一、区域能源系统的发展

目前我们所说的区域能源系统定义实际上有些狭隘，像大规模的城市供热、燃气分布式能源、区域供冷以及解决区域能源需求的能源系统和综合集成都应该被称为区域能源。从广州大学城区域供冷到深圳前海区域供热制冷，再到珠海模琴岛多联供燃气能源站等等。

区域能源站在全国各地开花，这一方面得益于我国建筑规模和建筑投入巨大，另一方面是区域能源对于节能环保的价值受到了越来越多的重视。同时人们对区域能源有了更客观的认识，例如，从广义的角度来讲，区域能源不应仅被理解为规模化供应二次能源的集中能源站，更应该认识到借助智能化运维平台，以第三方身份运营“众多”单体建筑现场能源系统，同样应被视为区域能源。如此区域能源系统会有更大的发展空间。

二、区域能源系统应用的主要技术形式

目前应用于区域能源系统的技术形式主要是以基于可再生能源利用的地源热泵技术为主，包括蓄能、冷调峰、热调峰在内的多源复合系统。

2.1有冷、热调峰的土壤源热泵系统

以垂直埋管土壤源热泵为主体冷热源，夏季采用冷却塔作为调峰冷源，冬季采用燃气热水机组作为调峰热源。埋管区域设地温监测系统，根据室外、土壤温度调节调峰冷热源的投入时间，确保系统长期稳定、可靠运行。

土壤源热泵系统示意图

2.2有调峰的地源热泵复合冰蓄冷系统

以垂直埋管土壤源热泵复合冰蓄冷系统为主体冷热源，冰蓄冷系统多采用为串联式、主机上游、外融冰、分量蓄冰形式，夏季采用冷却塔作为调峰冷源，冬季采用市政热网或燃气热水机组作为调峰热源。

该系统在可再生能源利用的基础上耦合冰蓄冷系统，可实现电力的削峰填谷，利于电网平衡，节约供冷季运行费。同时利于实现“大温差”低能耗运行，特别适合需要较远距离输送循环水的区域能源系统。

地源热泵复合冰蓄冷系统示意图

2.3有调峰的地源热泵复合水蓄能系统

以垂直埋管土壤源热泵复合水蓄能(冷、热)系统为主体冷热源，夏季采用冷却塔作为调峰冷源。冬季采用燃气热水机组作为调峰热源。水蓄能是利用水的显热蓄存冷、热量水槽的体积相对较大，但夏季蓄冷、冬季蓄热一槽两用，提高了利用率。

可实现冬夏两季的电力移峰填谷，节约运行费。相对于上述冰蓄冷系统，水蓄能系统适合于供热量需求较大的项目，可以更大限度地提高项目的经济性。

地源热泵复合水蓄能系统示意图

2.4有冷、热调峰的地源热泵复合地热系统

以垂直埋管土壤源热泵复合深层地热系统为主体冷热源，夏季采用冷却塔作为调峰冷源，冬季采用燃气热水机组作为调峰热源。垂直埋管土壤源热泵系统既能供冷也能供热，深层地热及尾水梯级利用系统适用于供热系统，两系统均为可再生能源利用，耦合使用首先是基于项目区域的资源条件，其次该系统适用于区域热负荷远大于冷负荷的项目。

地源热泵复合地热系统示意图

三、地源热泵技术应用的关键问题

地源热泵技术应用的前提有三个：

1、项目处于“地埋管地源热泵系统适宜性分区”的适宜区(I级区、Ⅱ级区、Ⅲ级区)。

2、项目周边有大面积的无障碍埋管区域。

3、项目有供冷供热需求。

三个前提缺一不可。地源热泵技术应用过程中，地埋管换热器与土壤进行热交换，地温平衡是保证水源热泵机组正常工作以及整套系统高效运行的关键所在。

影响地温平衡的因素有很多，包括：岩土参数、填充材料的导热系数、累计冷热负荷比、埋管长度、埋管间距、以及间歇运行等。

土壤源热泵系统的设计需要综合考虑以上各因素，对埋管换热器进行优化设计，并合理设置冷、热调峰装置。从设计及运行两方面保证地温平衡，进而使得系统高效长久的运行。

参考文献

周亚素等《土壤源热泵系统研究现状与发展前景》新能源1999.21

卢继龙、彭建国、杨光《土壤源热泵的研究与现状》制冷与空调2017.12