中央空調(diào)方案可行性報告

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1、項目地源熱泵制冷/采暖、熱水系統(tǒng)可行性報告有限公司二〇一六年四月二十日 目錄 1.項目基本資料32.項目提出的背景及必要性43.設(shè)計依據(jù)64.室外主要設(shè)計參數(shù)65.室內(nèi)主要設(shè)計參數(shù)66.空調(diào)末端形式67.空調(diào)冷、熱負荷78.地源熱泵系統(tǒng)機組選型79.土壤源熱泵地下埋管換熱系統(tǒng)910.地下埋管熱平衡計算911.投資概算1012.地源熱泵與其他中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合分析比較1113.投資與運行分析12 2 項目基本資料本方案涉及項目范圍主要包括：風情街、市場交易區(qū)、商業(yè)金街、商業(yè)銀 街、配套高層（三棟LOFT公寓、四棟產(chǎn)權(quán)式酒店）；其中市場交易區(qū)、風情街、商業(yè)金街層高為5米，均為五層；配

2、套高層產(chǎn)權(quán)式酒店層高為3.5米，層數(shù)為19,20層各兩棟，LOFT公寓層高為4.8米，層數(shù)按照17層兩棟，18層一棟考慮。 風情街采用中央空調(diào)部分的建筑面積41446平方米，紅線內(nèi)土地面積21685平方米，地下車庫占地面積16102平方米；市場交易區(qū)采用中央空調(diào)部分的建筑 面積178189.91平方米，商業(yè)金街采用中央空調(diào)部分建筑面積 49233.15平方米， 商業(yè)銀街采用中央空調(diào)部分建筑面積81889.60平方米，配套高層采用中央空調(diào)部分建筑面積104229.53平方米，地下采用中央空調(diào)部分商業(yè)建筑面積40000平方米；市場交易區(qū)、商業(yè)金街、商業(yè)銀街、配套高層地下部分總面積13393

3、0平方米，總用地面積154031.40平方米。 擬采用地源熱泵系統(tǒng)。 3 項目提出的背景及必要性1.1項目提出的背景隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，不僅公共建筑和住宅的供熱和空 調(diào)已成為普遍的需求，在許多行業(yè)領(lǐng)域，為滿足生產(chǎn)需要和改善勞動條件，工業(yè)生產(chǎn)車間對空調(diào)要求也日益增加。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通常需分別設(shè)置冷源（制冷機）和熱源。熱源的來源或直接采用煤、油直接燃燒供給，或采用二次能源（電、蒸汽）供應，無論采用何種熱源方式，均需消耗不可再生資源、而且還將產(chǎn)生大量污染物，包括SO2有害氣體以及CO2等溫室效應氣體。 為應對能源需求緊張局勢和環(huán)境保護的要求，世界各國積極尋求發(fā)展

4、節(jié)能、環(huán)保的新型能源研究，新型的地源熱泵技術(shù)逐步得以推廣應用。地源熱泵是一種利用地下淺層地能的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能系統(tǒng)。該項技術(shù)被廣泛應用在建筑采暖、空調(diào)和熱水供應等多項領(lǐng)域。它的原理是利用水或其他介子與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。地源熱泵作為一種可再生能源技術(shù)受到了世界各國普遍重視。上世紀末，我國開始了淺層地熱應用技術(shù)的應用，淺層地熱資源作為一種可再生、環(huán)保、清潔新型能源，逐漸被人們所認識和接受。特別是近年來受益于國

5、家政策鼓勵、財政支持，采用地源熱泵空調(diào)應用面積平均以每年20%以上的速度快速增長，其中單項最大的應用面積已經(jīng)達到2了24萬m。近年來沈陽、北京等城市地源熱泵的應用面積均已突破千萬平方米大關(guān)。我國地源熱泵技術(shù)的應用得以快速發(fā)展。 1.2項目建設(shè)的必要性1.2.1項目建設(shè)符合國家相產(chǎn)產(chǎn)業(yè)政策 為保護環(huán)境、緩解我國面臨能源緊張局面，在注重節(jié)能減排的同時，積極倡導清潔能源的開發(fā)和利用，國家先后出臺了《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《中華人民共和國可再生能源法》、《民用建筑節(jié)能條例》、《關(guān)于大力推進淺層地熱能開發(fā)利用的通知》等一系列的法律、法規(guī)等政策，全國各級政府為落實中央的有關(guān)法規(guī)和條例，相關(guān)部門也

