30000平方米住宅小区地源热泵方案.doc

1、 诸城30000住宅小区水源热泵系统设计方案诸城市百盛暖通工程有限公司联系人:王泽林电 话:13793611758第一章 工程概述本工程总建筑面积为30000平方米，建筑功能为节能型住宅建筑，室内采用地板辐射采暖；本工程拟采用水源热泵系统提供热源，实现冬季取暖。第二章 方案设计2.1 主机系统设计从冷热源主机初投资、辅助设备初投资、安装费用、机房土建投资、维护费用及运行费用等角度综合考虑，根据程实际情况，现提出以下设计方案：本工程建筑热负荷综合概算指标取40w/m2，则本工程空调系统的总热负荷为1200kw。根据上面负荷设计要求，主机设备选用2台HP600型螺杆型水源热泵机组提供热源，采用电脑

2、全自动汉字显示控制系统，根据负荷侧室内人员的增减及室外阳光直射、室内设备发热量等负荷的变化，自动确定开关机数量，将室温控制在设定的温度范围，既达到供热的舒适效果又达到节能的目的。2台HP600A型螺杆型水源热泵机组，总制热量为1196KW，主机冬季最大总输入功率为282KW。HP600A型螺杆式水源热泵机组主要性能参数如下：在水源进出水温度：15/ 7时， 名义制热量为598KW，输入功率为141KW，水源水量为50m3/h。2.2 运行管理设计为便于管理和进一步实现节能目的，根据住宅入住率随时间变化的特点，可将系统设定按以下方式主动控制：晚上18:00-21:00和凌晨4:00-9:00时，

3、开启1台或1.5台水源热泵；晚上21:00-次日4:00时，开启2台水源热泵机组；白天9:00-18:00时，开启1台机组在低负荷状态下运行，既满足了使用要求，又保证建筑内的水系统管道不被冻裂。采取上述控制方式可大大减少了设备运行时间，达到了降低运行费用的目的。2.3水源系统设计水源热泵机组对井水水温要求：水温1030，冬季水温15。深井水温高，对冬季制热时效率高有益，但对夏季制冷时效率低不宜。第三章 工程造价概算序号设 备 名 称规 格 型 号数量单 价（万元）合 价（万元）主要性能参数备 注1水源热泵机组HP-6002台36.0072.00 2采暖侧循环泵ISG100/185-18.53台

4、0.702.10Q=112m3/h H=37mN=18.5kW3补水泵ISG40/185-32台0.200.40Q=5.9m3/h H=44mN=3kW4补水箱2m1台0.380.385定压补水装置LTB-31套1.101.106电子除垢仪LTDS-1.0-2001台0.840.84供暖侧7电子除垢仪LTDS-1.0-2001台0.840.84井水侧8旋流除砂器LTSC-2001台1.561.56井水侧9供暖分、集水器DN4002台0.400.80供暖侧10配电、自控设备1套1.261.26正泰电器件11机房系统安装费1套15.0015.00人工、机械、主材、辅材费等12机房系统造价96.28

5、万元第四章 运行费用分析计算基础数据表序号编号计算项目计算数据备 注1a1主机总配电功率 （Kw）夏季最大负荷时2a2主机总配电功率 （Kw）282冬季最大负荷时3b用户侧循环泵配电功率 （Kw）30一用一备4c水源侧水泵配电功率 （Kw）155d主机每天运行时间 （h）166e1冬季运行天数 （d）120冬季7f1冬季水泵每天运行时间 （h）248e2夏季运行天数 （d）夏季9f2夏季水泵每天运行时间 （h）10g电价 （元/Kw.h）0.6011h空调/采暖面积 （m2）30000冬季运行费用计算表主机编号负荷率（%）运行天数(d)计算公式计算结果A10024a2*100%*24*d108

6、288.00 B7548a2*75%*48*d162432.00 C5036a2*50%*36*d81216.00 D2512a2*25%*12*d13536.00 E总耗电量Kw.hE=A+B+C+D365472.00 水泵F用户侧循环泵耗电量Kw.hF=b*e1*f186400.00 G水源侧水泵耗电量Kw.hG=c*e1*f143200.00 冬季总耗电量Kw.hE+F+G495072.00 冬季总运行费用元(E+F+G)*g297043.20 冬季每平方米运行费用元/m2(E+F+G)*gh9.90 第五章 水源热泵系统介绍5.1 水源热泵系统原理水源热泵是一种利用自然环境中的浅地下水

