水地源低溫風(fēng)冷水冷螺桿方案比較

1、低溫風(fēng)冷熱泵、水冷螺桿、水源熱泵、地源熱泵中央空調(diào)方案對比清華同方人工環(huán)境有限公司2007年9月30日一、 項目概述本工程建筑總面積約10000m2，建筑功能為公共建筑。二、 設(shè)計條件：1. 依據(jù)規(guī)范和圖紙采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 (GB50019-2003)2. 室外氣象參數(shù)：天津市位置：北緯39°08東徑116°28，海拔3.3米。夏季大氣壓力：1004.8hpa冬季大氣壓力：1026.6hpa夏季室外通風(fēng)計算干球溫度： 29夏季室外空調(diào)計算干球溫度：33.4夏季室外空調(diào)計算濕球溫度：26.9冬季室外空調(diào)計算干球溫度：-11冬季室外采暖計算干球溫度： -9冬季室外平均

2、風(fēng)速:2.8M/S夏季室外平均風(fēng)速:1.9M/S3. 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)：名稱冬季室溫夏季室溫相對濕度（夏）相對濕度（冬）新風(fēng)量備注辦公202555%35%30m3/h·人三、 負(fù)荷分析天津?qū)儆诙湎臒岬貐^(qū)，夏季需要設(shè)置冷源，滿足空調(diào)房間的需要；冬季建筑需要提供熱源供熱要設(shè)置合理的空調(diào)方案，首先需要對天津的氣候條件進行了解，根據(jù)實際的氣象條件，選擇合理、高效的空調(diào)冷、熱源方案。圖中顯示，夏季最高溫度在35以下，冬季最低溫度在-12以上，完全適于空氣源熱泵的運行。以上兩個圖表進一步印證了關(guān)于空氣源熱泵在本項目使用中的優(yōu)勢。四、 冷熱負(fù)荷估算值功能面積 m2冷指標(biāo)w/m2冷負(fù)荷 KW熱指標(biāo)w/

3、m2熱負(fù)荷 KW辦公10000 100 1000 80 800 五、 空調(diào)主機方案比較以下分別從主機特點、初投資、運行費用、系統(tǒng)維護等方面對多種可選方案進行比較，以期選擇最佳方案，確定性價比最高的系統(tǒng)形式。目前市場上比較成熟的冷熱源系統(tǒng)解決方案無外乎以下幾種：1. 冷源：A 水冷制冷機組（螺桿機組）；B 低溫空氣源冷水機組；C 水源制冷系統(tǒng)；D 地源制冷系統(tǒng)；2. 熱源：A 市政熱網(wǎng)；B 自建鍋爐房；C 空氣源熱泵系統(tǒng)；D 水源熱泵系統(tǒng)；E 地源熱泵系統(tǒng)；以上諸多系統(tǒng)，在投資、運行費用以及系統(tǒng)維護等方面存在著很大的差別。為了能滿足冬夏兩季的應(yīng)用，我們把以上各種方式組合成四種合理方案：u 方案一

4、：低溫風(fēng)冷熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)方案；u 方案二：水冷機組+集中市政熱網(wǎng)方案；u 方案三：水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)方案；u 方案四：地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)方案；下面對這四種方案分別進行詳細(xì)分析，比較其各方面的優(yōu)缺點：* 比較原則：¨ 初投資均為各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)報價；¨ 電費統(tǒng)一為0.64元/度；¨ 氣費統(tǒng)一為2.4元/Nm3；¨ 運行時間一致。方案一：低溫風(fēng)冷熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)1. 機組特點¨ 系統(tǒng)方面：風(fēng)冷機與空氣進行換熱，不使用冷卻水系統(tǒng)，省去了冷卻塔、水泵及相應(yīng)的管道，給設(shè)計和施工人員都提供了便利。¨ 場地要求：風(fēng)冷機組必須放置在屋頂或其他開放的大

5、氣環(huán)境中，不會占用寶貴的建筑面積，節(jié)省機房投資，并將噪音源由室內(nèi)移到室外。¨ 運行及管理：機組的運行方面，不需設(shè)置專門的運行人員，而且風(fēng)冷機組大多采用多機頭設(shè)計，能量調(diào)節(jié)十分方便，尤其在非滿負(fù)荷運行的情況下，其節(jié)能效果十分明顯。¨ 節(jié)能環(huán)保：從空氣中提取能量，消耗少量電能，就可實現(xiàn)冷暖，最大限度節(jié)約一次性能源。機組運行時無任何排放及污染，綠色環(huán)保。¨ 初投資：機組的初投資方面，相同制冷量的風(fēng)冷機組價格比水冷機組高30%左右。但從整個系統(tǒng)角度來講，由于水冷機組系統(tǒng)需要配備冷卻塔、冷卻水循環(huán)泵和管路系統(tǒng)等，所以風(fēng)冷機組系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)的設(shè)備投資相差不多。2. 主要設(shè)備選

