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PAGEPAGE13舒適節(jié)能相得益彰北京某公司中央空調(diào)方案可行性研究二零零九年十月北京某公司中央空調(diào)方案可行性研究二零零九年十月 目錄Ⅰ、北京薩斯特能源技術(shù)有限公司介紹………………3Ⅱ、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)型式簡(jiǎn)介………3Ⅲ、項(xiàng)目簡(jiǎn)介……………4一、項(xiàng)目概況…………4二、設(shè)計(jì)范圍…………4Ⅳ、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案…………………5目錄第一部分、熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3一、水源熱泵系統(tǒng)特點(diǎn) 3二、地源熱泵系統(tǒng)特點(diǎn) 4第二部分、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 5一、項(xiàng)目概況 5二、設(shè)計(jì)理念 5第三部分、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5一、設(shè)計(jì)依據(jù) 5二、設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù) 6三、系統(tǒng)原理 6四、末端設(shè)計(jì) 9五、機(jī)房設(shè)計(jì) 9六、冷熱源設(shè)計(jì) 10七、投資匯總 11第四部分、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析 11一、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用 12二、年投資分析 13第一部分、熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、水源熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)水源熱泵是一種利用地球淺層水源,吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源,并采用熱泵原理,通過(guò)少量的高位電能輸入,實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。地球淺層水源溫度一般都十分穩(wěn)定。水源熱泵機(jī)組工作原理就是冬季從水源中提取能量,由熱泵原理通過(guò)空氣或水作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中。通常水源熱泵消耗1kW的能量,用戶可以得到4kW以上的熱量。水源熱泵機(jī)組的優(yōu)、缺點(diǎn):水源熱泵可利用的水體溫度冬季為10-15℃,水體溫度比環(huán)境空氣溫度高,所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比也提高。而夏季水體為15-運(yùn)行穩(wěn)定可靠:水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定,其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)。是很好的熱泵熱源,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問(wèn)題。地下水含有各種礦物質(zhì)、化學(xué)元素、對(duì)熱泵機(jī)組換熱器形成腐蝕、結(jié)垢現(xiàn)象,影響機(jī)組的使用壽命,同時(shí)由于機(jī)組結(jié)垢影響換熱量,考慮設(shè)計(jì)余量,增加初投資。隨著全世界淡水資源的緊缺,作為儲(chǔ)備資源的地下水體,多數(shù)國(guó)家都限制其開發(fā)利用。用后尾水的回灌問(wèn)題增加部分運(yùn)行費(fèi)用。水井循環(huán)泵通常為潛水泵,潛水泵工作環(huán)境惡劣,維護(hù)量大,同時(shí)水井也要定期維護(hù)。抽取地下水會(huì)產(chǎn)生一定水資源費(fèi)。長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,長(zhǎng)期抽取地下水會(huì)產(chǎn)生地表下沉、污染地下淡水及相關(guān)政策風(fēng)險(xiǎn)。二、地源熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是通過(guò)深埋在地下土壤中的地埋管與地下土壤進(jìn)行冷熱交換,并通過(guò)地源熱泵機(jī)組把這部分熱量供給室內(nèi)。