7、、海水、湖水、河水、生活生产排水或浅层常温土壤等作为能源的高效节能、无污染、低运行成本的即可供暖又可制冷，而且同时还能提供生活热水的新型空调技术。工作原理是通过消耗部分电能，驱动压缩机通过热交换设备，冬季，吸收水中的低品位能源，供给室内采暖或空调；夏季，把室内的热量取出来，释放到水中，达到空调的目的。当采用水源形式时，它只向水中排热或取暖，并不消耗水量也不污染水质，所抽出的水将全部回灌。若采用地热闭式水源形式时，不受周围水资源的限制，应用地区更加广泛。另外，浅层地表中的热量来源于太阳能，是一种可再生能源。简单地说，水源热泵是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统

8、或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。 地球是一个巨大的蓄热体，一年四季其地表5m以下的土壤温度十分稳定，是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。水源热泵机组工作原理就是在夏季从土壤或地下水中提取冷量，由热泵原理通过空气或水作为载热剂降低温度后送到建筑物中，而冬季，则从土壤或地下水中提取热量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中，从而实现的热交换过程。需要特别指出的是：地热泵中的冷热源不是指地下的热汽或热水，而是指一般的常温土壤、地表水、地下水。5.2 供热空调中使用地热能源的意义（1）节能性意义（属可再生能源利

9、用技术）水源热泵中央空调是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于300米深，一般在50-60米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖、制冷空调。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊等吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能，地表浅层是一个巨大的太阳能集热大器，收集了进入大气层中47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多，它不受地域、资源的限制，真正是量大面广，无处不在，这种储存于地表浅层近乎无限的的可再生能源，使得地能成为清洁的可再生能源一种形式。当前能源供需矛盾是世界各国面临的共同性问题，这种矛盾将是长期的，并非短期内所能解决，因此节能工作受到普遍的重视。我国198

10、0年制定的能源方针就指出“开发与节约并重，近期内把节能放在优先地位，对国民经济实行以节能为中心的技术改造和结构改革”。节能的真正含义是充分发挥能源利用的效果和价值，力求以最小数量的能源消费获得最大的经济效益，为社会创造出更多的可供消费的财富，从而达到发展生产、改善生活的目的。集中供热使用地热能源，省去了供热锅炉及其煤耗，节能效果显著，据测算每1万平方米的集中供热面积使用地热能源供热可每年节省约500吨标准煤。水源热泵的能效比和一次能源利用率都远高于其他形式的热泵，能效比一般大于4.0，一次能源利用率则可达到1.32以上。而锅炉集中供热的一次能源利用率仅为0.70。这样就能够实现减少常规能源的消

11、耗并以最少的电能而获得更多的可用能量的目的。（2）经济性意义（属经济有效的节能技术）地能或地表浅层的资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得山东绿特空调系统有限公司水源热泵中央空调系统比传统的中央空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了高效性和经济性。地热能源在供热空调中的应用具有突出节能意义，但节能本身并不是最终目的，节能的最终目的是通过节能技术的应用取得最佳的经济效益。因此，地热水供热和水源热泵的应用，都必须做经济性分析。由于电能

12、价格和燃料价格各地不同，其经济性也就相应地因地而异。设电价X与燃料价格Y之比为m，以J表示实际耗能的价格比，则:其中：b供热锅炉的效率，一般为0.70h热泵的电机机械效率，一般为0.85若热泵的制热系数为h，则只有在h=J时，供热用户获得相同的热量而能源费用相等。例如，即m=4，即电价为燃料价格的4倍时，热泵制热系数必须3.3，才使用户在费用上不吃亏。而水源热泵的供热系数一般都在4以上，电价与燃料价格的比例也逐渐降低，所以水源热泵具有很好的经济性。在实际工程应用中，还要从投资指标、成本指标、盈利指标等方面全面评价节能方案的经济效果。（3）环保性意义化石能源对环境污染严重，燃料燃烧后会产生大量的

13、碳化合物和氮、硫、氧化物。CO2是引起温室效应的主要因素，它对太阳短波辐射透明，但完全吸收地面的低温长波辐射，引起地面大气温度升高，形成温定效应。大气温度升高的直接后果是气候变化异常，每平面升高，生态失衡、物种灭绝，热带病流行，土地荒漠化等问题，直接威胁到人类的生存与发展。我国化石燃料消费特别是民用煤的消费量远远超过发达国家，是日本和美国的30-40倍，并以高硫、高灰分煤为主。氮、硫氧化物则是酸雨的罪魁祸首。NOx和SOx在空气中经过太阳辐射、闪电的作用发生一系列化学反应，反应产物与空气中的水蒸汽结合会形成化学烟雾、酸雨等环境灾害。当前我国的酸雨频率和覆盖面积、酸度呈逐年上升的趋势，全国的酸雨