6、型如下序號設(shè)備名稱規(guī)格型號設(shè)備參數(shù)數(shù)量單位備注1低溫風(fēng)冷熱泵FS-S-R-D-1000QL=970kw QR=810kwNL=340kw NR=348kw1臺清華同方2空調(diào)水循環(huán)泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2臺一用一備3. 運行費用分析根據(jù)負(fù)荷分布分析法，運行費用如下表計算：設(shè)備名稱運行季節(jié)設(shè)備總功率（kw） 運行時間（天）運行時間（小時/天）時間百分?jǐn)?shù)負(fù)荷百分?jǐn)?shù)用電量（kwh） 總用電量（kwh) 運行費用（元）主機冬季34090104080156672264384211507.2205048960403058752夏季3489010408012

7、0268.8202953.6162362.88205037584403045100.8水泵冬季301201010080345603456027648夏季30901010080259202592020736冬季總運行費用（萬元）19. 9單位面積運行費用（元/m2）19.9夏季總運行費用（萬元）15.27單位面積運行費用（元/m2）15.27全年總運行費用（萬元）35單位面積運行費用（元/m2）35 4. 初投資分析 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格型號 單價（萬元） 數(shù)量 合計（萬元） 1低溫風(fēng)冷熱泵FS-S-R-D-10001251125 2 空調(diào)機房系統(tǒng)造價40140 7末端工程造價1100.0 8總

8、投資265方案二：水冷機組集中供熱冷熱源方案本方案主機選用水冷機組提供7-12的冷凍水，承擔(dān)夏季冷負(fù)荷，冬季采用市政熱網(wǎng)通過板換換熱提供60-55的空調(diào)熱水，承擔(dān)冬季熱負(fù)荷。風(fēng)冷熱泵機組的特點（1） 風(fēng)冷冷（熱）水機組采用模塊化設(shè)計，完全不必設(shè)置備用機組，運行過程中電腦自動控制，調(diào)節(jié)機組的運行狀態(tài)，使輸出功率與工作環(huán)境的實際利用率相協(xié)調(diào)。（2） 模塊化機組的可靠性高，該機組由數(shù)個模塊組成，任何模塊的臨時檢修停運都不會影響整機的正常運行，大大提高了整個空調(diào)系統(tǒng)的合理性和可靠性。（3） 機組可任意放置屋頂或地面，沒有機房設(shè)施和冷卻水塔系統(tǒng)，不占用有效使用面積。同時安裝施工工作大為簡便。（4） 由于

9、機組在運行過程中是全電腦自動控制，所以日常不需要專業(yè)技術(shù)人員管理維護。1. 主要設(shè)備選型設(shè)備名稱規(guī)格型號主要參數(shù)數(shù)量單位備注水冷機組SLSB1100制冷量：1093KW功率：226KW1臺空調(diào)循環(huán)水泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2臺一用一備冷卻水循環(huán)泵DFG200-315（11）B/4/30流量：246m3/h,揚程：24m, 功率：30KW2臺一用一備2. 運行費用分析設(shè)備名稱運行季節(jié)設(shè)備總功率（kw） 運行時間（天）運行時間（小時/天）時間百分?jǐn)?shù)負(fù)荷百分?jǐn)?shù)用電/燃?xì)饬縦wh（Nm3/h） 總用電量（kwh) 運行費用（元）主機夏季22690104

10、08078105.6131803.2105442.56205024408403029289.6水泵冬季夏季60901010090583205832046656市政熱網(wǎng)冬季26元/平米260000 冬季總運行費用（萬元）26單位面積運行費用（元/m2）26夏季總運行費用（萬元）12.6單位面積運行費用（元/m2）12.6全年總運行費用（萬元）34.2單位面積運行費用（元/m2）34.23. 初投資分析 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格型號 單價 （萬元） 數(shù)量 合計（萬元） 1冷水機組SLSB1100581臺58 2 空調(diào)機房造價403市政接口費120元/m210000平米120 4末端工程造價100.0

