在我国夏热冬暖地区,夏季制冷是必不可少的一个环节,普通空调在这个环节中发挥着非常重要的作用,但空调制冷时大量冷凝热排放到室外,既浪费了能量,又造成了环境的热污染,加剧了城市的“热岛效应”。生活热水是每家每户必不可少的生活需求,而高能耗是一直是常规制热水设备无法克服的缺憾。本文针对我国夏热冬暖地区雨水充足、太阳能辐射较强、浅层土壤平均温度高、夏季时间长气温高等特点,以国家可再生能源建筑应用示范项目——广西民族大学相思湖学院水平埋管换热器地源热泵热水-空调冷热联供系统为实验平台开展了相关研究,在本系统实验条件下得出主要结论如下:(1)水平埋管换热器(三层埋管)地源热泵热水-空调冷热联供系统在冬季和部分过渡季节利用水平埋管换热器从地下土壤中吸取热量来制取热水,夏季和部分过渡季节利用食堂空调制冷时产生的冷凝热实现冷热联供来制取热水。在水平埋管换热器制热制热水工况下(每年10月至次年4月),系统在全年中均能保持较好的运行性能,机组和系统平均能效比在1月份最低,分别为4.61和4.03。在11月份最高,分别为4.88和4.27。同时,本系统在水平埋管换热器制热制热水工况下的运行性能并没有随着多年的使用而下降,自2008年3月使用至今一直保持着高效稳定的运行,全年机组平均能效比和系统平均能效比能保持在4.75和4.18左右。(2)在热水-空调冷热联供工况下,系统的运行性能与环境温度的高低和就餐人数的多少有直接的关系,在中午12时系统的运行性能达到最好。在整个热水-空调冷热联供运行过程中(每年4月至10月),系统始终能保持着较好的运行性能,机组和系统综合平均能效比分别为7.07和6.27。(3)本系统全年从地下土壤中只吸取热量而不排放热量,从理论上来说这样的设计不合理,但本系统利用了夏热冬暖地区全年环境温度高和太阳能辐射较强等方面的优势以及水平埋管换热器自身的特点和系统的合理设计,很好的解决了热平衡的问题。冷冻水平均温度在各月不相同,但在不同年份的相同月份均没有发生较大变化,说明地下温度场没有随着年份的变化发生变化。(4)在管沟深度为2.5m时,水平埋管换热器三层埋管的全年单位管长平均换热量和单位管沟平均换热量分别为18.2W/m和109.2W/m,四层埋管时分别为15.2W/m和121.6W/m,后者在单位换热量投资成本方面虽比前者高2.8%,但在单位管沟换热量方面却比前者增加了 11.4%,这样四层埋管将会比三层埋管减少11.4%的管沟长度,从而减少了总的埋管占地面积,因此水平埋管换热器四层布管将会比三层布管具有更大的应用优势。(5)采用三层埋管的水平埋管换热器在单位换热量投资成本方面比垂直埋管换热器低53.3%,说明水平埋管换热器在投资成本方面具有非常大的优势。水平埋管换热器单位管长换热量为18.2W/m,比垂直埋管换热器的25.0W/m少27%,说明在单位管长换热量方面垂直埋管换热器比水平埋管换热器好。同时,水平埋管换热器与垂直埋管换热器在总换热量上接近的情况下,前者的占地面积却是后者的8倍。(6)水平埋管换热器地源热泵热水-空调冷热联供系统在不同季节、不同月份每吨热水的耗电量均不同,1月份每吨热水的耗电量最大,为10.7度/吨,7月份每吨热水耗电量最小,为7.5度/吨,全年每吨热水平均耗电量为9.0kwh/t左右,并且夏季冷热联供时几乎免费给室内提供冷量(除风机耗能外,制冷时再无其他耗能)。其全年的运行费用比电热锅炉+中央空调系统、燃油锅炉+中央空调系统或空气源热泵+中央空调系统分别低74.2%、72.2%和50.9%,由此可以说明本系统在节能方面的优越性。