某國際大酒店地源熱泵設(shè)計方案

1、某國際大酒店地源熱泵系統(tǒng)方案北京某科技有限公司2007年7月關(guān)于某國際酒店能源方案的說明某國際大酒店占地103畝，總建筑面積約5.5萬，其中酒店部分建筑面積3.8萬，別墅部分建筑面積1.7萬。地埋管地源熱泵系統(tǒng)（以下簡稱地源熱泵系統(tǒng)）室外地埋管部分占地近1萬，除去建筑占地，項目有足夠的面積用于室外地埋管。一、負荷情況某大酒店供熱負荷為5200kw；供冷負荷為4300kw；生活熱水負荷為2800kw。別墅部分參考酒店負荷進行估算，總熱負荷為2380kw；總冷負荷為1870kw。二、對比方案1、“燃油鍋爐冷水機組”系統(tǒng)按冷熱需求分系統(tǒng)設(shè)計，按照總熱負荷8000kw配置燃氣鍋爐、按照總冷負荷4300

2、kw配置冷水機組及冷卻塔，相應(yīng)配置其它機房設(shè)備及室外管線。2、“用燃油鍋爐調(diào)峰的地源熱泵系統(tǒng)”用地源熱泵解決基礎(chǔ)負荷（總負荷的60%），用燃油鍋爐解決調(diào)峰負荷（總負荷的40%）按照酒店熱負荷5200kw的60%，即3120kw配置地源熱泵系統(tǒng)，按照酒店熱負荷40%，即2080kw配置燃油鍋爐。地源熱泵系統(tǒng)可承擔冷負荷3510kw，酒店冷負荷的其余部分790kw由冷水機組承擔。 本項目中別墅部分的供暖及制冷完全由地源熱泵系統(tǒng)來解決。 三、項目初投資估算酒店部分費用表序號工程或費用名稱工程費用（萬元）燃油鍋爐冷水機組地源熱泵鍋爐調(diào)峰一、機房設(shè)備5406151燃油鍋爐8035熱泵機組270冷水機組2

3、00552水泵40403機房配套設(shè)備1601604電氣、控制系統(tǒng)6055二、室外工程401000地埋管990冷卻塔4010三、總計5801615四、單位面積造價153元/425元/別墅部分空調(diào)系統(tǒng)費用表序號工程或費用名稱工程費用（萬元）燃油鍋爐冷水機組地源熱泵一、機房設(shè)備2452471燃油鍋爐40熱泵機組135冷水機組902水泵20223機房配套設(shè)備70804電氣、控制系統(tǒng)2510二、室外工程15780地埋管780冷卻塔15三、總計2601027四、單位面積造價153元/604元/ “燃油鍋爐冷水機組”的形式總投資840萬元；地源熱泵系統(tǒng)的總投資為2642萬元。室外地埋管部分壽命長達50年，如

4、果按照20年的投資期折算，僅相當于708萬元，系統(tǒng)投資相當于1580萬元。 地源熱泵系統(tǒng)中別墅部分考慮了分戶供暖的方式，如不考慮分戶的問題亦可按調(diào)峰方式并入酒店系統(tǒng)，可節(jié)約初投資305萬元。四、投資分析 1）運行費用表單位（萬元）燃油鍋爐冷水機組地源熱泵調(diào)峰供冷費用3030供暖費用412168生活熱水7051費用總計512249 2）從上表可以看出，“地源熱泵調(diào)峰”的方案每年比“燃油鍋爐冷水機組”的方案節(jié)約運行費用263萬元，前者的初投資比后者多1800萬元，項目的回收期為6.9年。目 錄一、項目簡介2二、設(shè)計依據(jù)2三、冷、熱負荷估算21、氣象參數(shù)21）氣象參數(shù)22）最冷月干球溫度33) 最熱

5、月干球溫度44) 太陽日總輻射年變化圖42、冷、熱負荷4四、地源熱泵系統(tǒng)介紹4五、設(shè)計方案概述61、方案概述62、地埋管系統(tǒng)設(shè)計73、設(shè)備選型8六、經(jīng)濟性分析91、初投資估算92、能源費用估算101) 室外溫度變化曲線圖102）能源費用10七、污水利用12附錄一 華清工程業(yè)績13附錄二 地源熱泵系統(tǒng)介紹20一、項目簡介本項目位于吉林省白山市，項目包括五星級酒店建筑面積3.8萬平米，別墅建筑面積1.7萬平米，總建筑面積5.5萬平米。本方案擬采用綠色環(huán)保、高效節(jié)能的地源熱泵系統(tǒng)作為能源系統(tǒng)，為酒店和別墅冬季采暖、夏季制冷；采用燃油鍋爐解決生活熱水需求，在夏季通過熱泵系統(tǒng)的冷凝熱回收技術(shù)獲得免費的生