6、先后出臺了相應的政策，鼓勵和支持新型能源的應用。充分體現(xiàn)了各級政府對節(jié)約能源、保護環(huán)境的高度重視。政府明確對 4 新建、改建、擴建及既有建筑節(jié)能改造中采用可再生能源新技術(shù)應用并列入“建設(shè)領(lǐng)域可再生能源新技術(shù)應用示范項目”的項目，省級財政利用建設(shè)領(lǐng)域可再生能源新技術(shù)應用“以獎代補”專項資金，給予示范項目獎勵或補助。本項目建設(shè)符合國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，并屬國家鼓勵建設(shè)項目。 1.2.2地源空調(diào)具有的優(yōu)勢煤炭、石油、天然氣等能源對推動世界經(jīng)濟發(fā)展和人類社會進步發(fā)揮了巨 大的作用。但由于其不可再生性，經(jīng)人類大規(guī)模的開發(fā)利用，地球億萬年積存下的寶貴資源迅速消耗，同時也帶來了氣候變化、生態(tài)破壞等嚴

7、重的環(huán)境問題，直接威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展。地源熱泵屬可再生能源利用技術(shù)。它利用了地球表面或淺層土壤和水源作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其主要特點表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）地源熱泵空調(diào)無需另設(shè)熱源和冷卻系統(tǒng)，其制冷、制熱系數(shù)可達4.0～5.4，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中央空調(diào)的30～50％，具有高效節(jié)能的優(yōu)點。 2）地源熱泵系統(tǒng)：夏季空調(diào)冷凝熱不向大氣排放，而是儲存在土壤內(nèi)，冬 季通過地源熱泵系統(tǒng)將儲存在土壤冷凝熱供采暖使用，減少因采暖使用化學能產(chǎn)生CO2排放，是“低碳、綠色”技術(shù)，可循環(huán)使用。 3）地源熱泵空調(diào)介質(zhì)密閉在管道中，對土壤不會產(chǎn)生

8、污染，空調(diào)系統(tǒng)也不會產(chǎn)生有害氣體，環(huán)保特性突出。 4）地源溫度具有較恒定的特性，一般為10～25℃，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，從而可降低系統(tǒng)的維護費用。 5）本系統(tǒng)不僅可實現(xiàn)對建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機多用。 6）系統(tǒng)緊湊，節(jié)省建筑空間，利于建筑的美觀。 5 設(shè)計依據(jù) 《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》 GB50019-2003 《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50242-2002《通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50243-2002《簡明空調(diào)設(shè)計手冊》GB50045-95《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50366-2005《全國民用建筑

9、工程設(shè)計技術(shù)措施》業(yè)主提供的相關(guān)資料和要求 室外主要設(shè)計參數(shù)大氣壓力： 空調(diào)室外計算干球溫度： 夏季室外計算濕球溫度：T冬季采暖室外計算溫度：-3.2夏季Px=95.92kPa冬季Pd=97.87kPa夏季35.2℃冬季-5.6℃WS=25.8℃ ℃ 室內(nèi)主要設(shè)計參數(shù)以國家相關(guān)規(guī)范標準為依據(jù)。 空調(diào)末端形式 風情街、市場交易區(qū)末端采用全空氣系統(tǒng)，商業(yè)金街、商業(yè)銀街末端采用風機盤管系統(tǒng)，配套高層末端按照地暖和風機判官系統(tǒng)兩種方案考慮；風情街部分考慮預留熱水供應。 6 空調(diào)冷、熱負荷市場交易區(qū)、配套高層及地下商業(yè)冷負荷按照100w/m2，熱負荷按照60w/m2估算；風情

10、街及商業(yè)金街、商業(yè)銀街冷負荷按照150w/m2，熱負荷按照60w/m2估算。詳細數(shù)據(jù)如下： 序號 項目名稱建筑面積 單位冷負總冷負荷單位熱負總熱負荷KW備注 荷w/m2 KW 荷w/m2 1 風情街41446 150 6216.9 60 2486.8 2 市場交易178189.91 100 17819 60 10691.4 區(qū) 3 商業(yè)金街49233.15 150 7385 60 2954 4 商業(yè)銀街81889.6 150 12283.4 60 4913.4 5 配套高層104229.53

