0 引言
　　在國家鼓勵推廣節能環保可再生能源利用項目以及大力推進淺層地熱能開發利用的精神指導下，地源熱泵技術以其節能、環保、可利用低位熱源的特性，在我國快速發展起來。
　　2008年3月寧夏人民醫院新區醫院工程積極申報了地源熱泵項目，并得到了國家發改委的批準及資金支持，設計者針對該工程及銀川地區的特點，對地源熱泵系統的兩種形式：地下水源熱泵系統及土壤源熱泵系統進行選擇，最終選擇了更適合于銀川地區的土壤源熱泵作為空調系統的冷熱源，并提出相應的對策及解決方法。
　　1 工程概述
　　寧夏人民醫院新區醫院地處銀川市正源北街與賀蘭山中路交叉口的東北側，規劃有門診樓、醫技樓、住院樓、行政辦公樓、特需病房樓、肝炎病房樓、高壓氧倉、專家宿舍樓等相應配套的功能建筑，為一座花園式現代化醫院，總建筑面積約114700m2。
　　該工程于2008年5月完成設計，2010年10月投入試運行。
　　1.1銀川地區室外主要氣象參數
　　大氣壓力：冬季895.7mbar;夏季883.5mbar;夏季室外通風計算溫度：27℃;夏季室外空調計算干球溫度：30.6℃;夏季室外空調計算濕球溫度：22℃;冬季室外通風計算溫度：-9℃;冬季室外采暖計算溫度：-15℃;冬季室外空調計算溫度：-18℃
　　1.2室內采暖通風設計參數

參數 房間名稱	溫度(℃)		相對濕度(%)		噪聲dB(A)	新風量 （m3/h.人）
	夏季	冬季	夏季	冬季
病房	25-27	20-22	45-60	40-55	≤45	40
潔凈手術部	25-27	22-26	40-60	40-60	≤50	按潔凈等級要求 計算
ICU部	25-27	22-24	35-60	35-60	≤50	按潔凈等級要求
婦產科、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
衛生間		16-18			≤60
后勤用房		16-18			≤65

　　2. 空調系統冷熱源方案
　　該工程全部采用中央空調系統，夏季空調系統計算總冷負荷約為8029KW,冬季空調系統計算熱負荷約為11223KW,夏季供冷，冬季供熱，全年供應衛生熱水。
　　本工程空調冷熱源方案積極響應國家倡導推廣節能環?？稍偕茉凑咭约按罅ν茝V淺層地熱能利用的精神，設計采用地源熱泵系統作為本工程空調冷熱源。
　　地源熱泵系統分水源熱泵系統和土壤源熱泵系統，選用何種方式應根據兩種系統各自的特點，并結合銀川地區的實際，選擇適應于本工程的空調系統。
　　2.1地源熱泵系統選擇
　　地源熱泵系統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熱能為低溫熱源，采用熱泵原理，由地源熱泵機組、地熱能交換系統、建筑物內系統組成的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。根據地熱能交換系統形式的不同，地源熱泵系統分為地埋管地源熱泵系統、地下水源熱泵系統和地表水源熱泵系統。在行業內部，地埋管地源熱泵系統也經常被稱為土壤源熱泵系統或大地耦合系統，地下水源熱泵系統和地表水源熱泵系統則有時被直接稱為地下水系統和地表水系統。
　　在這里主要探討土壤源熱泵系統和地下水源熱泵系統，目前，這兩種系統都是比較成熟的技術，在全國有大量成功的工程案例，兩種系統同為淺層地熱能類熱泵系統，各有利弊，各有適宜條件，應根據當地的地質、水文、氣候等特點，選擇適合本地區的方案。
　　2.1.1銀川平原區域水文地質條件
　　在銀川平原范圍內，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。
　　銀川平原是一個分布廣闊的水文地質單元體，賦存多層的承壓水。基底巖層的地質構造帶中，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，在細砂、粉細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，水質稍差外，其它各砂層中的承壓水的水量豐富、水質好。 地下水的補給主要為盆地周圍的山區的側向補給，表層潛水也接受大氣降水補給，但由于大氣降水量小，如人為開采量大，其開采量將遠大于補給量，勢必造成地下水水位下降。
　　2.2 地下水源熱泵系統與土壤源熱泵系統比較
　　2.2.1地下水源熱泵系統
　　水源熱泵的優勢
　　1)地下水水源熱泵機組能效高于土壤源熱泵系統，水源熱泵機組制冷COP：4.8～6.1,制熱COP：4.0～4.2;土壤源熱泵機組制冷COP：4.8～6.1,制熱COP：3.5～4，，
　　2)適合于沖、洪積扇上游地區，例如卵石、沙礫石地區，地下靜水位不宜太高;
　　3)水源熱泵系統造價低于土壤源熱泵系統;
　　水源熱泵的劣勢
