在德国推进建筑领域去碳化的大背景下,路德维希港(Ludwigshafen)埃尔福特环路(Erfurter Ring)住宅小区的落成,提供了一个将地热技术规模化应用于城市住宅的典型案例。该项目由总承包商迪林格与沙代尔公司(Diringer & Scheidel)、市属住房公司路德维希港住建集团(GAG Ludwigshafen)以及系统技术合作方瑞欧顿公司(ratiotherm)联合打造,共建设146套租赁住宅,户型涵盖2至5居室,面积介于61至106平方米之间。
小区内设有大面积绿地与儿童游乐场,毗邻公共交通站点与商业配套,为家庭用户提供舒适的城市生活环境。建筑分为三种类型,采用实心砖结构工法建造,并达到德国国家复兴银行KfW 55 EE节能标准——这是德国目前对新建建筑能效与可再生能源利用要求较高的认证等级之一。所有住宅均配有露台或阳台,朝向公共花园区域,坡屋顶预留了光伏(PV)安装接口,并已完成屋顶绿化施工。
80口地热钻孔构成全区供暖"地下血脉"
该项目最核心的技术亮点在于:全面放弃化石燃料供暖,转而以地热能作为唯一热源。地热热泵尤其适用于地下水资源匮乏或水量不足的地区,同时因其运行几乎无噪音,在居住密集区域具有显著优势。
工程团队在小区地块内共完成约80口地热钻孔,孔间距7米,距建筑物最近距离2.5米,形成一张覆盖整个地块的地下换热网络,足以支撑全部住宅单元的供暖负荷。从这一探针阵列中提取的热能,温度区间维持在8°C至12°C,随后通过梯级热泵机组(即串联多台热泵逐级提温)加以利用。
小区内设有8个机房,均由瑞欧顿公司完成系统集成。每个机房的核心设备是该公司旗下的"奥斯卡°"(Oskar°)分层储热罐,容积规格为2000至3500升不等。分层储热罐的技术原理在于利用水的热分层特性,在同一储罐内维持不同温度区间,从而兼顾供暖与生活热水的差异化需求,提升整体能效。值得关注的是,这些大容积储热罐采用现场组装焊接工艺——零部件分批运抵后在地下机房内拼接成型,有效解决了大型设备进入地下室的施工难题。这一做法在既有建筑节能改造中同样具有广泛适用性。
对于供暖负荷较大的楼栋,项目采用了可拆卸式梯级热泵,同样以零部件形式运入地下室后现场再组装,充分体现了工程团队在复杂施工环境下的系统化设计思维。
光伏余电加热装置兜底,智能调控全程介入
为应对峰值负荷与设备故障等突发情形,各机房还配置了光伏余电加热装置(PV Max-Heater)作为备用系统。该设备专为消纳可再生能源发电装置的剩余电力而研发:配套电表实时监测系统余电量,并将信号传输至最大功率12千瓦、无级调速的加热主机,驱动其对液压集成式储热罐进行加热,储存的热能供后续供暖及生活热水使用。
与传统电热棒相比,PV余电加热装置的核心优势在于:它通过调节内置水泵转速来匹配实时可用电量,始终将热水加热至用户设定的供水温度,而非在任意温度下消耗电能——换言之,仅在所需温度层面产热,避免了低效加热导致的能量浪费。通过这一机制,光伏系统的剩余电力得以转化为可再生热能储存备用。
在末端控制层面,全部146套住宅均安装了由瑞欧顿公司提供的住宅分户站(EWS)。该设备采用按需即热模式——仅在用户取用时才对冷态自来水进行加热,有效降低无效待机能耗,并支持对每套住宅进行精准的用热需求核算。此外,EWS内置泄漏检测功能,可在漏水事故初期即触发报警,防止水损事故扩大蔓延。整套系统通过专项编程的集中控制器统一管理,操作界面简洁直观。
