南京工程學(xué)院圖書(shū)館地源熱泵

1、南京工程學(xué)院圖書(shū)信息中心淺層地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)淺層地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（建設(shè)部節(jié)能示范工程）（建設(shè)部節(jié)能示范工程）建設(shè)部年科技示范項(xiàng)目建設(shè)部年科技示范項(xiàng)目項(xiàng)目承擔(dān)人：南京工程學(xué)院南京工程學(xué)院南京市建筑設(shè)計(jì)研究院南京市建筑設(shè)計(jì)研究院南京豐盛能源環(huán)境科技發(fā)展有限公司南京豐盛能源環(huán)境科技發(fā)展有限公司南京工程學(xué)院圖書(shū)信息中心介紹p 地理位置：位于南京市江寧區(qū)大學(xué)城南京工程學(xué)院新校區(qū)內(nèi)p 新校區(qū)建設(shè)收官之作標(biāo)志性建筑p 充分利用自然景觀和資源，實(shí)現(xiàn)與自然的和諧p 江蘇省首個(gè)低能耗圖書(shū)館建筑p 國(guó)內(nèi)首個(gè)采用淺表水源熱泵技術(shù)的工程圖書(shū)信息中心概況建 筑 概 況o 建筑功能：圖書(shū)館和計(jì)算中心o 工程總用地面

2、積：56000 o 建筑基底面積： 10158o 總建筑面積： 38370o 建筑密度： 18.1%o 容積率： 0.68o 綠地率： 31o 層數(shù)：5層 建筑高度：23.45米總平面布局原理原理utilityinoutwellover pressure valvep1p2p3evaporatordt = 5 ca1a2b2b1c2c1d1d2wintercondenserdt = 6 cinoututilityinoutwellover pressure valvep1p2p3evaporatordt = 5 ca1a2b2b1c2d1summerd2c1condenserdt = 12 c

3、inout 水中低品位（閑置）熱量轉(zhuǎn)移到高品位熱量水中低品位（閑置）熱量轉(zhuǎn)移到高品位熱量 為人類服務(wù)。為人類服務(wù)。 能效比高：制熱能效比高：制熱cop4.5 制冷制冷cop5.5 一次能源效率高。一次能源效率高。e1.3（最高）。（最高）。冷暖兼?zhèn)洌粰C(jī)三用。冷暖兼?zhèn)洌粰C(jī)三用。工作穩(wěn)定、可靠、可調(diào)性強(qiáng)。工作穩(wěn)定、可靠、可調(diào)性強(qiáng)。環(huán)保、節(jié)能、再生。環(huán)保、節(jié)能、再生。水源熱泵系統(tǒng)能效比水源熱泵分類o 水源熱泵系統(tǒng)根據(jù)水源側(cè)分水源熱泵系統(tǒng)根據(jù)水源側(cè)分 1、開(kāi)式系統(tǒng)、開(kāi)式系統(tǒng) 2、 閉式系統(tǒng)（水池環(huán)路系統(tǒng)）閉式系統(tǒng)（水池環(huán)路系統(tǒng)）開(kāi)式系統(tǒng)又分為開(kāi)式系統(tǒng)又分為 1、 抽水抽水回灌系統(tǒng)回灌系統(tǒng) 2、只抽

4、水不回灌系統(tǒng)、只抽水不回灌系統(tǒng) 3、地表水系統(tǒng)、地表水系統(tǒng) 綜合設(shè)計(jì)方案綜合設(shè)計(jì)方案得天獨(dú)厚的可再生能源條件 離圖書(shū)信息中心約200米處，為擁有約300畝水面的天印湖。湖水最深處為10至12米，夏季平均蓄水深度約4米，冬季平均蓄水深度約3米，蓄水量約5萬(wàn)立方米。 水溫監(jiān)測(cè)情況節(jié)能設(shè)計(jì)思路與基本方案 o 通過(guò)綜合設(shè)備與圍護(hù)系統(tǒng)各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用使建筑能耗明顯降低，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能率大于65%的目標(biāo)。o 考慮在地表水豐富地區(qū)利用淡水源熱泵技術(shù)進(jìn)行供冷、供熱。 閉式淺層地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)o 夏熱冬冷地區(qū)低能耗圖書(shū)館建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用 公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)、外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施 倒置式屋面保溫，倒

