展研究報(bào)告(2008) [M]北京: 中國建筑工業(yè)出版社,2008
　　[3] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008