地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)講義

貫徹節(jié)能減排政策，建設(shè)節(jié)能綠色校園

使用可再生能源空調(diào)系統(tǒng)建筑環(huán)境與設(shè)備工程為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策中央空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的形式傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的缺點(diǎn)可再生能源中央空調(diào)系統(tǒng)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)輻射供（冷）暖空調(diào)技術(shù)地源熱泵中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)的比較校新辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)初步方案設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性分析地源熱泵工程實(shí)例建設(shè)建環(huán)專業(yè)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策中央空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)于大型的辦公建筑和區(qū)域建筑，中央空調(diào)已被廣泛采用。傳統(tǒng)的制冷空調(diào)系統(tǒng)正面臨節(jié)能與環(huán)境、室內(nèi)空氣品質(zhì)惡化、健康安全性（“空調(diào)病”、“非典”）等諸多自身難以克服的問題的挑戰(zhàn)。我國(guó)空調(diào)采暖系統(tǒng)的能耗占總能耗30%以上。建筑節(jié)能，特別是空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，是世界各國(guó)普遍關(guān)注的問題。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策中央空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀推進(jìn)建筑節(jié)能減排，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，是中國(guó)政府的戰(zhàn)略決策。貫徹國(guó)家節(jié)能減排的政策，建設(shè)綠色節(jié)能校園。使用可再生能源空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)能耗，是建設(shè)綠色節(jié)能校園的重要措施。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的形式中央空調(diào)系統(tǒng)主要由兩部分組成：冷熱源、空調(diào)末端裝置。冷熱源：電驅(qū)動(dòng)水冷制冷機(jī)組+冷卻塔+鍋爐電驅(qū)動(dòng)風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組熱驅(qū)動(dòng)溴化鋰吸收式制冷機(jī)組+冷卻塔+鍋爐熱驅(qū)動(dòng)直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組空調(diào)末端：風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)全空氣管道送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的缺點(diǎn)1、空調(diào)系統(tǒng)能耗大，電驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組耗電量大，運(yùn)行費(fèi)用高2、熱驅(qū)動(dòng)溴化鋰吸收式機(jī)組本身并不節(jié)能，且需要油或天然氣，投資大，隨著能源價(jià)格的上漲，運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)一步升高3、需要在建筑頂部設(shè)置冷卻塔，有振動(dòng)和噪音，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)不利，且易產(chǎn)生軍團(tuán)菌為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的缺點(diǎn)4、同樣的空調(diào)負(fù)荷下，制冷機(jī)組裝機(jī)容量大，機(jī)組設(shè)備初投資高5、采用風(fēng)冷熱泵機(jī)組，省去了冷卻塔，但運(yùn)行效率低，能耗大，機(jī)組在屋頂?shù)忍幣懦隼淠裏?，形成了熱島效應(yīng)，不利于建筑物外環(huán)境6、消耗不可再生能源（電、煤、氣、油），間接造成對(duì)環(huán)境的污染為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策可再生能源中央空調(diào)系統(tǒng)用于建筑物空調(diào)系統(tǒng)的可再生能源有空氣低位熱能（空氣源熱泵）、水源熱泵、地源熱泵、太陽能空調(diào)制冷等。與使用煤、氣、油、電等常規(guī)能源相比，具有清潔、高效、節(jié)能的特點(diǎn)，利用空氣、水或者土壤熱能的空調(diào)系統(tǒng)目前正在中國(guó)的空調(diào)市場(chǎng)上興起。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策可再生能源中央空調(diào)系統(tǒng)北京市：選用熱泵供熱制冷系統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目，可獲北京市政府一次性補(bǔ)助。北京市境內(nèi)的各類建設(shè)項(xiàng)目供熱制冷系統(tǒng)選用熱泵系統(tǒng)的，按建筑面積補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)為：地下（表）水源熱泵35元/平方米，地源熱泵和再生水源熱泵50元/平方米。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)地源熱泵空調(diào)是一種利用淺層地?zé)豳Y源，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)技術(shù)。由于全年地溫波動(dòng)小，相對(duì)室外溫度冬暖夏涼，因此地?zé)峥煞謩e在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即冬季從土壤或者水中采集熱量，供室內(nèi)采暖；夏季從土壤或水中采集冷量，把室內(nèi)多余熱量取出釋放出去。