谷歌将建北美最大的地源热泵系统替代天然气供暖

谷歌公司的湾景工作园区即将打造北美地区最大的地源热泵系统，该系统利用办公楼周围地下的热量来给办公楼供暖和制冷，不再需要使用化石燃料。

距谷歌山景总部不远，旧金山湾附近美国航天局的土地上，谷歌新的湾景园区的建筑工地上，起重机将管道举起再插入地下80英尺(约24米)深的钻孔里。这一步，将使三个新的办公大楼在没有化石燃料的情况下自主供暖及制冷——与几乎所有的使用大量能源来供暖和制冷的既有办公楼不同。

该系统采用地源热泵，依靠地下华氏65度(约18摄氏度)的稳定温度来吸收和排放热量。建筑物内多余的热量也可以被送入地下存储，在需要的时候再提取出来。

与谷歌公司合作设计的工程公司——Integral集团负责人Eric Solrain说：“在冬天，当建筑物需要供暖时，是从地下吸收热量，在夏季，为建筑物制冷时，我们把热量排入地下，为地层增温。”

据悉，这是园区整体设计的一部分，目标是获得LEED白金认证，这是建筑可持续性评分系统中的最高水平(LEEDTM评估体系由五大方面，若干指标构成其技术框架，主要从可持续建筑场址、水资源利用、建筑节能与大气、资源与材料、室内空气质量几个方面对建筑进行综合考察、评判其对环境的影响，并根据每个方面的指标进行打分，总分是110分，根据得分成绩分为四个认证等级：一、认证级 40 – 49;二、银级 50 – 59 ;三、金级 60 – 79 ;四、铂金级 80以上)。在室外，20英亩(约合80938平方米)的公共空间将种植花草树木。同时，下雨天带来的雨水也将被收集和应用，可循环利用于附近的池塘(材料将经过“谷歌健康材料规范”的审查)。能够百分之百自然采光的窗户，采用了预防鸟儿撞到玻璃的模式。窗户在晚上还可以自动变暗，以减少光污染。和其他谷歌园区一样，园区的电力来源也是可再生能源。通过使用热泵，谷歌公司将进一步减少其碳排放。

如果没有热泵，这些建筑将用天然气供暖，而热泵则完全替代了天然气供暖。尽管地层温度在华氏65度(18摄氏度)左右徘徊，但因为热泵能提取土壤中大量存在的这部分热量，因此仍然能使建筑内暖和。而在夏天，传统方式的建筑制冷中会使用冷却塔，同时需要大量的水来散热。而利用热泵，可以为建筑提供95%的制冷量，而冷却塔仅用于一年中最热5%的那些日子。因此，热泵可以节省大量的饮用水，每年将节省大约800万加仑(约合30320立方米)，这在日渐干旱并且环境越来越恶略的地区显得尤其必要。

“对我们来说，下一个面临的挑战是水资源的匮乏，”谷歌房地产和工厂建设项目主管Asim Tahir说，他领导着谷歌办公设施的建筑系统设计和能源战略。“我们必须规划和设计好我们的项目。”

近几年来，谷歌一直考虑在其办公建筑中使用热泵。2010年，在其主园区安装了一套小型热泵系统为厨房提供热水。但到目前为止，该公司还没有在项目中用过大型的热泵系统。在投入使用的园区中，因为土地面积受限的原因，地源热泵系统需要在应用区域的其他空地上才能钻孔埋管，因此导致安装价格昂贵。而新园区则不存在这个问题，因为新建建筑需要打地桩，由于结构的原因，这些建筑需要4000个长地桩，需要占用很大的面积，因此地埋管区域也足够大了，安装地源热泵的成本问题才得以有效解决。

Tahir说:“在传统设计中，每个功能通常是单独来规划和设计的，而在这里，我们鼓励设计团队物尽其用，甚至一物多用。如果每个物品只用其一种功能，那就可能错过其他潜能。正因为这种想法，使我们将地热能应用和建筑桩基结合为一体。”

在施工中，工人选取了这些建筑4000多个地桩中的2500个钻孔，采用可塑性混凝土填充和铺埋换热管，使其成为“能源桩”。之所以没有选取全部4000个地桩，是因为如果它们太靠近，地下会过热或过冷，从而导致系统效率降低。

这套地源热泵系统还带来了其他好处。普通建筑物在外界过热或过冷时，一般只采用室内循环——如果处理从外面引进来的新鲜空气，会增加能耗。而采用地源热泵系统，则很好的解决了这个问题，因为能效高，处理从外界进来的冷或热的新鲜空气，仍然绰绰有余，因此有效的改善了建筑室内的空气质量。

尽管欧洲很多建筑物也使用了地源热泵系统，但谷歌的这套地源热泵系统在北美来说是规模最大的，管道总长度达69英里(约合111.09千米)。目前，谷歌公司将分享这一经验给其他潜在用户，并计划推广其中的一些独到方法。

Tahir说:“这一项目的亮点和挑战是，一旦建筑投入使用，我们就只能通过运行的数据和效果才能看到它了，现在的施工阶段，埋管和打桩等活动都在同步进行，也只有这时候你才能看到系统的下半部分。一旦填平地基，它就看不到了”。