5、置式屋面保溫，k=0.58 w/(k=0.58 w/(.k) .k) 外墻：干掛?；u外墻：干掛玻化磚+xps+xps+頁(yè)巖模數(shù)磚，頁(yè)巖模數(shù)磚，k=0.68 w/(k=0.68 w/(.k) .k) 內(nèi)墻內(nèi)墻200mm alc 200mm alc 板，板，k=0.78k=0.78 外窗、玻璃幕墻：外窗、玻璃幕墻： se=0.32se=0.32、k=2.1 w /(k=2.1 w /(.k) .k) 6mmplt-t+12a 6mmplt-t+12a（argonargon）+6mmst136+6mmst136 外遮陽(yáng)：采用多種固定擋板外遮陽(yáng)：采用多種固定擋板 地面地面 ： k=0.76 w /(

6、k=0.76 w /(.k) .k) xps xps、頁(yè)巖模數(shù)磚列江蘇省、頁(yè)巖模數(shù)磚列江蘇省20052005年第三批建設(shè)科技成果推年第三批建設(shè)科技成果推廣項(xiàng)目（廣項(xiàng)目（20052005）046046、058058。alcalc列列20012001年建設(shè)部科技成果推年建設(shè)部科技成果推廣轉(zhuǎn)化指南項(xiàng)目廣轉(zhuǎn)化指南項(xiàng)目20010242001024。內(nèi)庭視圖（外遮陽(yáng)內(nèi)庭視圖（外遮陽(yáng)1 1）東立面（外遮陽(yáng)東立面（外遮陽(yáng)2 2）設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型空調(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算o 采用動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算理論：采用動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算理論： 夏季空調(diào)計(jì)算冷負(fù)荷為6120kw6120kw 冬季空調(diào)計(jì)算熱負(fù)荷為3860kw38

7、60kwo 考慮不同功能部分應(yīng)用時(shí)間的不同與使用率，考慮不同功能部分應(yīng)用時(shí)間的不同與使用率，取負(fù)荷系數(shù)為取負(fù)荷系數(shù)為0.8,0.8,則：則： 夏季實(shí)際空調(diào)計(jì)算冷負(fù)荷為4896kw4896kw 冬季實(shí)際空調(diào)計(jì)算熱負(fù)荷為3088kw3088kw多種冷熱源比較1o 燃?xì)忮仩t供暖燃?xì)忮仩t供暖+ +螺桿式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)螺桿式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng) 供冷量3624195kwh/3624195kwh/年年耗電量906049kwh/906049kwh/年年供熱量1525106kwh/1525106kwh/年年水泵耗電量89142kwh/89142kwh/年年耗氣量192881m3/192881m3/年年總能耗折標(biāo)

8、煤:630630噸標(biāo)煤噸標(biāo)煤直接費(fèi)用113113萬(wàn)元萬(wàn)元冷卻水水費(fèi)17727x2.8/10000=517727x2.8/10000=5萬(wàn)元萬(wàn)元人工與維護(hù)費(fèi)1515萬(wàn)元萬(wàn)元合計(jì)運(yùn)行費(fèi)138138萬(wàn)元萬(wàn)元系統(tǒng)造價(jià)800800萬(wàn)元萬(wàn)元多種冷熱源比較2供冷量3624195kwh/3624195kwh/年年耗電量1294355kwh/1294355kwh/年年供熱量1525106kwh/1525106kwh/年年耗電量610042kwh/610042kwh/年年總（電）能耗1904397kwh/1904397kwh/年、折標(biāo)煤年、折標(biāo)煤779.4t779.4t直接費(fèi)用124124萬(wàn)元萬(wàn)元人工與維護(hù)費(fèi)10