該系統(tǒng)充分利用了地下土壤常年溫度保持恒定的特點(diǎn),是目前所有空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中最節(jié)能的系統(tǒng),也是環(huán)保、節(jié)能、“零”污染、“零”排放的一種空調(diào)系統(tǒng)。水源熱泵機(jī)組的優(yōu)、缺點(diǎn):地源熱泵機(jī)組可以說(shuō)是吸取水源熱泵機(jī)組的優(yōu)點(diǎn),并對(duì)水源熱泵室外水井系統(tǒng)回灌困難、維護(hù)量大,維護(hù)費(fèi)用高,壽命短等這一系列弊端的改進(jìn)后,所形成另一優(yōu)良系統(tǒng)。它不但有水源熱泵系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn),而且還有效、巧妙地克服了水源熱泵的弊端。節(jié)能:地源熱泵能效比(COP值;EER值)高達(dá)5.0以上;空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用比傳統(tǒng)中央空調(diào)可降低40%-70%,是目前最節(jié)能的系統(tǒng)形式。運(yùn)行安全穩(wěn)定可靠:不受環(huán)境氣溫的影響;系統(tǒng)簡(jiǎn)單,省去風(fēng)冷冷凝器,冷卻塔等部件的維護(hù)工作,可穩(wěn)定持續(xù)地供冷供熱。熱泵已有幾十年的歷史,其機(jī)組在國(guó)外已有70多年的用戶使用體驗(yàn)。被證明確是高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命的產(chǎn)品。機(jī)組使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年,地埋系統(tǒng)則至少可保證50年的使用壽命。環(huán)保:系統(tǒng)全部為閉式循環(huán);對(duì)大氣及環(huán)境無(wú)任何污染,而且對(duì)能源消耗極低,屬于綠色環(huán)保型裝置,符合目前我國(guó)能源、環(huán)保的基本政策。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是目前發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的技術(shù)先進(jìn)的、綠色節(jié)能空調(diào)系統(tǒng),屬于高檔空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)在管理上更能節(jié)省運(yùn)行費(fèi),由于該機(jī)的自動(dòng)控制水平高,服務(wù)臺(tái)上就可控制,操作方便,控制精確,節(jié)能顯著,同時(shí)又可大大節(jié)省操作人員,基本上可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。初投資受當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件影響較大,初投資一般偏高。第二部分、項(xiàng)目簡(jiǎn)介一、項(xiàng)目概況本項(xiàng)目為北京某公司辦公樓中央空調(diào)工程,其中現(xiàn)有辦公樓面積12000平方米,熱力站則采用節(jié)能、環(huán)保地源或水源熱泵系統(tǒng)空調(diào)負(fù)荷夏季取90W/m2,冬季取60W/m2,空調(diào)冷負(fù)荷1080kw,熱負(fù)荷720kw。負(fù)荷采用指標(biāo)法暫時(shí)估算,詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)復(fù)算校正。二、設(shè)計(jì)理念根據(jù)本項(xiàng)目使用特點(diǎn),工作期間辦公樓空調(diào)運(yùn)行,所以冬季空調(diào)負(fù)荷較小,地埋系統(tǒng)夏季豁度較大,地埋系統(tǒng)可按冬季設(shè)計(jì),可以減少系統(tǒng)容量,降低初投資。第三部分、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)依據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019-2003);《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2005);《給水用聚乙烯(PE)管材》(GB/T13633);《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB50366-2005)《簡(jiǎn)明空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》《地源熱泵工程技術(shù)指南》,徐偉譯《InstallationGuide》