6、活熱水，春、秋過渡季采用地源熱泵系統(tǒng)制取。系統(tǒng)末端均采用風機盤管系統(tǒng)。 二、設(shè)計依據(jù)1、采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB5001920032、建筑給水排水設(shè)計規(guī)范GB50015-20033、通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50243-20024、全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施 給水排水5、全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施 暖通空調(diào)動力6、公共建筑節(jié)能設(shè)計標準 GB50189-2005 7、甲方提供的相關(guān)資料三、冷、熱負荷估算1、氣象參數(shù)1）氣象參數(shù)下表根據(jù)中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集給出了吉林臨江的設(shè)計用室外氣象參數(shù)，白山市與臨江市相距較近，可參考該地氣象參數(shù)。設(shè)計用室外氣象參數(shù)單位數(shù)值采暖室外

7、計算溫度-21.3 冬季通風室外計算溫度-20.3 夏季通風室外計算溫度27.3 夏季通風室外計算相對濕度61 冬季空氣調(diào)節(jié)室外計算溫度-24.3 冬季空氣調(diào)節(jié)室外計算相對濕度72 夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算干球溫度30.7 夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度23.5 夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算日平均溫度25.1 冬季室外平均風速m/s0.4 冬季室外最多風向的平均風速m/s1.6 夏季室外平均風速m/s1.1 冬季最多風向NNE冬季最多風向的頻率5夏季最多風向N夏季最多風向的頻率16年最多風向N年最多風向的頻率14冬季室外大氣壓力Pa98560 夏季室外大氣壓力Pa96840 冬季日照百分率60 設(shè)計計算用采

8、暖期日數(shù)日168設(shè)計計算用采暖期初日10月23日設(shè)計計算用采暖期終日4月8日極端最低溫度-33.8 極端最高溫度37.9 2）最冷月干球溫度3)最熱月干球溫度4)太陽日總輻射年變化圖2、冷、熱負荷建設(shè)方提供的酒店總熱負荷為5200kw，折合137w/m2；總冷負荷為4300kw，折合113w/m2；生活熱水負荷為2800kw。別墅部分按照酒店負荷進行估算，熱負荷指標按照140w/m2，總熱負荷為2380kw；冷負荷指標按照110w/m2，總冷負荷為1870kw。四、地源熱泵系統(tǒng)介紹地源熱泵系統(tǒng)是以地下巖土體為低溫熱源，由水源熱泵機組、地溫采集系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)設(shè)

9、有垂直或水平埋設(shè)在巖土體中的地埋管換熱器，通過地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的循環(huán)流動與巖土體進行熱交換，冬季從地下巖土中吸收熱量，由熱泵機組提升能量品位后將熱量釋放到建筑物內(nèi)，為建筑供暖；夏季將建筑物內(nèi)的熱量釋放到地下巖土體中，為建筑物空調(diào)供冷。地源熱泵系統(tǒng)夏季供冷原理如下圖所示：冬季供暖原理如下圖：地埋管地源熱泵系統(tǒng)利用的淺層地溫資源。淺層地溫資源儲存于地下土壤、巖石和地下水中，地下自然情況復(fù)雜，資源的產(chǎn)生、形成、儲存、開采利用受到其所在區(qū)域的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的制約，項目實施前須對工程場區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進行勘查。影響地源熱泵系統(tǒng)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件因素主要有：地層結(jié)構(gòu)、巖土體熱物性參數(shù)等地

10、層條件；地下水含水層的分布、靜水位、流速等水文地質(zhì)條件；地溫、水質(zhì)等物理化學特性。地源熱泵是可再生能源利用技術(shù)，具有綠色環(huán)保、高效節(jié)能、運行穩(wěn)定可靠、環(huán)境效益顯著、一機多用、自動運行等優(yōu)點，被稱為21世紀的“綠色空調(diào)技術(shù)”，是解決建筑供暖系統(tǒng)節(jié)能問題的重要技術(shù)之一。五、設(shè)計方案概述1、方案概述該項目地處山間盆地，第四系較薄，厚度為10米，下伏泥巖。在該類地層鉆鑿換熱孔成本較高，為了相對準確地確定項目投資規(guī)模，需要在項目前期鉆鑿試驗孔以確定單孔換熱量和可行的鉆鑿深度。為了有效降低空調(diào)系統(tǒng)的初投資，特別是降低地埋管換熱器系統(tǒng)的投資，減少運行費用，本方案設(shè)計采用調(diào)峰的方案，即用地源熱泵系統(tǒng)提供系統(tǒng)所