　　1)銀川地區地質構造以中、細砂為主，加之政府主管部門對取水深度有規定，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、細砂為主的銀川地區回灌存在技術風險，回灌難度較大，回灌井數量較多，據銀川地區已運行的工程反饋，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，所以穩定性比土壤源熱泵差
　　4)會造成水資源浪費和污染;
　　5)潛水泵和加壓泵功率比較大;
　　6)存在后期維護工作，在有細砂的銀川地區，除砂和洗井的工作量加大;
　　7)根據國家新的水資源管理辦法，要收取相應的水資源使用費，運行成本增大;
　　2.2.2土壤源熱泵系統
　　土壤源熱泵的優勢
　　1)、供熱時沒有燃燒過程，避免了排煙污染，供冷時省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染;不抽取地下水，環保性優于水源熱泵;
　　2)、地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，它不受地域、資源等限制，且地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，系統安全性較高;
　　3)地源熱泵系統可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機多用，大大降低了運行成本;
　　4)、適合于中、細砂類水源熱泵不適宜的地區;
　　土壤源熱泵的劣勢
　　1、初投資比水源熱泵系統高約20%-30%;
　　2、地源熱泵機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能效和水源熱泵持平。
　　3、室外占地面積大，須由專業隊伍進行施工;
　　4、對于冬、夏季空調負荷差別大的地區，必須考慮土壤的熱平衡，采用供熱鍋爐來進行調峰。
　　2.3結論
　　土壤源熱泵系統和地下水源熱泵系統是近年來國家大力推廣的節能技術，比較兩種系統形式，針對銀川的地質條件和醫院的使用性質更適宜采用土壤源熱泵系統。
　　2.4自治區醫院土壤源熱泵空調系統具體實施方案
　　2.4.1土壤源熱泵系統負荷及室外換熱埋管系統長度確定，根據冬、夏負荷及投資運行費用進行比較來確定，本工程土壤源熱泵系統負荷及室外換熱埋管系統長度根據夏季空調冷負荷來確定。
　　為獲得準確的土壤換熱系數等參數，本工程打了兩口測試井，經過多次測試并運用專業計算軟件對土壤冬、夏熱平衡進行分析，得到額定工況室外換熱埋管系統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，根據以上數據及夏季冷負荷來確定室外換熱埋管系統長度。
　　室外換熱埋管系統換熱器換熱系統，采用雙U型地埋管，地源側水系統均為閉式系統，介質為清水，通過地埋管進行熱量交換，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 針對本工程冷、熱負荷相差較大的實際情況，為保證冬季熱負荷要求，在冬季必須采用燃氣鍋爐來調峰，以保證土壤的熱平衡及系統的穩定，擬采用環保超高能效地源熱泵機組2臺，全熱回收螺桿式地源熱泵機組1臺，總制冷量約8090KW，冬季機組制熱量約7840KW,冬季空調負荷缺2483KW,不足的熱量由鍋爐房燃氣熱水鍋爐通過換熱機組進行補充，設置2臺1.4MW的燃氣熱水鍋爐進行補熱，保證系統的穩定;
　　2.4.3夏季制冷時1臺全熱回收螺桿式地源熱泵機組可同時產生衛生熱水，系統能效比更高，冬季衛生熱水由消毒用蒸汽鍋爐產生的蒸汽經換熱器換熱取得;
　　2.4.4 地源熱泵系統集成設計及施工由專業公司進行實施，室外換熱埋管系統長度按夏季冷負荷來確定，運用專業計算軟件對地埋管長度進行詳細計算并考慮修正;對土壤冬、夏熱平衡進行分析，對土壤的逐年溫度變化進行動態模擬分析，且須考慮到最不利因素的影響，確保土壤源熱泵系統安全可靠運行。根據計算本工程需埋置De40雙U型垂直孔1455口，孔深130米，孔間距不小于5米。
　　3. 結語
　　該空調系統已于2010年11月進入試運行階段,通過一個冬季及一個夏季的運行，系統運行穩定，各種參數達到設計要求?？照{系統還有待于進一步觀測，檢控，得出土壤源熱泵系統的運行測試分析，并總結出實際運行經驗，使該技術在銀川地區得以推廣應用。
　　參考文獻：
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　　[2] 徐偉 主編 中國地源熱泵發展研究報告(2008) [M]北京: 中國建筑工業出版社,2008
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