作品名称：绿动未来——基于绿色低碳建筑的建造运行与维护
参赛院校：华北水利水电大学环境与市政工程学院
指导老师：杨伟
参赛学员：马文慧 王梦洁 麻静雯 王卓媛 凡浩
一、工程概况：
本项目基于的工程为郑州市某高级中学场区工程，位于河南省郑州市新郑市，建筑类型主要包括综合教研教学楼、餐厅、男女寝室楼。本项目共分为两期建设，每期所包含的范围如下：
1.总学生规模5328生(一期3600生，二期1728生)
2.总占地面积210亩(一期172.67亩二期37.33亩。)总学生规模5328生:(一期3600生，二期1728生
3.总建筑面积80969.17m2(一期60000.00m2，二期20969.17m2。)总学生规模5328生(一期3600生，二期1728生）
二、区位分析：
本项目位于河南省郑州市，郑州位于中国华北平原南部、黄河下游，属于寒冷地区。寒冷地区，寒冷地区应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热。郑州冬冷夏热，秋日晴和。1月平均气温0.4℃、最低-10℃，7月平均气温27.4℃、最高38℃。年降水量约1100毫米，夏天的降水量约占全年的55%。郑州冬长寒冷少雨雪、春短干旱多风沙、夏日多雨且丰沛、秋季晴好日照长。
郑州市浅层地热能资源条件、集中供暖配套服务情况（港区目前尚无集中供暖服务提供）、空调需求（冷、热、生活热水）及峰谷电价政策（执行峰谷平电价），园区空调系统设计采用水蓄能式地源热泵系统，夏季地源热泵联合水蓄冷系统供冷；冬季地源热泵联合水蓄热系统供暖。夏季利用机组热回收功能供生活热水，过度季节及冬季开启热回收热泵机组制生活热水模式制取生活热水。
三、绿色低碳设计：
面对当前世界能源紧缺及碳排放带来的一系列环境问题，本项目结合场区工程实际情况提出智慧型多能互补供冷供热系统。智慧型多能互补供冷供热系统分别从能源需求侧、能源供给侧及智能化监测管理系统方面提供三个碳达峰技术路径。
在能源需求侧，本项目采用地源热泵与水蓄能耦合系统进行供冷供热，减少二氧化碳的排放量，节省运行费用，并实现节能。
地埋管地源热泵系统是利用地下岩土中热量的闭路循环的热泵系统。它通过循环液(水或者其他以水为主的防冻液)在封闭的地下埋管中流动，冬季从周围土壤中吸收热量，夏季向土壤中释放热量，实现系统与大地之间的换热。地源热泵与水蓄能耦合系统其主要组成有地埋管换热器、热泵机组、蓄能水罐、换热器和循环水泵。主要运行方式为：夜间在用电低峰时期利用地源热泵向蓄能水池蓄能，白天根据用户的用电负荷需求由蓄能水池通过换热器向用户侧释能。在夏季工作时：从压缩机排出的高温制冷剂进入冷凝器向地源热泵水循环一侧释放热量，将与地面换热后的冷量经过地源热泵系统送至用户，或者送至换热器一侧将冷量存储在蓄能系统中，从而再向用户进行释放，实现将地源的冷量与用户的热量进行转换的过程。在冬季工作时：地源热泵系统从地源取热，经过热泵系统后从压缩机排出的高温制冷剂进入冷凝器直接向用户提供热量，或者先将热量通过换热器储存在蓄能系统中，再向用户释放，实现将地源的热量与用户的冷量相互转换的过程。
在能源供给侧，本项目采用智慧型多能互补系统，通过光伏、风电等清洁可再生能源的因地制宜布局，可以降低以火电为主的市电的使用，达到低碳、节能的功效。
由于风、光等清洁能源的随机性和波动性，以往的建筑系统难以保证能源供应的平衡与稳定。因此采用较为稳定的地热能与蓄能装置，为提高能源使用效率、实现多种形式能源协调运行提供重要解决方案。该系统通过将太阳能发电、风能发电与蓄能设备结合，构成多能互补供冷供热系统，形成多种能源互补的能源网络，为建筑供冷供热。依据能源互补理念构建，整合电力系统“发-输-配-用-储“的多个环节，实现多种能源互补互济和多系统协调优化，有效提高建筑能源利用效率和经济性，实现低碳，清洁的发展要求。
四、项目特色：
在国家“双碳”战略目标背景下，建筑业作为能源消耗和碳排放大户，是影响“双碳”战略目标实现的主阵地之一，本项目面对绿色建筑发展过程中重设计、轻运行的问题，采用基于多能互补的可再生能源集成技术，利用数字化和智慧云相结合的互联网+平台，通过光储直柔的供配电系统和地源热泵与水蓄能耦合系统，为用户提供全年的用电、冷、热和生活热水需求，实现了学校内全寿命周期内绿色、低碳、节能、降费的建造、维护和运维智慧化系统。
五、社会价值：
1.能源数字化，促进智慧型能源系统推广应用，推进建筑能源系统产业革命。
2.在能源供给侧实现供冷供热的节能，助力实现碳中和。
3.可作为“智慧能源与环境”示范项目，充分探索储能技术和智能技术应用；整合各类政策，形成具有本地特点且易于复制的典型模式，在示范的基础上逐步推广。