浙江省隶属于夏热冬冷地区，夏季炎热，冬季湿冷。普遍房间空调器和单元式空调器的热泵化率很高热泵（heat pump）通过做功使热量从低温介质流向高温价值的装置。建筑的空调系统一般应该满足冬季供热和夏季制冷两种相反的需求，所以传统的空调系统需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。而空调系统由于必须有制冷机，如果让它在冬季以热泵工况进行，则可以省去锅炉，大大地节省了初投资。地源热泵系统作为一种可再生能源在建筑节能中的应用，近年来在国内得到了日益广泛的实践。其中地下土壤源热泵是以大地作为冷热源，将热泵的换热器埋于地下，如下图所示，通过消耗较少的电能，使中间介质的循环流动，实现室内与大地间的热交换，即在夏季制冷工况下，通过各环路不断的循环换热，室内 的热量就不断地被转移到地下。在冬季供热工况下，地下的热量就不断地被转移到室内。对于冬夏季冷热负荷基本处于平衡的许多地区或冷热负荷差异较小的小型地源热泵系统，地下土壤确实是一个良好的能量源，一般夏蓄热冬回采；冬蓄冷夏回取，为能源实现可再生化利用提供可能。但在冬夏季冷热负荷差异过大的地区，如华南、东北地区，或大型地源热泵系统，则不可避免地会出现地下换热器夏季向土壤中排放的热量与冬季从土壤中吸取的热量不平衡的问题， 多余的热量(或冷量)就必然会在地下积累，尽管不同深度的土壤和地面空气同时也在进行恢复性的热交换，但随着时间推移和不健康的冷热堆积，还是会引起地下土壤年平均温度的变化，进而导致地

源热泵系统运行能效逐年下降。

为了减少冷热堆积效应对地源热泵系统能效的不利影响，课题提出了智慧地源热泵系统物联控制关键技术的研究与示范。该系统其一在负荷设计阶段，抛弃了传统的按照最大负荷设计系统的方法，提出全周期动态负荷下修正后的最佳设计负荷的方法，缩小冬夏季冷热负荷的设计差异，同时减少埋管长度的初投资； 其二在系统运行阶段，通过大型地源热泵系统的不同区域地源热泵的健康指数测算，化整为零，分区监控地源热泵工作健康状态，并混合冷却塔等辅助冷热源的控制，将冬夏季冷热负荷的差异，通过不同区域热泵恢复特性和辅助冷热源，释放到土壤以外的介质中去，进而减少地源热泵系统初投资，稳定地源热泵系统常年在保持高能效的工作状态。

项目针对智慧地源热泵系统高效优化运行的关键技术进行研究，研发一套应用节能优化技术监控系统的高效地源热 泵系统，使得传统的地源热泵系统作为能源智 能化管理的一个重要单元融入到未来的物联网系统。项目依托于温州商贸城、杭州海创基地、嘉兴世合小镇、长春理工大学、浙江省地质资料中心、武汉奥山世纪城等工程示范实践项目开展研究，提出通过大型地源热泵系统的不同区域分区，监控地源热泵工作健康状态，并混合冷却塔等辅助冷热源的控制，将冬夏季冷热负荷的差异，通过不同区域热泵恢复特性和辅助冷热源，释放到土壤以外的介质中去；同时根据建筑负荷变化规律，优化系统运行参数，进而保持地源热泵系统常年处于高能效的工作状态。主要创新如下：

1、在监控系统的用户侧，设计了一种全新的兼顾节能和舒适的指标控制策略，替代目前以室内温度作为被控指标的控制策略，突破了传统节能控制策略无法兼顾舒适性的局限，也突破了传统舒适性指标不利于现场动态控制的局限。

2、在监控系统的冷热源侧，提出了大型复合式地源热泵系统运行平衡指数算法，该算法综合考虑了地源热泵地埋土壤温度，地源侧进出水温度，地源侧通过的流量，末端负荷及气候变化情况，替代了目前仅根据地源热泵进水温度控制热泵主机的加减载控制策略，实现了不同区域的地源热泵及辅助冷热源的分布式优化控制，解决了好传统地下土壤热堆积问题，使地源热泵系统常年保持在高能效的工作状态。

3、在监控系统的冷热站侧，设计了一种基于广义回归神经网络理论的系统能效优化自适应控制策略，解决了传统静态控制策略导致的系统能效逐年下降的问题，使得系统监控策略能根据每年的监测数据做出优化调整，实现系统能效比的逐年提升。

经第三方权威检测，示范项目地源热泵系统能效为4.46，达到一级能效水平。通过项目的实施，公司已在能效优化技术、故障诊断技术等方面完成项目产品专利布局，保护公司科研成果，目前已获得的授权发明专利6项，实用新型专利9项，软著1项，发表论文9篇。

本项目具有较强的创新性和产业化应用价值，项目的实施对于提升国内大型地源热泵的设计、控制水平具有重要作用，社会经济效益显著。此外，项目的实施提升了公司技术及产品的整体实力，促进在相关领域内形成新的龙头企业，带动配套企业共同发展。

本项目示范工程以南方的浙江省项目为主，也重点研究的是应用冷却塔－地源热泵复合的地源热泵系统。对于冷却塔－地源热泵复合的地源热泵系统，如何判断冷却塔和地埋管源侧 的切换对主机乃至系统能效影响巨大，项目组根据地源热泵系统运行特点，提出 复合式地源热泵系统运行平衡指数数学模型，用于判定热泵系统源侧的能效状态。将平衡指数控制数学模型，嵌入到建筑、空调设备动态负荷计算程序中，利用项目所在地典型气象年数据，通过模拟计算，确定系统平衡指数控制策略，评价复合地源热泵系统动态响应特性，并通过统计分析的方法确定影响系统性能的主要参数，为监控系统建设过程中有效参数的采集提供基础，为南方地区大型地 源热泵项目应用提供了很好的示范。项目实施后，除了完成温州商贸城、嘉兴世合小镇、长春理工大学、浙江省地质资料中心、海创基地等示范工程项目，累计建立示范工程145万平方米，新增销售收入达到 14901万元，净利润1,770万元，累计节能量折合标煤共计23200吨/年，二氧化碳减排57768吨/年。