9、10萬(wàn)元萬(wàn)元合計(jì)運(yùn)行費(fèi)134134萬(wàn)元萬(wàn)元系統(tǒng)造價(jià)980980萬(wàn)元萬(wàn)元p空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng) 多種冷熱源比較多種冷熱源比較3 3o 閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng) 供冷量3624195kwh/3624195kwh/年年耗電量805378kwh/805378kwh/年年供熱量1525106kwh/1525106kwh/年年耗電量435745kwh/435745kwh/年年總(電)能耗 1241123 kwh/1241123 kwh/年、折標(biāo)煤年、折標(biāo)煤508t508t總費(fèi)用8181萬(wàn)元萬(wàn)元人工與維護(hù)費(fèi)1010萬(wàn)元萬(wàn)元合計(jì)運(yùn)行費(fèi)9191萬(wàn)元萬(wàn)元系統(tǒng)造價(jià)1028

10、1028萬(wàn)元萬(wàn)元閉式地表水地源熱泵系統(tǒng)選型考慮閉式地表水地源熱泵系統(tǒng)選型考慮o 效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)能效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)能 全年地表水的溫度波動(dòng)較小，是很好的熱泵冷熱源。這種溫度特性使其比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高約40。o 節(jié)水、衛(wèi)生、環(huán)保節(jié)水、衛(wèi)生、環(huán)保 淺層地表水源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行沒(méi)有廢棄物，省去了冷卻塔和水處理系統(tǒng)，節(jié)省了大量冷卻用自來(lái)水，避免了冷卻塔噪音及霉菌、軍團(tuán)菌和熱島環(huán)境。 閉式系統(tǒng)使得循環(huán)水與地表水隔絕，不會(huì)干擾湖底的微生物，更環(huán)保，運(yùn)行更安全。o 運(yùn)行穩(wěn)定可靠運(yùn)行穩(wěn)定可靠 受天氣及環(huán)境、溫度變化的影響小，在寒冷的冬季制熱無(wú)結(jié)霜、除霜之慮；無(wú)安全隱患；機(jī)組使用壽命長(zhǎng)，主要零

11、部件少，維護(hù)費(fèi)用低，主機(jī)運(yùn)行壽命可達(dá)到15年以上。設(shè)備選型及參數(shù) o 空調(diào)系統(tǒng)選用空調(diào)系統(tǒng)選用3 3臺(tái)臺(tái)意大利克萊門(mén)特意大利克萊門(mén)特水源熱泵機(jī)組，每臺(tái)水源熱泵機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)工況制冷量為機(jī)組設(shè)計(jì)工況制冷量為1658kw1658kw，輸入功率，輸入功率238kw238kw，設(shè)計(jì)工，設(shè)計(jì)工況制熱量為況制熱量為1600kw1600kw，輸入功率，輸入功率420kw420kw；o 設(shè)計(jì)工況為設(shè)計(jì)工況為, , 夏季夏季: :空調(diào)供回水溫度分別為空調(diào)供回水溫度分別為6/126/12，冷凝器進(jìn)出水溫度分別為冷凝器進(jìn)出水溫度分別為30/35; 30/35; 冬季冬季: :空調(diào)供回水溫空調(diào)供回水溫度分別為度分

12、別為45/3945/39，蒸發(fā)器進(jìn)出水溫度分別為，蒸發(fā)器進(jìn)出水溫度分別為4/24/2； o 采用水泵變頻控制，系統(tǒng)變水量運(yùn)行。采用水泵變頻控制，系統(tǒng)變水量運(yùn)行。 換熱器單元結(jié)合湖床條件采用形展開(kāi)式,每20個(gè)單元為一組,系統(tǒng)由六個(gè)獨(dú)立地表水換熱器回路組成, 連接換熱器單元組的集管采用同程方式連接。每個(gè)換熱器單元夏季設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)接近溫度為5,換熱量為9.6kw(2.73rt),管內(nèi)流速為0.86m/s,阻力為80kpa.最遠(yuǎn)換熱器單元距離機(jī)房約800米,系統(tǒng)設(shè)流量為330m3/h,揚(yáng)程為3mh2o的變頻水泵三臺(tái)。經(jīng)校核計(jì)算,該閉式地表水換熱系統(tǒng)冬季設(shè)計(jì)工況的最大取熱量為3840kw,滿足工程設(shè)計(jì)要