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)1.技術(shù)成熟：本系統(tǒng)在北歐、北美已普遍應(yīng)用近30年，技術(shù)成熟、可靠，近年來在中國(guó)也得到廣泛推廣應(yīng)用。2.運(yùn)行節(jié)能：土壤源熱泵夏季冷凝溫度比風(fēng)冷熱泵低。冬季利用地下土壤熱量供熱比風(fēng)冷熱泵COP(能效比)值高出40%左右，運(yùn)行費(fèi)用可降低30-40%。3.運(yùn)行安全可靠：基本不受環(huán)境氣溫的影響，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，省去冷卻塔等部件的維護(hù)工作，可穩(wěn)定持續(xù)地供冷供熱。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)4.利于環(huán)保：系統(tǒng)全部為閉式循環(huán)，不會(huì)造成地下水的污染；即無直燃機(jī)的二氧化碳排放，又無風(fēng)冷機(jī)的噪音污染，運(yùn)行安靜、占地面積小，布置靈活，不影響建筑外觀。5.一機(jī)多用：既可制冷又可制熱，還可供應(yīng)生活熱水。6.土壤源熱泵機(jī)組放置在封閉機(jī)房?jī)?nèi)，機(jī)組噪聲和機(jī)組的檢修對(duì)住戶干擾最少。7.使建筑物成為環(huán)保型低消耗建筑，符合國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策輻射供（冷）暖空調(diào)技術(shù)輻射供冷是以輻射換熱為主要傳熱機(jī)制，通過設(shè)置在頂板或地板或墻壁的冷水盤管與非盤管表面及人體進(jìn)行輻射和對(duì)流換熱處理室內(nèi)的冷負(fù)荷，將熱交換功能從建筑物空氣的通風(fēng)功能中解耦出來，使人體獲得更好的熱舒適度，且可以同時(shí)滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)的需求，避免使用大量的循環(huán)空氣。其優(yōu)點(diǎn)主要有：節(jié)能、降低峰值能耗、良好的熱舒適度、無吹風(fēng)感、極大改善室內(nèi)空氣品質(zhì)（可采用全新風(fēng)運(yùn)行）、節(jié)省建筑空間、簡(jiǎn)單有效的區(qū)域控制等。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策輻射供（冷）暖空調(diào)技術(shù)在歐洲的德國(guó)、瑞士等國(guó)家，新建建筑中有80％采用了輻射供冷（暖）技術(shù)。最近幾年，開始在我國(guó)得到應(yīng)用。在國(guó)外，以輻射供冷為核心的熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)已成為當(dāng)今空調(diào)領(lǐng)域最受人關(guān)注的技術(shù)之一。美國(guó)商務(wù)部(U.S.DepartmentofCommerce)和國(guó)家技術(shù)信息部（NationalTechnicalInformationService)聯(lián)合進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)于商業(yè)建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的報(bào)告中，從55個(gè)節(jié)能技術(shù)中選出了15個(gè)最有應(yīng)用前景的節(jié)能技術(shù)，其中輻射供冷、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)等均位列這15個(gè)技術(shù)之中。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策地源熱泵中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)的比較1項(xiàng)目地源熱泵中央空調(diào)溴化鋰吸收式直燃機(jī)組水冷機(jī)組+燃油(氣)熱水鍋爐水冷機(jī)組+電熱鍋爐占地面積機(jī)房占地面積小可設(shè)在地下室機(jī)房占用建筑面積，冷卻塔占用屋頂面積儲(chǔ)油設(shè)備需要占地面積須冷凍站和鍋爐房，冷卻塔占用屋頂面積，儲(chǔ)油設(shè)備需要占地面積須冷凍站和鍋爐房，冷卻塔占用屋頂面積需要較大的電負(fù)荷設(shè)備壽命機(jī)組20年,室外地埋管50年10年冷水機(jī)組20年燃油鍋爐10年冷水機(jī)組20年，電鍋爐15年水資源消耗量只利用地下水的熱量，不消耗水資源冷卻水循環(huán)量的2%冬季供熱的排污補(bǔ)水冷卻水循環(huán)量的2%冬季鍋爐的排污補(bǔ)水冷卻水循環(huán)量的2%冬季鍋爐的排污補(bǔ)水為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策項(xiàng)目地源熱泵中央空調(diào)溴化鋰吸收式直燃機(jī)組水冷機(jī)組+燃油(氣)熱水鍋爐水冷機(jī)組+電熱鍋爐驅(qū)動(dòng)能源方式電能能源利用系數(shù)為3.8-4.5燃油或燃?xì)饽茉蠢孟禂?shù)80%夏季:電能利用系數(shù)為3.5-3.8,冬季燃油或燃?xì)?0%夏季：電能利用系數(shù)為3.5-3.8冬季90%環(huán)境保護(hù)無燃燒污染,水資源不和制冷劑接觸,水沒有污染有燃燒污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷卻塔)有燃燒污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷卻塔)無燃燒污染，夏季有一定的噪音和水霉菌污染（冷卻塔）備注一套機(jī)組和人員，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單機(jī)房需要設(shè)置自動(dòng)安全報(bào)警系統(tǒng)需要設(shè)置兩套機(jī)組和人員，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜鍋爐房需要設(shè)置自動(dòng)安全報(bào)警裝置需要設(shè)置兩套機(jī)組和人員，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜地源熱泵中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)的比較2為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策校新辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)

