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第1页XX服务区地源热泵中央空调系统可行性报告一、工程概况该工程位于北京市密云县XX服务区，总规划面积约40.35亩，新建建筑面积约：4462.2㎡其中管理用房：2089.47㎡、一号院：194.21㎡,二号院：212.7㎡、三号院：185.44㎡、四号院：237.32㎡、五号院：104.73㎡、会所：1438.33㎡.二、地源热泵中央空调方案由于本工程所处位置及地理条件的特殊型，不适合传统的中央空调系统，且普传统的中央空调有空气源热泵（风冷机组）+辅助电加热和水冷冷水机组+锅炉两种形式。空气源热泵（风冷机组）和水冷冷水机组在制冷时都是把房间的热量向室外空气排放，受室外气温因素影响太大，其制冷量随室外空气温度升高而降低，尤其在高温高湿地区，机组制冷性能极不稳定，效率低下,有时甚至不能工作。在制热时，空气源热泵当室外温度降到零度以下时需加辅助电加热装置，耗电量大，效率很低;而水冷冷水机组+锅炉这种空调形式，在供热时需用电锅炉或燃煤、燃油锅炉，污染严重，运行费用昂贵。为了设计的方案更贴近贵公司的原始创意和经营理念，我公司技术部针对该项目经过热烈讨论，现将设计思路汇报如下，恭请各位领导、专家提出宝贵的意见和建议：○1、设计总体思路是；思考运行成本和初投资的关系，重视机房的设计---决定运行成本，重视外网土壤换热器系统---决定项目的成败（考虑本地区处于山区，岩石比较多）。○2、在机房系统设计中重点考虑运行的节能性和降低运行成本，考虑本项目在未来经营中经济效益与机组运行成本有直接的关系。结合建筑物不同功能分区的负荷情况，考虑全年的部分负荷运行情况；通过测量机房室内侧回水温度第2页来开启或停止水泵和水源热泵机组，对系统进行流量调节达到节能目的。○3、采用地源热泵系统能不能节能或能不能低成本运行关键在有一个比较合理的机房设计和机房运行管理的方案。2、热源机组的确定以“环保节能，营造舒适环境”为主导设计思想，按照国家规范要求及本项目功能区域要求，我们考虑设计一个院设计一个地源热泵机房，各个分区面积负荷如下：一号院建筑面积为：194.2㎡计算冷负荷为：94.2m2*200w/m2=38.84kw。二号院建筑面积：212.7㎡，计算冷负荷为：212.7m2*202w/㎡=42.9kw.三号院建筑面积：185.44m2，经计算冷负荷为：185.44m2*205w/㎡=38kw。四号院建筑面积：237.32m2，经计算冷负荷为：237.32m2*200w/㎡=47.46kw。五号院建筑面积：104.73㎡，经计算冷负荷为：104.73m2*200w/㎡=20.9kw。会所建筑面积：1438.33㎡，经计算冷负荷为：1438.33m2*200w/=287.7kw。管理用房建筑面积：2089.47㎡,经计算冷负荷为：2089.47m2*200w/㎡=417.89kw.根据以上冷负荷选用地源热泵机组：一号院选用一台机组,制冷量为：38.2kw,制热量为：39.5kw.机房所需面积为：12㎡。二号院选用一台机组,制冷量为：43kw,制热量为：45.6kw.,机房所需面积为：18㎡。三号院选用一台机组，制冷量为：38.2kw,制热量为：39.5kw.机房所需面积为：12㎡。四号院选用一台机组,制冷量为：50.5kw,制热量为：54.1kw.机房所需面积为：23㎡。五号院选用一台机组,制冷量为：19.7kw,制热量为：21.5kw。机房所需面第3页积为：7㎡。会所选用一台机组,制冷量：278kw,制热量：311kw.机房所需面积为：30m2。管理用房选用一台机组，制冷量：418kw,制热量：468kw.机房所需面积为：457m2。三、地源热泵系统分析地源热泵是在近年来广泛应用的节能环保空调技术，热泵效率高低取决于冷热源来源方式。土壤是热泵良好的热源，并有一定程度的蓄能作用，夏储冬用达到能量平衡。按照土壤多维不稳定传热特性，土壤的热参数随着地理位置、地质条件、季节而变化，因此计算和选择其冷(热)源来源方式应因地制宜。密云县的负荷情况为夏季向土壤排放的热量与冬季从土壤吸收的热量基本平衡。根据我国北方气候变化的差异，同时结合本地水文地质条件来选择空调系统的冷热源来源方式至关重要。地源热泵空调系统的冷热源来源有如下四种方式：①地下水源热泵——为深井抽、回灌式。②地表水源热泵——为地表水开式/闭式。③土壤源热泵——为水平/垂直埋管（北方地区）④混合式土壤源热泵——为土壤源+辅助散热（江南地区）；3.1.地下水式热泵系统深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通过板式换热器或直接送至水源热泵机组，提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。此方案初投资低、运行费用较低。适应于地下水源充足，地质条件为砾砂、中、粗沙层（回灌效果好）地区。由于水量水位受季节性影响，会造成波动，势必影响井的出水量，再考虑到回灌因素，很难保证空调第4页负荷运行要求。3.2地表水热泵系统通过直接或者间接抽取地表水换热的方式，利用江水、河水、湖水、水库水以及海水。此方式系统造价最低，施工简单，但运行效率较低。采用此方式要求地表水有较大的容量，水源要求常年稳定；3.3.土壤源热泵系统水平埋管地源热泵系统、垂直埋管地源热泵系统两种方式都归属于土壤源热泵系统。这一闭式系统方式，通过中间介质(水或防冻液)作为冷热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与土壤进行热交换的目的。系统适用于冷(热)负荷比例基本平衡的地区（长江以北地区），其节能、环保效果显著，系统寿命长。3.4.混合式土壤源热泵系统（垂直埋管+辅助散热）将土壤源和辅助散热（喷泉、冷却塔、河水）联合使用作为空调冷热源的系统，适用于长江以南冷热负荷不平衡地区，通过辅助散热来消除全地源系统导致夏储热量过大，冬用热量过小的不平衡问题。这种空调系统是把热交换器埋于地下，通过水在由高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行冷热交换的目的。夏季通过机组将房间内的热量转移到地下，对房间进行降温。同时储存热量，以备冬用。冬季通第5页过热泵将土壤中的热量转移到房间，对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用，大地土壤提供了一个很好的免费能量存贮源泉，这样就实现了能量的季节转换。