13、求。 閉式地表水換熱器系統(tǒng)閉式地表水換熱器布置平面圖系統(tǒng)流程圖施工現(xiàn)場(chǎng)圖片閉式地表水地源熱泵系統(tǒng)性能指標(biāo)o 工程空調(diào)系統(tǒng)采用高效、節(jié)能、環(huán)保的閉式地表水工程空調(diào)系統(tǒng)采用高效、節(jié)能、環(huán)保的閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)；地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)；o 螺桿式水源熱泵機(jī)組螺桿式水源熱泵機(jī)組3 3臺(tái)，制冷設(shè)計(jì)工況能效比為臺(tái)，制冷設(shè)計(jì)工況能效比為5 5，制熱設(shè)計(jì)工況能效比為制熱設(shè)計(jì)工況能效比為4.04.0，運(yùn)行穩(wěn)定性保證率：，運(yùn)行穩(wěn)定性保證率：100100 ; ;o 空調(diào)水溫差空調(diào)水溫差66，水泵，水泵erer值值0.019(0.019(小于小于0.0241)0.0241)。綜合節(jié)能率綜合節(jié)能率65%65%o 建筑

14、能耗性能化設(shè)計(jì)建筑能耗性能化設(shè)計(jì)destdest模擬分析結(jié)果：模擬分析結(jié)果：全年累計(jì)空調(diào)能耗 141.49 141.49 全年累計(jì)采暖耗電量 19.85 19.85 全年累計(jì)采暖能耗 59.54 59.54 全年累計(jì)空調(diào)耗電量 35.37 35.37 全年累計(jì)照明能耗 52.04 52.04 建筑物總耗電量 107.26 107.26 節(jié)能率 65.03% 65.03% 效益分析效益分析o 1 1、閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與、閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與燃?xì)忮仩t供暖燃?xì)忮仩t供暖+ +螺桿螺桿式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)比較式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)比較 運(yùn)行費(fèi)（前者運(yùn)行費(fèi)（前者/ /后者）：（后者）：（919

15、1：138 138 ）萬(wàn)元）萬(wàn)元/ /年；年； 系統(tǒng)造價(jià)系統(tǒng)造價(jià) （前者（前者/ /后者）后者）:(1028:(1028：800 800 ）萬(wàn)元；）萬(wàn)元； 增量投資回收期（靜態(tài)）：增量投資回收期（靜態(tài)）：4.854.85年；年； 每年節(jié)省能耗折標(biāo)煤每年節(jié)省能耗折標(biāo)煤122.5122.5噸，節(jié)能率噸，節(jié)能率19.219.2； 同時(shí)節(jié)省大量冷卻塔補(bǔ)水同時(shí)節(jié)省大量冷卻塔補(bǔ)水17727m17727m3 3 。 效益分析效益分析o 2 2、閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與、閉式地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與空氣源熱泵空空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)比較調(diào)系統(tǒng)比較 運(yùn)行費(fèi)（前者運(yùn)行費(fèi)（前者/ /后者）：（后者）：（9191：1

16、34 134 ）萬(wàn)元）萬(wàn)元 系統(tǒng)造價(jià)系統(tǒng)造價(jià) （前者（前者/ /后者）：（后者）：（10281028：980980） 增量投資回收期（靜態(tài)）：增量投資回收期（靜態(tài)）：1 1年年 每年節(jié)省電能每年節(jié)省電能663mwh663mwh，折合標(biāo)煤，折合標(biāo)煤271t271t，節(jié)能率，節(jié)能率3535以上以上 地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告 測(cè)試地點(diǎn)：南京工程學(xué)院測(cè)試地點(diǎn)：南京工程學(xué)院測(cè)試單位：東南大學(xué)能源與環(huán)境測(cè)試單位：東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院學(xué)院日期：日期：20062006年年1212月月8 8日日地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告o 試驗(yàn)方案試驗(yàn)方案o 為測(cè)試不同形式地表水換熱器的性能，湖水中的換熱器設(shè)計(jì)成三種形式：o 一、拋管：用一根長(zhǎng)為200m直徑為32mm的pe管排成水平的u型管。地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告o 二、盤(pán)管：用一根直徑為32mm的pe管盤(pán)成四個(gè)有16圈的盤(pán)管。地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告o 三、螺旋管：用一根直徑為32mm的pe管繞成n圈的螺旋管。地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告地表水換熱器的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告試驗(yàn)部分部分溫度、循環(huán)水流量、壓力曲線圖試