11、5總投資318由于天津市市政熱網(wǎng)接口費高的現(xiàn)狀，本方案初投資較高，單位建筑面積采暖費也較高，造成冬季運行費用高。方案三：水源熱泵中央空調(diào)方案主機采用水源熱泵機組，夏季提供7-12的冷水，承擔(dān)夏季冷負(fù)荷并提供生活熱水；冬季提供50-45的熱水，承擔(dān)冬季熱負(fù)荷。1. 水源熱泵機組特點水源熱泵機組以水為載體，冬季采集來自湖水、河水、地下水及地?zé)嵛菜?，甚至工業(yè)廢水、污水的低品位熱能，借助熱泵系統(tǒng)，通過消耗部分電能，將所取得的能量供給室內(nèi)取暖；在夏季把室內(nèi)的熱量取出，釋放到水中，以達到夏季空調(diào)的目的。該機組具有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、選擇優(yōu)良、操作簡便、安全可靠等優(yōu)點。由于水源熱泵技術(shù)利用地表水作為空調(diào)機組的制冷制熱

12、的源，所以其具有以下優(yōu)點：（1）環(huán)保效益顯著水源熱泵是利用了地表水作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。供熱時省去了燃煤、燃?xì)?、然油等鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，使環(huán)境更優(yōu)美。（2） 高效節(jié)能水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12-22，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18-35，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設(shè)計安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶3

13、040的供熱制冷空調(diào)的運行費用。（3）運行穩(wěn)定可靠水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動。是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。（4）一機多用，應(yīng)用范圍廣水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。（5） 自動運行水源熱泵機組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計簡單的系統(tǒng)，部件較少，機組運行簡單可靠，維護費用低；自動控制程度高，使用壽命長可達到15年以上。當(dāng)然，水源熱泵也不是十全十美的，其應(yīng)用也會受到制約。 可利用的水源條件限制水源熱

14、泵理論上可以利用一切的水資源，其實在實際工程中，不同的水資源利用的成本差異是相當(dāng)大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的水源成為水源熱泵應(yīng)用的一個關(guān)鍵。目前的水源熱泵利用方式中，閉式系統(tǒng)一般成本較高。而開式系統(tǒng)，能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對開式系統(tǒng)，水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。 水層的地理結(jié)構(gòu)的限制對于從地下抽水回灌的使用，必須考慮到使用地的地質(zhì)的結(jié)構(gòu)，確?？梢栽诮?jīng)濟條件下打井找到合適的水源，同時還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤的條件，保證用后尾水的回灌可以實現(xiàn)。 投資的經(jīng)濟性由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響，水源的基本條件的不同；一次性投資及

15、運行費用會隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說，水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷取暖方式相比，在不同地區(qū)不同需求的條件下，水源熱泵的投資經(jīng)濟性會有所不同。2. 主要設(shè)備選型設(shè)備名稱規(guī)格型號主要參數(shù)數(shù)量單位備注水源熱泵機組SGHP1200AQL=1002kw QR=1147kwNL=178kw NR=260kw1臺空調(diào)循環(huán)水泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2臺一用一備冷卻水循環(huán)泵DFG200-315（11）B/4/30流量：246m3/h,揚程：24m, 功率：30KW2臺一用一備3. 運行費用分析設(shè)備名稱運行季節(jié)設(shè)備燃?xì)饬浚∟m3

16、/h） 運行時間（天）運行時間（小時/天）時間百分?jǐn)?shù)負(fù)荷百分?jǐn)?shù)用燃?xì)?電量Nm3/h(kwh) 總用電（燃?xì)猓┝縦wh（Nm3/h) 運行費用（元）主機夏季17890104080512648650869206.4205016020403019224冬季2609010408074880126360101088205023400403028080水泵功率夏季30901010080216002160017280冬季30901010080216002160017280冬季總運行費用（萬元）11.84 單位面積運行費用（元/m2）11.84 夏季總運行費用（萬元）8.65 單位面積運行費用（元/m2）8

17、.65 全年總運行費用（萬元）20.49 單位面積運行費用（元/m2）20.49 4. 初投資分析 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格型號 單價 （萬元） 數(shù)量 合計（萬元） 1水源熱泵機組SGHP1200A86186 2 空調(diào)機房報價40 3末端工程造價1004室外打井工程造價90 5總投資316方案四：地源熱泵中央空調(diào)方案主機采用地源熱泵機組，夏季提供7-12的冷水，承擔(dān)夏季冷負(fù)荷并提供生活熱水；冬季提供50-45的熱水，承擔(dān)冬季熱負(fù)荷。1、地源熱泵系統(tǒng)特點近年來隨著資源和環(huán)境的問題日益嚴(yán)重，在滿足人們健康、舒適要求的前提下，合理利用自然資源，保護環(huán)境，減少常規(guī)能源消耗，已成為暖通空調(diào)行業(yè)需要面對的一個