14、覆盖面积达71.7%。地热水供热和水源热泵的应用可以大大减少化石能源燃料的消耗，取代分散的低效率、高污染的供热锅炉和家庭用的立式手烧炉。这些中小型锅炉由于其规模和经济因素的限制，热效率普遍最低，消烟除尘、烟气脱硫等环保措施差，甚至没有，是主要的污染源。水源热泵应采用环保型制冷剂，养活或消对大气臭氧层的破坏，这在技术上是很容易实现的。水源热泵中央空调系统的污染排放，与空气源热泵相比，减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，机组采用双制冷剂系统，制冷剂充注量较少，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，无排烟，也没有废弃物，不需要堆

15、放燃料废物的场地，更不用远距离输送燃料。5.3 水源热泵系统的主要优点（1）高效节能由于土壤温度一年四季相对稳定，使得热泵无论在制冷或制热工况时均处于高效率状态中。冬季，投入1kW电能，可以得到4kW左右的热能；夏季，投入1kW的电能，可以得到5kW以上的冷量。系统的高效率，压缩机的低能耗，使运行费用大幅减少，只有传统方式的2/3。热泵系统之所以节能，很重要的一点就是换热器位置的设置，传统的空调系统中，不管是水冷或风冷，其换热器对建筑立面造型均起一定的破坏作用。水冷换热器须配置冷却塔，且必须置于大气中，风冷机组也一样，都要暴露于建筑物之上的大气之中，这难免要对建筑立面造型造成不好的影响。风冷换

16、热器和水冷换热器的换热环境均为大气，和大气换热不可避免地受到环境条件变化的影响。在夏季，当室外温度达到40 时，由于换热效率的降低，主机的制冷量将下降20%40%；在冬季，当室外温度下降到-10时，供热量将下降到15%30% ，而且要反复地除霜来保证机组的正常运行。而对于水源热泵机组来讲，换热过程是和大地来完成的，换热对象是1.5m以下的地层，其初始温度大约等于年平均气温，一般在14-18 左右，基本不受外界环境的影响。（2）安全省地热泵系统在冬季供热时省去了锅炉房系统，没有燃烧过程，无燃烧设备，避免了有害烟尘和有害物质的排放，从而不存在爆炸、燃烧的隐患。热泵机组运行安全、可靠、稳定，几乎不受

17、天气及环境温度变化的影响，符合环保理念。与燃气和燃油锅炉系统相比，省去了储油设备和燃气管道的敷设，若是燃煤锅炉系统则可以省去锅炉房及与之配套的煤场和渣场，而夏季制冷时则可以省去冷却塔所占面积，大大减少了机房的占地面积，节约了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象，提高了建筑物的使用率。（3）环境保护众所周知，普通空调对环境的影响是不言而喻的，它不仅对大气臭氧层造成严重破坏。夏季，风冷机组将废热排入大气，使室外温度升高，还将水蒸气带入大气中；冬季，风冷机组吸收大气环境中的热量，导致恶劣的大气环境更加恶劣。因此，要保证空调运行对环境不产生任何影响，必须要改变换热对象，即不与大气换热，

18、而变成与大地换热。在换热过程中，地下换热器在夏季将多余的热量排到大地中，在冬季又将热量取回，以达到冬夏取散热量平衡，达到制冷和供暖的目的。5.4 国家对热泵产业的支持（1）能源政策我国一次能源年保有总量（不包括生物质能和新能源）为14亿吨标准煤，其中原煤14.6亿吨，原油1.7亿吨，天然气300亿立方米，水电2400亿kWh，核电250kWh，进口石油46亿吨，火电电力装机容量2.93亿kW（平均每年增加装机容量1500kW）。据2005年统计，我国电厂热效率为32.95%，电厂供热效率为83.68%，能源转换总效率为38.07%。若通过热泵，利用了低位热能，故综合热效率可达到150%170%

19、。对于TES方式，其综合利用率可达到65%80%。中华人民共和国节约能源法第三十九条将热电冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术，促进了热泵事业的发展。国科学院（88）能字第004号关于印发“热泵在我国开发与应用的可行性论证”的通知中指出，热泵技术是重要的节能手段，对低品位热能的发展和利用具有重要的意义。2004年4月1日，国务院办公厅下发了关于开展资源节约活动的通知中共中央总书记胡锦涛指出：要大力发展节能省地型住宅、全面推广节能技术，制定并强制执行节能、节材、节水标准，搞好资源综合利用，实现经济社会的可持续发展。（2）环境保护政策采用热泵系统，CO2排放量亦明显降低。通过改善热泵性能，降低工质泄漏与使用新工质，热泵将在环境保护上发挥更大的作用。温家宝总理在科技大会上的讲话对规划纲要提出了五个战略重点，其中把发展能源资源和环境保护技术放在了第一位。（3）建筑节能法实施民用建筑节能设计标准后，提高了建筑隔热保温性能，降低了建筑采暖能耗，结果是大幅度地降低了热泵采暖方式的年运行费用，增加了热泵与集中供热采暖方式的竞争能力。 8