四、地源空调系统的特点地（水）源热泵与常规空调技术相比有着无可比拟的优势。(1)利用可再生能源：属可再生能源利用技术地源热泵从常温土壤或地表水（地下水）中吸热或向其排热，利用的是可再生的清洁能源，可持续使用。(2)高效节能，运行费用低：属经济有效的节能技术地源热泵的冷热源温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得地源热泵比传统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，也保证了系统的高效性和经济性。在制热制冷时，输入1KW的电量可以得到5KW以上的制冷制热量。运行费用每年每平方米仅为15——18元，比常规中央空调系统低40%左右。(3)节水省地：1）以土壤(水)为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染。2）省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观(4)环境效益显著该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，在供热时，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。(5)运行安全稳定，可靠性高：地源热泵系统在运行中无燃烧设备，因此不可能产生二氧化碳、一氧化碳之类的废气，也不存在丙烷气体，因而也不会有发生爆炸的危险，使用安全。燃油、燃气锅炉供暖，其燃烧产物对居住环境污染极重，影响人们的生命健康。由于土壤深处温度非常恒定，主机吸热或放热不受第6页外界气候影响，运行工况非常稳定，优于其它空调设备。不存在空气源热泵供热不足，甚至不能制热的问题。整个系统的维护费用也较锅炉－制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。维修量极少，折旧费和维修费也都大大地低于传统空调。(6)一机两用，应用范围广地源热泵系统可供暖、制冷，一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于住宅的采暖、供冷。(7)自动运行地源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，可无人值守；此外，机组使用寿命长，均在20年以上。五、地源空调系统的社会效益在我国的一些发达城市，夏季制冷、冬季采暖与供热所消耗的能量已占建筑物总能耗的40-50%。特别是冬季采暖用的燃煤锅炉、燃油锅炉的大量使用，给大气环境造成了极大的污染，对人们的健康形成了威胁。因此，建筑物污染控制和节能已是国民经济发展的一个重大问题。传统的采暖空调模式因其产生的环境污染正面临着严峻的挑战。对于夏季制冷的建筑来说，随着空气热泵空调的普及，空调的实际使用效果正在逐年下降，这是因为空调装机容量的增加，空调局部热岛效应交叉干扰的结果。天气越炎热，室外的温度越高，空调负荷也越大，而此时空调机向室外散热时，传热温差越小，空调机的运转效率就越低，设备也越费电。也就是说，除了燃煤供暖给环境造成污染之外，空调机同样会造成大气污染。另一方面，我国大部分地区冬冷夏热，夏天大量地使用风冷空调，造成某些大城市供电紧张，形成电荒，为了确保不会造成断电等问题出现，有些城市夏第7页天限制用电量。另外，因为部分地区没有暖气供应，冬天使用电炉取暖，造成电力供应紧张。地源热泵机组制冷、供暖所需能量3/4左右来自地能，另外1/4左右来自电力输入，从而减少一次性的矿物能源消耗；不向室外排冷、热风，减少城市热岛效应。对环境非常友好。地源热泵空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。冬季向建筑物供热，夏季又可供冷。可广泛应用于各类建筑中，如商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等。随着21世纪的发展的现在，我国对建筑节能的要求越来越高。减少我国冬季采暖和夏季供冷所造成的大气污染，降低供暖空调系统的能耗、节约能源是每个公民应尽的义务。特别是近几年来，大中城市为改善大气环境，大力推广使用包括可再生能源的清洁能源。随着人们生活水平的提高，建筑物不仅要满足冬季采暖的要求，而且需要夏季空调降温，地源热泵技术提供了这一问题的有效解决方案。地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。地源热泵系统的一个显著的特点是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效节能的优点。地源热泵比传统空调系统运行效率要高约40～60％，节能50%左右。另外，地源温度恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉－制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。采用土壤源热泵式是一种一劳永逸的换热系统，不存在地下水式换热系统的水井老化、地面下沉以及地下水使用收费的问题；另外系统稳定，不需要利用地下水的水量，不受地下水使用政策和季节变化影响，还可节省地下水资源费；该方式不需要直接抽取地下水，不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何影响，不会受到政府水资源政策的限制。第8页在传统建筑中，空调系统耗电常受室外空气温度影响导致耗电增加，空调制冷/供热能耗可占到了建筑物总能耗的50~55%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是工业/民用用电、供热仍是以煤炭为主要燃料消耗。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、等有害气体以及CO2等温室效应气体。大量燃烧矿物燃料所引起的环境问题已日益成为世界关注的焦点。考虑到建筑的节能环保，提升建筑的品味层次，因地制宜地选用土壤源作为节能环保空调系统的冷(热)源，来替代传统空调系统制冷/供热方式。采用地源热泵绿色节能能源技术，不仅具有现代化高科技成果的现实客观经济意义,更具有长远的节约型社会发展进步意义。