18、重要問題。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)通過吸收大地（包括土壤、井水、湖泊等）的冷熱量，冬季從大地吸收熱量，夏季從大地吸收冷量，再由熱泵機組向建筑物供冷供熱而實現(xiàn)節(jié)能，是一種利用可再生能源的高效節(jié)能、無污染的既可供暖又可制冷的新型空調(diào)系統(tǒng)。 圖21：地源熱泵利用示意圖熱泵的理論起源于十九世紀(jì)早期卡諾的著作，1912年在瑞士的蘇黎世成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱泵設(shè)備用于供暖，并以此申報專利，這就是早期的水源熱泵系統(tǒng)，也是世界上第一個水源熱泵系統(tǒng)。到20世紀(jì)40年代，大型熱泵的數(shù)量已相當(dāng)可觀。20世紀(jì)70年代以來，熱泵工業(yè)進入了黃金時期，世界各國對熱泵的研究工作都十分重視，諸如國際能源機構(gòu)和歐洲共同體，都

19、制定了大型熱泵發(fā)展計劃，熱泵新技術(shù)層出不窮，熱泵的用途也在不斷的開拓，廣泛應(yīng)用于空調(diào)和工業(yè)領(lǐng)域，在能源的節(jié)約和環(huán)境保護方面起著重大的作用。（2）地源熱泵的工作原理 系統(tǒng)通過地源熱泵將環(huán)境中的熱能提取出來對建筑物供暖或者將建筑物中的熱能釋放到環(huán)境中去而實現(xiàn)對建筑物的制冷，夏季可以將富余的熱能存于地層中以備冬用；同樣，冬季可以將富余的冷能貯存于地層以備夏用。這樣，通過利用地層自身的特點實現(xiàn)對建筑物、環(huán)境的能量交換。 在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將由風(fēng)機盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷凝器內(nèi)冷媒的冷凝，由水

20、路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過風(fēng)機盤管，以13以下的冷風(fēng)的形式為房間供冷。 在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過冷凝器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的冷凝，由風(fēng)機盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以35以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。 系統(tǒng)實際上是指通過將傳統(tǒng)的空調(diào)器的冷凝器或蒸發(fā)器延伸至地下，使其與淺層巖土或地下水進行熱交換，或是通過中間介質(zhì)（如防凍液）

21、作為熱載體，并使中間介質(zhì)在封閉環(huán)路中通過在淺層巖土中循環(huán)流動，從而實現(xiàn)利用低溫位淺層地能對建筑物內(nèi)供暖或制冷的一種節(jié)能、環(huán)保型的新能源利用技術(shù)。該技術(shù)可以充分發(fā)揮淺層地表得儲能儲熱作用，達到環(huán)保、節(jié)能雙重功效，而被譽為“21世紀(jì)最有效的空調(diào)技術(shù)”。2、 主要設(shè)備選型設(shè)備名稱規(guī)格型號主要參數(shù)數(shù)量單位備注地源熱泵機組SGHP1000LQL=1131kw QR=965kwNL=225kw NR=259kw1臺空調(diào)循環(huán)水泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2臺一用一備冷卻水循環(huán)泵DFG200-315（11）B/4/30流量：246m3/h,揚程：24m, 功率：3

22、0KW2臺一用一備3、 運行費用分析設(shè)備名稱運行季節(jié)功率kw 運行時間（天）運行時間（小時/天）時間百分?jǐn)?shù)負(fù)荷百分?jǐn)?shù)用燃?xì)?電量Nm3/h(kwh) 總用電（燃?xì)猓┝縦wh（Nm3/h) 運行費用（元）主機夏季225901040806480010935087480205020250403024300冬季2599010408074592125874100699.2205023310403027972水泵功率夏季30901010080216002160017280冬季30901010080216002160017280冬季總運行費用（萬元）11.80 單位面積運行費用（元/m2）11.80 夏季總運行費用（萬元）10.48 單位面積運行費用（元/m2）10.48 全年總運行費用（萬元）22.27 單位面積運行費用（元/m2）22.27 4、 初投資分析 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格型號 單價 （萬元） 數(shù)量 合計（萬元） 1地源熱泵機組SGHP1000L97197 2