11、 100 10423 60 6253.8 6 地下商業(yè)40000 100 4000 60 2400 地源熱泵系統(tǒng)機組選型根據(jù)各項目的總冷、熱負荷，考慮冬季熱負荷遠小于夏季冷負荷，為節(jié)約初 投資，減少地埋管系統(tǒng)，現(xiàn)參照熱負荷選取機組配置地埋管系統(tǒng)供冬季制熱、夏季供冷使用，富裕冷負荷配置機組連接冷卻塔單獨供冷。 考慮各項目面積較大，設(shè)置一個大型機房不利于沒個功能區(qū)系統(tǒng)單獨控制， 一個功能區(qū)使用整個機房均需運行，造成運行成本高；其次設(shè)置一個大型機房出現(xiàn)問題整個項目空調(diào)全部受到影響；且增加外管網(wǎng)投資。 7 因此考慮該工程每個項目單獨設(shè)置機房。項目機組選型及單臺

12、機組額定工況下技術(shù)參數(shù)如下： 序號項目名稱設(shè)備名稱設(shè)備型號 單位數(shù)量 制冷量制冷功率制熱量 制熱功率 （KW） （KW） （KW） （KW） 冷熱主機GSHP2450P 臺 1 2431 346.8 2613 472.6 1 風情街單冷主機GSHP2000P 臺 2 1973 284.6 合計 6377 916 2613 472.6 冷熱主機GSHP2450P 臺 4 2431 346.8 2613 472.6 2 市場交易 4 1973

13、284.6 單冷主機GSHP2000P 臺 區(qū) 合計 17616 2525.6 10452 1890.4 冷熱主機GSHP1300P 臺 2 1320 194 1427 264.3 3 商業(yè)金街單冷主機GSHP2450P 臺 2 2431 346.8 合計 7502 1081.6 2854 528.6 冷熱主機GSHP2450P 臺 2 2431 346.8 2613 472.6 4 商業(yè)銀街單冷主機GSHP2

14、450P 臺 3 2431 346.8 合計 12155 1734 5226 945.2 冷熱主機GSHP2000P 臺 3 1973 284.6 2125 387.6 5 配套高層單冷主機GSHP2450P 臺 2 2431 346.8 合計 10781 1547.4 6375 1162.8 冷熱主機GSHP2200P 臺 1 2206 316.3 2376 430.9 6 地下商業(yè)單冷主機GSHP2200P 臺 1 2206 430.9

15、 合計 4412 747.2 2376 430.9 機組制冷量及壓縮機的耗功標定工況：蒸發(fā)器進出水溫度（12/7℃），冷凝器進出水溫度（18/29℃）； 機組制熱量及壓縮機的耗功標定工況：蒸發(fā)器進出水溫度（15/7℃），冷凝器進出水溫度（40/45℃）；冷凝器、蒸發(fā)器標準承壓能力1.0MPa,污垢系數(shù)：0.086m2℃/kW。 8 降膜式地源熱泵機組冷暖運行機組與單冷運行機組各單獨采用一套冷凍水泵、冷卻水泵。兩套冷凍水泵、冷卻水泵各備用一臺。單冷運行機組夏季連接冷卻塔換熱。 風情街部分考慮預留熱水供應：夏季及冬季利用全熱回收熱泵機組提供生

16、活熱水，過渡季節(jié)采用地源高溫熱泵機組供生活熱水。具體配置需提供具體參數(shù)。 土壤源熱泵地下埋管換熱系統(tǒng)地下埋管場地水文地質(zhì)狀況應根據(jù)工程勘測結(jié)果進行分析，主要對地下土壤的地質(zhì)構(gòu)成、地下土壤含水情況、土壤初始平均溫度等參數(shù)分析。地質(zhì)構(gòu)成暫估： ●0～8m為回填土●8～90m為黃土●90～120m中風化砂巖土壤換熱裝置●土壤耦合器采用單孔雙U管方式，采用HDPE管，管的公稱內(nèi)徑為Φ25。 ●埋管間距為4.5m×4.5m。 ●單井埋管深度為120米。冬季釋熱量5.64kW；夏季蓄熱量8.04kW地下埋管熱平衡計算以風情街為例: 冬季夏季均為1臺降膜式地源熱泵機組GSHP2450P連接地埋管系

