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地源热泵暖新居

本报通讯员 杨建国 于富亮

“科创城5、6号地块建筑均采用地热能源进行供暖和制冷,在这里每覆盖1万平方米建筑面积,就意味着每年可替代284吨标准煤,减少740吨二氧化碳排放。”2024年9月,在6号地块楼栋主体封顶媒体开放日上,一航局中交未来科创城综合开发项目经理刘天雄向记者介绍道。

中交未来科创城位于河北雄安新区,由一航局承建的二标段占地面积约5.13万平方米,总建筑面积约19.82万平方米。打造低碳环保的“未来之城”新标杆,建筑供暖设施的建设是重中之重。经实地勘察,项目团队发现雄安新区地下100米左右蕴藏着丰富的浅层地热能,这为降低供暖能耗提供了天然条件。

“地热能是地球内部熔岩的热量,通过地幔层传导至地表。”能源院高级工程师张岩峰解释道,“雄安新区因特殊的地质构造,地热能储量丰富。地源热泵技术正是将地热能传递到地面并加以利用的关键。”项目经理刘天雄对此充满期待:“将地热能成功应用于建筑冬季取暖,不仅能大幅降低后期使用成本,还能为传统建筑与地热能应用技术的结合提供示范!”

2022年6月,项目总工程师李常亮肩负起了与能源院共同研究安装地源热泵的重任。经过测算,5、6号地块共18.61万平方米的建筑面积需要开挖927个深度达130米的地下孔,用于埋设管道。同时,地上机房将管道连接成完整回路,注入水作为热量传导媒介,再通过加压泵组实现水循环。“雄安新区冬季平均温度在6到8摄氏度,而地热能常年保持在20摄氏度左右。”张岩峰形象地比喻,“地源热泵通过地下管道将热量‘搬运’到建筑中,为房间供暖。”

借鉴中央空调的设计思路,李常亮将楼体内的管道布置在吊顶内。当地下热量传递至建筑后,通过风机将热量送至每个房间。考虑到不同房间对温度的要求差异,团队还特别设计了温度控制器,并通过回水管的电磁阀实现每个房间的独立控温。

尽管地源热泵的安装过程顺利,李常亮仍有担忧:“水在近200米高差的管道中循环时,会与周围环境发生热交换,难免会造成热量损失,导致供暖温度不达标。”为此,他与张岩峰商议,在机房内加装换热器,并接入市政供暖管网,使管道中的水经过地下循环后再次加热,确保水温稳定。改进后,室内出风口温度成功维持在31至35摄氏度,室内体感温度达到26摄氏度左右,完全满足供暖需求。

地热能的另一大优势在于其全天候稳定供能的特点。除了冬季供暖,团队还探索将地源热泵技术应用于夏季制冷,以充分发挥地热能的潜力。全程参与施工的技术员张金荣提出:“地下土壤比热容高,吸热放热性能优异,我们何不将这套系统反向利用,将建筑内的热量‘搬运’到地下,利用地下土壤的低温来冷却建筑,实现制冷效果。”为确保夏季制冷效果,李常亮在楼顶预留了冷却塔安装位置,将水温控制在10摄氏度左右,实现高效制冷。

2024年12月,随着5号地块楼栋临近竣工,地源热泵技术成功试运行。与传统空调相比,其运行效率提升约40%,运行费用降低40%,且实现了零碳排放。“流淌在雄安新区的这股‘暖流’,正在将这里打造成真正的低碳环保‘未来之城’!”刘天雄对未来充满信心。

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