(IGSHPA-2005);《2000DesignandInstallationStandards》(IGSHPA-2005);《GroutingProceduresforGHPSystems》(IGSHPA-2005);《SoilandRockClassificationFieldManual》(IGSHPA-2005);《GroutingforVerticalGHPSystems》(IGSHPA-2005);業(yè)主提供初步資料等二、設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)2.1室外空氣設(shè)計(jì)參數(shù)夏季室外氣象參數(shù):大氣壓力:100125pa空調(diào)室外計(jì)算干球溫度:3空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度:2平均風(fēng)速:1.9m冬季室外氣象參數(shù)大氣壓力:102391pa空調(diào)計(jì)算溫度:-空調(diào)室外計(jì)算相對(duì)濕度:45%平均風(fēng)速:2.8m2.2室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)房間名夏季冬季噪音溫度(℃)溫度(℃)(db)辦公間24-2720-22≦40衛(wèi)生間26-2816-18≦45三、系統(tǒng)原理3.1地源熱泵系統(tǒng)原理地源熱泵系統(tǒng)原理圖3.2水源熱泵系統(tǒng)原理水源熱泵系統(tǒng)原理圖3.3兩種系統(tǒng)差異1、相同點(diǎn):壓縮機(jī)工作原理相同,均符合“卡諾循環(huán)”和“逆卡諾循環(huán)”原理;逆卡諾循環(huán)冷機(jī)的制冷系數(shù)為:要實(shí)逆現(xiàn)卡諾循環(huán),必須有高溫和低溫兩個(gè)熱源逆卡諾循環(huán)的效率只與高、低溫?zé)嵩吹臏囟扔嘘P(guān),而與工質(zhì)性質(zhì)無(wú)關(guān)。提高效率的途徑是降低高溫?zé)嵩吹臏囟然蛱岣叩蜏責(zé)嵩吹臏囟取?、不同點(diǎn):源側(cè)溫度不同,即T1不同,夏季:地源熱泵冷卻側(cè)溫度T1為18~23℃,而水源熱泵為15~203、能效比:?jiǎn)渭兛紤]源側(cè)水溫,水源熱泵系統(tǒng)比地源熱泵能效比高,考慮水源熱泵系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕的影響,水源熱泵機(jī)組與地源熱泵機(jī)組效率相當(dāng)。四、末端設(shè)計(jì)4.1室內(nèi)負(fù)荷計(jì)算及末端設(shè)備選型辦公樓12000平方米,按40平方米/間估算,需要34.2末端投資估算序號(hào)設(shè)備名稱、型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)(元)合價(jià)(萬(wàn)元)1風(fēng)機(jī)盤管FP-8.0臺(tái)3001000302水系統(tǒng)及安裝套1300000303風(fēng)系統(tǒng)及安裝套120000020末端系統(tǒng)初投資合計(jì)(萬(wàn)元)80五、機(jī)房設(shè)計(jì)5.1地源熱泵系統(tǒng)機(jī)房設(shè)備選型序號(hào)設(shè)備名稱、型號(hào)性能參數(shù)單位數(shù)量單價(jià)(元)合價(jià)(萬(wàn)元)1水-水式地源熱泵機(jī)組制冷量:1080kw;制冷功率:175kw;制熱量:720kw;制熱功率:160kw;臺(tái)1700000702地埋側(cè)循環(huán)水泵流量:300m3/h;揚(yáng)程:功率:30kw(一用一備)臺(tái)21500033負(fù)荷側(cè)循環(huán)水泵流量:180m3/h;揚(yáng)程:功率:22kw(一用一備)臺(tái)21000024全自動(dòng)軟水器處理水量:1m3/h臺(tái)11000015負(fù)荷側(cè)膨脹水箱V=1m3套150000.56地埋側(cè)膨脹水箱V=1m3套150000.57閥、軟接、溫度計(jì)、壓力表、鋼管等輔助材料套1100000108機(jī)房設(shè)備、系統(tǒng)安裝套1500005機(jī)房系統(tǒng)初投資合計(jì)(萬(wàn)元)92注:機(jī)房設(shè)備用電最大用電量為200kw。5.2水源熱泵系統(tǒng)機(jī)房設(shè)備選型序號(hào)設(shè)備名稱、型號(hào)性能參數(shù)單位數(shù)量單價(jià)(元)合價(jià)(萬(wàn)元)1水源冷熱泵機(jī)組制冷量:1200kw;制冷功率:192kw;制熱量:800kw;制熱功率:176kw;臺(tái)1750000752循環(huán)水泵流量:180m3/h;揚(yáng)程:功率:22kw(一用一備)臺(tái)21000023全自動(dòng)軟水器處理水量:1m3/h臺(tái)11000014膨脹水箱V=1m3/h套150000.55旋流除沙器套1150001.56閥、軟接、溫度計(jì)、壓力表、鋼管等輔助材料套110000107機(jī)房設(shè)備、系統(tǒng)安裝套1500005機(jī)房系統(tǒng)初投資合計(jì)(萬(wàn)元)95注:機(jī)房設(shè)備用電最大用電量為230kw(含潛水泵)。