随着国家“双碳”战略的深入推进和城市化进程加快，建筑能源规划正面临转型升级的重要机遇。本文视角由此前聚焦西南地区小于1000㎡独立建筑的冷暖需求，延伸至建筑面积超过1000㎡的大型公共建筑（如商业综合体、医疗机构、教育设施）及住宅小区，深入探讨地热供暖规模化应用的技术路径、优势特征、经济性分析等内容。

一、地热供暖原理

（一）浅层地温能利用

1.地源热泵系统

对于大型公建和住宅小区，地源热泵系统是常见的应用方式。它通过地下埋管换热器与土壤进行热量交换。在冬季，换热器从土壤中提取热量，经过热泵机组提升温度后，将热量输送到室内供暖系统。

埋管方式通常有垂直埋管和水平埋管两种。对于大型建筑项目，垂直埋管换热器更为常用，因为它可以在有限的土地面积上提供较大的换热面积，且热交换效率较高。垂直埋管一般为U形管，根据地质条件和建筑供暖需求，井深通常在几十米到几百米不等。

2.水源热泵系统

水源热泵系统直接抽取地下浅层热水或河水等水体作为热源。通过热泵机组将水中的热量提取出来用于室内供暖。不过，采用水源热泵系统时需要充分考虑水资源的可持续性和对地下水体生态的影响，确保在合法合规的前提下进行开发利用。

（二）中深层地热能利用

水热型地热系统

在一些地质条件适宜的地区，中深层地热能可用于大型建筑供暖。这种系统通过钻井将地下热水抽取上来，经过换热设备将热量传递给建筑供暖的循环水系统，然后再将冷水回灌到地下。中深层地热系统能够提供较高的温度热源，可供暖规模较大，适合大型公建或住宅小区集中供暖。

二、地热供暖在大型公建和住宅小区的优势

（一）节能高效

1.高效的热提取与传递

地源热泵系统的能效比（COP）通常较高，在3-5甚至更高。这意味着消耗1Kw·h电能可以搬运3Kw-5Kw的热量用于供暖，相比传统的燃煤、燃油供暖方式，大大节约了能源。

2.减少能源传输损失对于大型建筑，尤其是集中式的住宅小区，地热供暖系统通常采用闭式循环，热量在建筑物内部就近生产和供应，减少了长距离输送热能过程中的热量损失。

（二）环保无污染

1.低温室气体排放

地热供暖系统在运行过程中，主要依靠地热能这一清洁能源，无燃烧过程，几乎不产生二氧化碳、氮氧化物等温室气体和污染物排放，有助于改善区域的空气质量和应对气候变化。

2.土地资源可持续利用

地源热泵系统的埋管换热器虽然占用了地下一定空间，但与传统的集中供热管道相比，其对土地的长期影响较小，并且可以与城市绿化、建筑基础建设等有机结合，实现土地资源的可持续利用。

（三）稳定可靠的供暖性能

1.不受室外气候影响

大型公建和住宅小区采用地热供暖，其热量来源主要来自地下相对稳定的地热能。无论是寒冷的冬季还是其他恶劣的气候条件下，都能持续稳定地为建筑物提供热量，室内温度波动较小，能够为使用者提供舒适的室内环境。

2.系统使用寿命长

地热供暖系统中的核心设备如果维护得当，使用寿命可长达20-30年甚至更长，减少了频繁更换设备带来的成本和资源浪费。

三、系统设计要点

（一）负荷计算

考虑建筑特点

在设计大型公建和住宅小区地热供暖系统时，首先要准确计算供暖负荷。对于大型公建，需要考虑不同功能区域（如商场的营业区、办公区的办公区、学校的教室等）的热负荷需求，根据围护结构（墙体、屋顶、门窗等）的热工性能、室内人员密度、设备散热等因素进行计算。

对于住宅小区，要综合考虑不同户型、朝向、建筑层数等因素对热负荷的影响，确保供暖系统的供热量能够满足实际需求。

（二）热能产出设计

1.浅层地温能垂直埋管间距与布局

垂直埋管换热器（井）的间距需要根据地质条件、建筑热负荷等因素确定。一般来说，间距在3-8米不等。为了提高换热效率，在布局上要考虑不同区域的热负荷需求和地质温度场的分布情况，尽量使各个埋管换热器之间的热干扰最小。

