区域地源热泵系统在绿色校园中的应用

  在能源和资源紧缺的形势下，大力发展绿色建筑已经成为我们国家的基本国策，绿色校园是绿色建筑的成熟转型。校园内人员密集，建筑种类繁多，能源消耗量大，以夏热冬冷地区为例，经过13 所高校的能耗调查发现，生均能耗为全国人均能耗的2~4 倍，因此建设绿色校园，可有效减少能耗，提高能源利用率。根据校园建筑的使用特点，在绿色校园中推广区域地源热泵系统，具有非常重大的意义。

 

  1 绿色校园和区域地源热泵系统

 

  1.1 绿色校园。绿色校园是指在其全寿命周期内最大限度地节约资源（节能、节水、节材、节地）、保护环境和减少污染，为师生提供健康、适用、高效的教学和生活环境，对学生具有环境教育功能，与自然环境和谐共生的校园。

 

  1.2 地源热泵系统。地源热泵技术是一种利用地球表面浅层的地热能资源进行供热、制冷的高效、节能、环保的系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源———电能，实现低温热能向高温热能的转移。地热能在冬季作为热泵供热的热源；在夏季作为热泵制冷的冷源。即在冬季，把地热能中的热量“取”出来，提高温度后，向室内供给热量；夏季，把室内的热量“取”出来，“排放”到地下，可缓解城市热岛效应。通常热泵消耗1kW 的能量，用户可以得到4～5kW 左右的热量或冷量地源热泵技术起源于欧洲，是当今世界上最先进最环保的供暖降温技术之一。与燃煤锅炉和普通空调相比，地源热泵具有可再生性、高效节能、无环境污染、节省空间、一机多用、维护费用低、运行稳定可靠、使用方便、使用寿命长等诸多优点。地源热泵系统是一种新型环保能源利用系统，包括土壤源热泵系统、地表水热泵系统、地下水源热泵系统、污水源热泵系统等。可同时供暖、制冷并能提供生活热水，属于环保能源，符合可持续发展战略。

 

  2 在绿色校园中推广区域地源热泵系统的意义

 

  国家能源局组织制定的《可再生能源发展“十二五”规划》中提出，合理开发利用地热能，在保护地下水资源的前提下，鼓励夏热冬冷地区，开展浅层地温能供暖和制冷。目前我国高校数量达2000 余所，发展绿色校园，推广高效节能环保能源的使用，具有重大意义，区域地源热泵系统为节能减排、实现能源可持续发展将作出巨大贡献。

 

  2.1 利用新能源，实现节能减排。在校园中使用地源热泵系统，可集约校园用能规模，性价比高。校园建筑有其自身特点，建筑物普遍不高，而且相对集中，如行政办公区、教学区、宿舍区、等，而且校园面积大，绿化多，可利用校区集中绿地及操场等非建筑区域打井，通过合理布置校区管网，有效供冷、供热及提供生活热水。采用地源热泵系统，可一定程度地减少电、燃气等能源的利用，尤其是夏季可提供免费生活热水，最大限度节约费用。以我校新校区为例，采用地源热泵为主要冷热源，建设区域能源站系统工程，解决校内行政综合楼、图文信息中心、教育技术中心、科技服务楼、学生宿舍等共13.5 万m2 建筑用房的供暖、供冷及热水问题。本项目的实施不仅可以改善校区的空气质量、美化环境，而且符合国家节能减排的要求，新校区将建设成为江苏省城乡建设行业对外展示的窗口与国内一流的绿色建筑示范区，在扩大城市资源利用范围及再生能源的推广方面具有深远意义。

 

  2.2 错峰填谷，减小装机总容量，利用能源合理使用。根据校园建筑的使用特点，通过运用智能化控制系统，在装机容量不增加的情况下，最大可能增大服务面积。以我校新校区为例，根据空调负荷计算表看出，校园建筑的使用特色鲜明：建筑数量多，人员集中，办公区域及教学区域和宿舍区的集中使用时间正好可以错开，因此可以在不增加装机容量的同时，最大限度地增加供能面积，从而实现能源的合理利用，提高能源使用效率，充分发挥地下蓄能的作用。

 

  2.3 领先的实验实训基地，利于培养学生。区域能源站的建设，在目前阶段属于比较领先的技术，能源站的建成，不但为教师和学生提供了健康、适用、高效的教学和生活环境，还可以为相关专业尤其是建筑设备类专业学生提供一个优质的实践、体验基地，在满足学校实验实训要求的同时，也为当地建设事业提供了一个展示平台，结合绿色校园，着力推动绿色教育。

 

  2.4 利于运行管理。地源热泵系统能够实现节能环保，后期的运行管理尤其重要。建筑的运行阶段占整个建筑生命时限的95%以上，因此运行管理模式和策略关系到绿色建筑建设的成败，是真正实现绿色校园建筑内涵的关键。系统的智能化控制和节能管理是控制建筑实际能耗，实现终端能耗有效下降的关键环节。在运行管理方面，学校具有得天独厚的优势，首先，校内拥有大量暖通专业和智能化专业教师，能够保障地源热泵系统后续的专业运营，其次，运营管理也为学生提供了宝贵的实习实践机会，数据记录、监测、整理、分析等，让学生养成严谨的工作习惯，也为系统的诊断优化提供了理论基础。

 

  2.5 系统使用的局限性。相比其它形式的空调系统，地源热泵系统因为充分利用了地热资源，能效比相对最高，节能效果也更好，但这种系统的使用还是有一定的局限性，主要有以下三个因素：一是土壤性质是否能够达到要求，二是需要较多的土地资源，三是是否有专业的运营力量。作为学校而言，一般情况下可以用的土地会比较充足，如果经过土壤热物性测试，条件适合并且通过经济技术分析，相比传统空调系统的增量投资可以在较短时间内回收，用地源热泵系统是非常合适的，考虑系统运营管理的延续，综合性及工科学校更为适合，而以文科为主的学校则需要培养自己的专业运营队伍。

 

  3 结论

 

  解决能源供应的短缺问题，开发利用可再生能源，是节能减排、合理控制能源消费总量的需要，也是构建资源节约、环境友好型社会的重要内容。在绿色校园推广区域地源热泵系统，具有独特的优势，不但能实现节能环保和校园的可持续发展，也为校园师生提供参与环境保护实践机会，提供了环境教育的资源，具有广泛的教育意义。在校园建筑中使用地源热泵系统，只是跨出节能降耗的第一步，在后期的使用过程中，严格执行绿色运营管理，保持数据记录的准确性和连续性，分析诊断，不断对运行方案进行优化，才能真正降低运行费用，这才是维持低成本绿色校园的关键。