六、冷熱源設(shè)計(jì)6.1地源熱泵系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)冷、熱源為室外地埋換熱器。通過(guò)深埋在地下土壤中的PE管與地下土壤進(jìn)行冷熱交換,并通過(guò)地源熱泵機(jī)組把這部分冷熱量供給室內(nèi)。每個(gè)孔內(nèi)埋設(shè)一對(duì)U型地耦管,所有的地耦管通過(guò)水平集、分管匯集,通過(guò)循環(huán)水泵進(jìn)入熱泵機(jī)組,形成一個(gè)閉式系統(tǒng)。地耦管內(nèi)充注中間介質(zhì)水作為冷熱載體,中間介質(zhì)在埋于土壤內(nèi)部的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng),夏季通過(guò)土壤熱交換器向土壤散熱,冬季通過(guò)土壤熱交換器從土壤中吸熱,從而實(shí)現(xiàn)與土壤進(jìn)行熱交換的目的。該系統(tǒng)充分利用了地下土壤常年溫度保持恒定的特點(diǎn),是目前所有空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中最節(jié)能的系統(tǒng),也是環(huán)保、節(jié)能、“零”污染、“零”排放的一種空調(diào)系統(tǒng)。地埋系統(tǒng)包括埋地?fù)Q熱器及附件,循環(huán)水泵、補(bǔ)液器、過(guò)濾器、回填材料等設(shè)備。地埋管采用DN32規(guī)格的專用聚乙烯塑料管材。根據(jù)負(fù)荷量計(jì)算以及地質(zhì)勘查資料,本工程需打140個(gè)深度為100米地埋換熱系統(tǒng)初投資估算:序號(hào)材料名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)(元)合價(jià)(萬(wàn)元)1打井φ130m1400050702PE管φ32m64000851.43PE管φ63~φ200m40001564PE管件、土方等套1500005地埋換熱器部分初投資(萬(wàn)元)132.46.2水源熱泵系統(tǒng)地埋換熱系統(tǒng)初投資估算:序號(hào)項(xiàng)目名稱單位數(shù)量單價(jià)(萬(wàn)元)合價(jià)(萬(wàn)元)1水井(打井、下管、成井、下泵、井室)2抽4灌口610602室外管線(直埋管、開挖、回填等)m12123配電m33地埋換熱器部分初投資(萬(wàn)元)75七、投資匯總系統(tǒng)分類末端投資(萬(wàn)元)機(jī)房投資(萬(wàn)元)冷、熱源投資(萬(wàn)元)合計(jì)(萬(wàn)元)地源熱泵系統(tǒng)8092132304水源熱泵系統(tǒng)809575250第四部分、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析 地源熱泵系統(tǒng)是最近幾年快速發(fā)展的節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng),在工程實(shí)際應(yīng)用中都獲得了很好的節(jié)能效果,下面通過(guò)詳細(xì)計(jì)算,分析采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用,分析比較其節(jié)能性。計(jì)算條件:電價(jià):0.5元/kw.h。夏季運(yùn)行120天,運(yùn)行時(shí)間為每天8小時(shí)。冬季運(yùn)行120天運(yùn)行時(shí)間為每天12小時(shí)。夏季冷負(fù)荷分布:根據(jù)ARI及國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)負(fù)荷,夏季空調(diào)系統(tǒng)70%以上的運(yùn)行時(shí)間內(nèi),冷負(fù)荷為設(shè)計(jì)負(fù)荷的50%以下。每日按8小時(shí)運(yùn)行時(shí)間計(jì)算部分,夏季制冷期為120天,共960h,空調(diào)負(fù)荷率如下:34h約為88%,189h約為62.5%,497h約為40%,240h約為15%,折合為滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間為:34×88%+189×63%+1497×40%+240×15%=384h;

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