項目介紹：

“開米萬盛國際辦公樓”項目，位于陜西西安市高新區(qū)科技一路和灃惠南路交界處，總面積35萬m2，包括一座五星級酒店、二座高級公寓和商業(yè)中心。該項目中央空調(diào)系統(tǒng)冷熱源采用含水層儲能技術(shù)，末端采用天蓬輻射與PM2.5過濾系統(tǒng)，是現(xiàn)代綠色建筑示范項目。該項目采用含水層儲能/地下水源熱泵技術(shù)，旨在解決綜合體的供冷和供熱，造就一個高舒適、低能耗的社區(qū)。項目所在地有合適的含水層，水力坡度小，適合冷熱能的儲存，但含水層其本具有黃土細砂交錯的巖性，鉆井、成井極為困難，地下水也難以回灌，被視為回灌的禁區(qū)。若采用地下水能源系統(tǒng)，必需在技術(shù)和工藝有所突破與創(chuàng)新。項目前期，公司對原中科院地球環(huán)境研究所的暖通系統(tǒng)的冷熱源用含水層儲能技術(shù)進行了改造，目的是讓含水層儲能新技術(shù)、新工藝具備可行性，解決國內(nèi)普遍存在的地下水回灌難的問題。對地質(zhì)勘探、鉆井和成井工藝試驗，為正式項目提供設計和施工依據(jù)。

(a)夏季流程 (b)冬季流程

含水層儲能技術(shù)

淺層的地下環(huán)境是冬暖夏涼，適合暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱能的儲存。在冬季，從“熱井”抽出熱的地下水經(jīng)過熱泵向建筑物供熱，釋放熱量后變冷，然后回灌至“冷井”供夏季使用。整個冬季供熱過程，“熱井”周邊的熱水體由大變小，而“冷井”周邊的冷水體由小變大。到了夏季，可以利用冬季回灌至“冷井”的冷量，從“冷井”抽出冷的地下水經(jīng)過換熱器向建筑直接供冷，釋放冷量后的地下水變熱，然后回灌至“熱井”供冬季使用。整個夏季供冷過程，“冷井”周邊的冷水體由大變小，而“熱井”周邊的熱水體由小變大。這樣，整個過程周而復始，含水層儲能實現(xiàn)了“冬冷夏用”、“夏熱冬用”的季節(jié)性儲能。

與地下水源熱泵系統(tǒng)相比，不同點是：1、含水層儲能對回灌的溫度有一定要求，需要控制回灌溫度，兼顧全年的能效。對供冷而言，需要冬季回灌溫度越低越好，以保證回灌冷量。夏季以后能直接供冷，即通常所說的免費供冷。2、對于供熱，由于供熱要求的溫度高，一般還得用熱泵來提升溫度。而地下水源熱泵一般對回灌的溫度不作控制，夏天也是通過熱泵供冷;3、含水層儲能需要根據(jù)冷熱需求量精心設計儲能系統(tǒng)，基于“量入而出”的原則，精心計算存取冷熱量，并根據(jù)含水層的性質(zhì)和井群的布置模擬和核算含水層冷熱儲存和釋放的特性和溫度響應特性。4、地下水源熱泵利用的是地下水的自然溫度，通常是冬暖夏涼，通常認為是源，是取之不盡、用之不竭的冷熱源。但事實上，一旦進行地下水回灌，含水層的溫度場就會受到影響。

與地下水源熱泵系統(tǒng)相比，相同點是：從地質(zhì)環(huán)境和水資源保護角度而言，二者都需要抽灌地下水，而且是地下水的全面回灌，對地質(zhì)環(huán)境的影響也一樣。二者都會采用熱泵，即當含水層儲能直接供冷供熱達不到溫度需求時，含水層儲能也會使用熱泵。當然，含水層儲能和地下水源熱泵如此相似，涉及的學科之多，即使業(yè)內(nèi)資深專家有時也難以分辨二者的差異。一些含水層儲能的理念和做法也逐漸滲透到地下水源熱泵中去，如地下水的全面回灌、地下全年的冷熱平衡等等。而含水層儲熱也往往會用到熱泵進行供熱升溫。因此，有時業(yè)內(nèi)將含水層儲能稱為地下水源熱泵的升級版。