17、統(tǒng)。 冬季累積取熱量:按照冬季運行120天，1臺熱泵機組運行,每天運行12小時計，負荷系數(shù)為0.65（優(yōu)先運行），冬季采暖負荷2613kW，采暖功率472.6KW。 冬季累積提取熱量（2613-472.6）*12*120*0.65=2003414.4kw 夏季累積釋放熱量:按照夏季運行90天,1臺熱泵機組連接地埋管運行,每天運行12小時計,綜合供冷負荷系數(shù)0.59，機組向地源側(cè)釋放熱量2431kW，制冷功率為346.8KW。 夏季累積釋放熱量（2431+346.8）*12*90*0.59=1770014kw熱平衡分析:全年土壤取熱量比釋熱量小11%,根據(jù)相關(guān)文獻一般大型土壤換熱器自

18、身平衡為25%左右,因此本工程土壤熱平衡不存在問題。 9 投資概算概算匯總表 各分項投資概算（萬元） 總初投資概 序號項目名稱 機房系 冷暖末端系 地暖末端 備注 統(tǒng) 統(tǒng) 系統(tǒng) 地埋管系統(tǒng)算（萬元） 1 風情街 310 460 110 880 2 市場交易 860 2000 430 3290 區(qū) 3 商業(yè)金街 370 490 120 980 4 商業(yè)銀街 590 820 220 1

19、630 5 配套高層 530 1050 520 260 1840/1310 6 地下商業(yè) 220 440 100 760 7 9380/8850 注：①以上所列的造價僅為估算造價，不作為最終報價。 ②在以上所列造價中，不含電氣一次變配電系統(tǒng)，用戶需將機房用主配電系統(tǒng)接至機房配電柜處。 10 地源熱泵與其他中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合分析比較 地源熱泵與其他空調(diào)系統(tǒng)比較情況詳見下表 項目 地源熱泵空 冷水機組+城市熱網(wǎng) VRV空調(diào)系 風冷熱泵空調(diào) 調(diào) （傳統(tǒng)中央空調(diào)） 統(tǒng) （傳統(tǒng)中央空

20、調(diào)） 制冷 不受室外氣 夏季室外氣溫越高，冷 卻塔散熱差，影響制冷 夏季室外氣溫越高，制冷越差 效果 溫影響 效果 冬季室外氣溫越低，制熱越差， 制熱 不受室外氣 不受室外氣溫影響 低于-50C會使熱泵無法正常工 效果 溫影響 作，往往需要設(shè)置輔助電加熱裝 置，增加能耗 0 當冬季室外溫度在4C左右時， 除霜 不存在結(jié)霜 不存在結(jié)霜及除霜問 室外換熱器會出現(xiàn)結(jié)霜，所以要 問題 及除霜問題

21、題 采取除霜措施，這必然會影響到 室內(nèi)熱環(huán)境品質(zhì)及多耗能量 年維修 地埋管不需 冷卻塔易損失，過一定 主機在室外，日曬風吹易損壞， 維護，主機為 時間要更換填料，操作 管理費 操作簡單 操作方便 復雜 使用靈 可隨時開機 可隨時開機 可隨時開機 活性 地埋管系統(tǒng) 前期預埋不 另設(shè)熱交換站，占地下 不占地下 不占地下室，但屋 占地 占用其他空 室，但屋頂 頂、外墻需較大面 室面積較大 間，地下室機 需較大面積

22、積 房占地較少。 故障率極低一般較高較高 11 噪音 全封閉，噪音 冷卻塔在屋頂，噪聲較 噪聲較高 低 高 冷卻塔灑水，容易產(chǎn)生 污染 無污染 軍團病菌，引起各種污 有熱污染 染，正引起空調(diào)界重視 調(diào)節(jié)方 10~100%無節(jié) 主機可調(diào)，冷卻塔不可 調(diào)節(jié)方便 調(diào)節(jié)方便 式 調(diào)速 調(diào) 安全評 可靠 一般 一般 一般 價 使用壽 主機25年， 主機25年，但冷卻塔 地下埋管

23、50 只有8年，換熱站也需 露天放置，較短 命 年以上 維修 相對優(yōu) 節(jié)能環(huán)保 一般 初投資較少 勢 相對劣 鉆孔費用較 占地面積大，熱網(wǎng)使用 引起熱島效應，高溫和極端低溫 勢 高 時間受限制 時機組出力大量衰減 投資與運行分析（以風情街為例） 13.1投資 在滿足本項目使用要求前題下，采用地源空調(diào)系統(tǒng)較其他空調(diào)系統(tǒng)相比，該 項目設(shè)計考慮冬季負荷配置地埋管系統(tǒng)，夏季輔助冷卻塔，減少地埋管系統(tǒng)投資， 固定投資減少，年運行成本降低。以風情