初步方案設(shè)計(jì)空調(diào)形式：采用土壤源熱泵空調(diào)主機(jī)+風(fēng)機(jī)盤管（或輻射地板+置換通風(fēng)系統(tǒng)），夏季回水所含熱量部分用以加熱生活用水，部分熱量通過地下?lián)Q熱器散入地下，冬季由主機(jī)抽取地下熱量來制取空調(diào)采暖用和生活用熱水。該系統(tǒng)同時(shí)解決了空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源，代表了目前空調(diào)行業(yè)的先進(jìn)水準(zhǔn)，可為用戶創(chuàng)造優(yōu)異的室內(nèi)空氣環(huán)境。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策校新辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)

初步方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由土壤熱泵空調(diào)機(jī)組、室內(nèi)末端設(shè)備和地下埋管換熱器系統(tǒng)三部分組成，夏季回水所含熱量部分用以加熱生活用水，部分通過地下?lián)Q熱器散入地下；冬季由主機(jī)抽取地下熱量來加熱生活用水。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策校新辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)

初步方案設(shè)計(jì)埋管形式：采用的是深層土壤(垂直埋管)形式。深層土壤(垂直埋管)形式埋管深度約100~160米左右，熱源穩(wěn)定且置于土壤中進(jìn)行封閉式熱交換而不抽取地下水，對(duì)地下水無污染。室內(nèi)末端:可采用傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，也可采用輻射頂板（地板）+置換通風(fēng)系統(tǒng)。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策地源熱泵與常規(guī)空調(diào)投資費(fèi)用比較冷熱源方式及序號(hào)地源熱泵冷水機(jī)組與燃?xì)忮仩t配套直燃式溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組冷熱水機(jī)組（元/kw·冷量）600～800560～700950～1300燃?xì)忮仩t（元/kW·熱量）

400～520

冷卻塔（元/kW·冷量）無40～60地下鉆孔及埋管（元/kW）800～1400無機(jī)房水泵、管道、控制等基本相同(20～40元/m2)建筑物空調(diào)末端基本相同（100～160元/m2）初投資概算比較(冷指標(biāo)100W/m2)初投資（元/m2空調(diào)面積）340280280為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策地源熱泵與常規(guī)空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用比較冷熱源方式地源熱泵冷水機(jī)組與燃?xì)忮仩t配套直燃式溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組季節(jié)夏季冬季夏季冬季冬、夏兩季能源形式電電天然氣天然氣輕柴油單位kW·hkW·hm3m3升價(jià)格（元）0.50.52.02.03.0效率4.83.53.80.88

0.880.85能源費(fèi)用（元/m2·季）6.6148.2922.5437.0448.3機(jī)房運(yùn)行費(fèi)用（/m2·季）4.5元/m2·兩季冷卻塔運(yùn)行費(fèi)用無2元/m2.季全年運(yùn)行費(fèi)合計(jì)（元/m2）25.137.3343.5454.8費(fèi)用比例11.491.732.18為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策經(jīng)濟(jì)性分析按10000m2空調(diào)面積計(jì)算，使用壽命均考慮20年

地源熱泵系統(tǒng)冷水機(jī)組+鍋爐直燃式溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組初投資（萬元）340280280年運(yùn)行費(fèi)用（萬元）25.137.3343.54靜態(tài)投資回收期（年）4.93.25為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策地源熱泵工程實(shí)例廣州市大學(xué)城地源熱泵空調(diào)工程●

項(xiàng)目特點(diǎn)：教學(xué)樓、辦公樓，制冷為主，取暖為輔●

項(xiàng)目規(guī)模：總建筑面積52000平方米●

總冷負(fù)荷：2045冷噸●

項(xiàng)目預(yù)算：1474萬元人民幣●

項(xiàng)目概況：分期建設(shè)。第一期為6000平方米教學(xué)樓，制冷面積為3250平方米，地源熱泵48臺(tái)，水量每小時(shí)38噸，循環(huán)水量每小時(shí)113噸，總造價(jià)243萬元，平均造價(jià)405元/建筑平米。●

運(yùn)行效果：室外氣溫32.3℃有太陽照射，在一間坐滿53人的150平方米語音室內(nèi)，開機(jī)10分鐘后室溫為30℃，開機(jī)30分鐘后，室溫23.6℃，以后保持在這個(gè)溫度。機(jī)組配備為5冷噸的一臺(tái)，3冷噸的一臺(tái)，兩臺(tái)熱泵總功率為6.29KW。為專業(yè)建設(shè)發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻(xiàn)策結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有條件

建設(shè)建環(huán)專業(yè)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)是我校于2002年首次招生的新專業(yè)，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)比較薄弱建環(huán)專業(yè)已經(jīng)成為涉及國(guó)計(jì)民生的重要學(xué)科世界上每年50％的竣工面積在中國(guó)人民對(duì)舒適健康建筑環(huán)境的要求不斷提高建筑節(jié)能成為國(guó)家的大政方針充分利用校內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)條件，在校新辦公樓建筑中，使用地源熱泵這一節(jié)能空調(diào)技術(shù)，在滿足新辦公樓空調(diào)功能的同時(shí)，