含水層儲能/熱泵系統(tǒng)特點：

成井工藝：采用先進的全液壓頂驅(qū)氣舉反循環(huán)車載鉆機，進行清水鉆井，井深為180m;采用高強度的UPVC井管和濾水管，直徑為315mm。濾水管與鉆孔壁充以與含水層砂粒徑相匹配的石英砂濾料，并用高質(zhì)量的黏土球進行嚴格封井，以防異物的侵入。根據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境要求，取水段在地下50m以下。井水的泥砂含量小于20億分之一，遠低于國家標準的20萬分之一。

地下水系統(tǒng)：采用全密封的地下水對井系統(tǒng)，即一口“熱井”和一口“冷井”，相距50m，單井出水量為45m3/h。并防止外界空氣滲入，系統(tǒng)維持一定的壓力。整個管路采用不銹鋼、PE和UPVC等耐腐、給水級材料，保護地下水資源。系統(tǒng)配置了液位、壓力、溫度和流量傳感器組成的監(jiān)控系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)的正常運行和故障的早期預警。

熱泵機組供熱功率630kW。系統(tǒng)設計(不含末端泵)供熱時的COP 為4.2，供冷COP 為3.8系統(tǒng)于2015年12月投入運行至現(xiàn)在，地下水系統(tǒng)抽灌正常，實現(xiàn)了地下水的100%回灌。除了控制系統(tǒng)外，全部采用國產(chǎn)的設備。由于系統(tǒng)的末端仍采用舊的風機盤管系統(tǒng)，使得含水層儲能的潛力未能得到充分的體現(xiàn)。但與原系統(tǒng)的空氣源熱泵系統(tǒng)相比，節(jié)電效果顯著，可以達到60%以上。

2017年12月18日，在《暖通空調(diào)》雜志舉辦的“首屆暖通空調(diào)青年論壇”上，中國中元國際工程有限公司賀繼超高工作了題為《多能互補在區(qū)域能源中的應用》的報告。介紹了區(qū)域能源發(fā)展的3個階段，簡述了多能互補的關(guān)鍵技術(shù)，如燃氣“冷熱電”三聯(lián)供技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、地下含水層儲能技術(shù)、綠電蓄熱技術(shù)、能源智能化管理和工業(yè)建筑的人文設計。

中國中元國際工程有限公司賀繼超高工

賀繼超高工在“首屆暖通空調(diào)青年論壇”上作的《多能互補在區(qū)域能源中的應用》

公司簡介

豐電陽光(北京)清潔能源技術(shù)有限公司(F&S CleanTech Limited)是中國綠色建筑清潔能源技術(shù)綜合解決方案服務商，基于分布式可再生能源站的區(qū)域能源供應商。豐電陽光專家團隊已經(jīng)取得了ATES/BTES/SWE的核心技術(shù)專利和相關(guān)設計軟件著作權(quán)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。豐電陽光秉承引進、融合、創(chuàng)新的宗旨，引進全球領(lǐng)先的荷蘭地下儲能技術(shù)(ATES/BTES/SWE)，并結(jié)合國內(nèi)不同地區(qū)各類復雜的水文地質(zhì)條件不斷創(chuàng)新和超越。2016年6月，豐電陽光成功建設日本首個含水層儲能項目(三菱重工大阪高砂工廠示范項目)并通過日本環(huán)境省和荷蘭專家驗收，標志著豐電陽光在地下儲能工程技術(shù)領(lǐng)域達到國際領(lǐng)先水平。豐電陽光已成功實現(xiàn)含水層儲能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，擁有自己全資或控股的地質(zhì)工程子公司和機電安裝工程子公司，建立起從系統(tǒng)設計到工程施工、設備與材料定制、采購供應、運營維護等各個環(huán)節(jié)的完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。使中國的中央空調(diào)系統(tǒng)用戶，能夠以經(jīng)濟的系統(tǒng)造價持續(xù)使用免費的可再生能源，不僅可以大幅降低用戶的運營成本，提高經(jīng)濟效益，而且綠色環(huán)保，造福當?shù)厝嗣瘛?/p>

豐電陽光官網(wǎng)：www.fscleantech.com