24、街為例各空調(diào)系統(tǒng)初投資概算如下： 各分項投資概算（萬元） 總初投資 序號 項目名稱 概算（萬 備注 機房系統(tǒng) 末端系統(tǒng) 熱網(wǎng)開口地埋管系統(tǒng) 元） 1 地源熱泵中 460 110 880 310 央空調(diào)系統(tǒng) 12 風冷熱泵中2400460860央空調(diào)系統(tǒng)水冷螺桿中 3央空調(diào)+城310 460 165 935 市熱網(wǎng)系統(tǒng)13.2系統(tǒng)運行能耗比較（以風情街為例）13.2.1空調(diào)冷熱源方案選擇1）地源熱泵系統(tǒng)；2）風冷熱泵系統(tǒng)；3）水冷

25、冷水機組加城市熱網(wǎng)供暖。 13.2.2各方案參數(shù)風情街總建筑面積為41446m2,夏季空調(diào)冷負荷6217kW；冬季采暖負荷2487kW。 1）降膜式地源熱泵系統(tǒng)主機性能系數(shù)，夏季COP6.95，冬季COP5.53。 2）風冷熱泵系統(tǒng)主機性能系數(shù)，夏季COP3.1，冬季COP2.8。 3）水冷冷水機組性能系數(shù)，夏季COP5.4。 13.2.3運行能耗 按照夏季運行90天,每天運行12小時，負荷系數(shù)0.59，冬季運行120天,每天運行24小時，負荷系數(shù)0.65。 A．降膜式地源熱泵系統(tǒng)1）夏季：電能耗G1=（6217÷6.95）×90×12×0.59=569990（kW·h）2）冬季

26、：電能耗G2=（2487÷5.53）×120×12×0.65=420946（kW·h）B．風冷熱泵系統(tǒng)1）夏季：電能耗G1=（6217÷3.1）×90×12×0.59=1277894（kW·h）2）冬季：電能耗G2=（2487÷2.8）×120×12×0.65=831369（kW·h）C．水冷冷水機組加燃氣鍋爐1）夏季：電能耗G1=（6217÷5.4）×90×12×0.59=733605（kW·h）；2）冬季：天然氣耗能M2=2487÷0.90×120×12×0.65=2586480（kW·h）電費按0.9元kW·h；市政熱網(wǎng)按照每平方24元計。 13 A）降膜式地源熱泵系統(tǒng)全年運

27、行費用： 電能耗G=G1+G2=990936（kW·h）；運行費用￥=990936*0.9=891842≈89（萬元）B）風冷熱泵系統(tǒng)全年運行費用；電能耗G=G1+G2=2109263（kW·h）；運行費用￥=2109263*0.9=1898336≈190（萬元）C）水冷冷水機組加燃氣鍋爐供暖全年運行費用。 電能耗G=G1=733605（kW·h）；市政熱網(wǎng)41446㎡*24元=994704元運行費用￥=733605*0.9+994704=1654948.5≈165（萬元）各空調(diào)系統(tǒng)投資、運行費用見表1： 表1：投資、運行費分析表 靜態(tài)投 投資情況（萬元）

28、 運行費用（萬元） 資回收 方案及 期（年） 對比內(nèi) 年 容 投資 運 運行 增幅 增幅 投資額 增加 行 費增 (%) (%) 風情街 值 費 加值 投資、運 用 行費分 地源熱 880 89 析 泵空調(diào) 風冷熱 -14. 113. 860 -20 190 101 0.2 泵空調(diào) 28% 5% 冷水機 1 組+市政 6.25 85.3 6 / 935 55 76 熱網(wǎng)系 % 5 9% 統(tǒng) 14 以風情街為例，降膜式地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)（以冬季負荷配置地埋管系統(tǒng)）無論在初投資還是后期運行費用中，均優(yōu)于風冷熱泵系統(tǒng)與冷水機組+市政熱網(wǎng)系統(tǒng)。 綜上所述：該項目利用降膜式地源熱泵系統(tǒng)在總投資及后期運行費用方面都占很大優(yōu)勢。 15