2.中深层地热能钻井配置

根据项目负荷计算结果，结合项目区地质勘察报告，确定钻井深度及数量，提取中深层地热水热量，用于项目供暖。

（三）热泵机组选型

根据建筑热负荷和性能参数选型

根据计算得到的建筑供暖热负荷，选择合适容量的热泵机组。要关注机组的制冷（热）量、性能系数（COP）、输入功率等性能参数，同时还要考虑机组的运行可靠性、维护方便性等因素。在大型建筑中，可能需要采用多台热泵机组并联运行，以满足不同负荷需求并提高系统的灵活性。

四、运行管理与维护

（一）运行监测

1.建立监测系统大型公建和住宅小区的地热供暖系统应建立完善的运行监测系统，实时监测热泵机组的运行参数（如进出口温度、流量、压力等）、室内外环境参数（如室内外温度、湿度等）以及埋管换热器的温度变化等。通过监测系统，可以及时发现系统的运行异常情况，进行调整和优化运行。

2.远程监控与管理采用远程监控技术，管理人员可以在控制中心远程监控整个供暖系统的运行状态，实现远程操作和故障诊断。这有助于提高管理效率，及时处理突发情况，减少对供暖服务的影响。

（二）定期维护

1.设备维护保养定期进行维护保养，包括清洗换热器、更换润滑油、检查电气系统等。对于埋管换热器，要定期检查其密封性和热交换性能，防止埋管渗漏等问题。

2.地下工程维护如果是采用水热型地热系统，要对地下井筒等地下工程结构进行定期检查和维护，确保回灌系统正常运行，防止地面沉降等问题。

五、经济性分析

（一）初始投资

1.设备与安装成本

地热供暖系统的初始投资相对较高，主要包括机组、埋管换热器的采购费用、地下工程施工费用（如打井费用、埋管敷设费用等）以及建筑内供暖末端设备（如风机盘管、暖气片等）的费用。不过，随着技术的发展和规模化应用，初始投资有逐渐降低的趋势。

2.占地与场地准备费用

在大型公建和住宅小区中，要考虑埋管换热器所需土地的占用成本和场地准备工作（如场地平整、地下障碍物清除等）的费用。

（二）运行成本

1.电能消耗费用

地热供暖系统主要消耗电能，运行成本主要是电能的费用。虽然地源热泵系统的能效比高，但电能价格波动以及建筑的实际运行情况（如供暖季长短、室内温度设定等）会影响运行成本。

2.维护保养费用

包括设备维护保养、地下工程维护等费用。一般来说，地热供暖系统的运行稳定性较好，但也需要定期投入一定资金以保证系统的正常运行。

（三）长期效益

1.节能效益带来的成本节约

由于地热供暖系统的节能性，在长期运行过程中，通过节省能源消耗可以带来可观的效益。随着能源价格的上涨，这种成本节约的优势将更加明显。

2.提升建筑价值

配备先进的地热供暖系统的建筑，在市场上往往更具吸引力，无论是出租还是出售，其价值都可能得到提升，这也是地热供暖系统间接带来的经济价值。

六、结语

在"双碳"目标引领的新发展格局下，地热供暖技术凭借其独特的清洁性、稳定性和高效性，正从单一建筑的解决方案升级为区域性能源规划的重要组成部分。对于建筑面积超过1000㎡的大型公共建筑和住宅社区而言，地热供暖系统已不仅是供暖方式的优化选择，更是建筑领域实现碳中和的关键技术路径。

面对初期投资较高、技术复杂性等挑战，专业的技术支持和全链条解决方案显得尤为重要。华捷地热作为国内领先的地热温泉综合开发利用集成智造家，以超90项自主研发的核心技术和丰富的项目经验为支撑，为地热供暖项目提供全生命周期服务。

创新研发的溴化锂吸收式制冷机节能系统实现冬季供暖、夏季制冷，最大限度提升地热水资源利用率；自主研发的阻垢除垢技术从根本上解决了设备维护痛点，显著延长设备使用寿命，保障供暖系统持续高效运转。特别在长江流域等新兴市场，这些技术突破为传统非供暖区提供了全新的低碳供能方案。（了解更多技术细节，请参阅系列专题：《中深层地热供暖：长江中上游的绿色新引擎》）

展望未来，随着新型城镇化进程加速和建筑节能标准提升，地热供暖技术将与光伏建筑一体化、储能系统等清洁能源技术深度融合，共同构建零碳建筑能源系统。对于决策者而言，当下布局地热供暖基础设施，既是对国家"十四五"建筑节能与绿色建筑发展规划的积极响应，更是为建筑资产赋予长期绿色竞争力的战略投资。

声明：本文部分文字、图片、视频等内容版权归原作者所有。如有侵权，请联系删除。