11、需的基礎(chǔ)負荷，燃油鍋爐解決大約40%的調(diào)峰負荷。地埋管換熱器系統(tǒng)設(shè)計以基礎(chǔ)負荷為依據(jù)，冷負荷的不足部分由冷水機組來承擔。在本方案的設(shè)計中，酒店與別墅分別進行地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計。1)酒店部分根據(jù)冬季熱負荷設(shè)計室外地埋管系統(tǒng)，并進行熱泵機組的配置選型。校核地埋管系統(tǒng)的放熱能力后，確定能夠解決的夏季冷負荷大小，不足的部分用冷水機組加冷卻塔的方式解決。系統(tǒng)末端采用風機盤管，冬季采暖熱水供回水溫度為45/40；夏季冷凍水供回水溫度為7/12。生活熱水冬季由燃油鍋爐提供，夏季采用冷凝熱回收的方式免費獲得，春、秋過渡季采用地源熱泵系統(tǒng)制取。2)別墅部分別墅群設(shè)計統(tǒng)一的地埋管換熱器系統(tǒng)，單個別墅室內(nèi)設(shè)置獨立的

12、熱泵機組。根據(jù)冬季熱負荷設(shè)計室外地埋管系統(tǒng)，并進行熱泵機組的配置選型。系統(tǒng)冬季供暖供回水溫度為45/40；夏季制冷供回水溫度為7/12。3)地源熱泵供暖、制冷的系統(tǒng)原理圖如下所示：2、地埋管系統(tǒng)設(shè)計冬季熱泵效率（COP）取為4，地源熱泵承擔總熱負荷的60%（3120kW），需要從土壤中吸收熱量2340kW。根據(jù)我公司多年的實際工程經(jīng)驗給出設(shè)計孔深和單位孔深的換熱量，在實際施工圖設(shè)計中要以現(xiàn)場的實際勘察數(shù)據(jù)為計算依據(jù)。地埋管吸熱量取為50W/m，放熱量取為90W/m，以此作為方案計算的依據(jù)。其中埋地孔深按150m設(shè)計，孔間距按照5m×5m，實際地埋管的敷設(shè)根據(jù)建筑物周圍的綠地，道路等進

13、行調(diào)整。地埋管采用高密度聚乙烯管，雙U垂直埋設(shè)。則冬季埋地換熱器與周圍土壤的換熱情況見下表。1)酒店部分冬季地埋管系統(tǒng)計算表熱負荷(kW)從土壤中吸熱(kW)單位孔換熱量(W/m)孔深（m）孔數(shù)(個)孔間距（m×m）占用面積（m2）31202340501503125×57800地埋管系統(tǒng)夏季校核計算表孔數(shù)(個)孔深（m）孔間距（m×m）占用面積（m2）單位孔換熱量(W/m)向土壤中放熱(kW)可承擔冷負荷(kW)3121505×5780009042123510室外布312個換熱孔，占地面積約為7800m2。2)別墅部分冬季地埋管系統(tǒng)計算表熱負荷(kW)從

14、土壤中吸熱(kW)單位孔換熱量(W/m)孔深（m）孔數(shù)(個)孔間距（m×m）占用面積（m2）23801785501502405×56000地埋管系統(tǒng)夏季校核計算表孔數(shù)(個)孔深（m）孔間距（m×m）占用面積（m2）單位孔換熱量(W/m)向土壤中放熱(kW)可承擔冷負荷(kW)2401205×560009032402700室外布240個換熱孔，占地面積約為6000m2。3、設(shè)備選型主要設(shè)備選型如下表所示：1)酒店部分設(shè)備型號額定功率（kW）備注地源熱泵 WPS3臺空調(diào)側(cè)循環(huán)泵QPG200-315A373用1備地源側(cè)循環(huán)泵QPG200-260302用1備空調(diào)

15、側(cè)補水泵QPG50-200A42用1備地源側(cè)補水泵QPG50-160A2.22用1備其他200額定電功率: 1600kW，不含生活熱水系統(tǒng)。2)別墅部分設(shè)備型號額定功率（kW）備注地源熱泵WPS060.1B4511臺水泵空調(diào)側(cè)循環(huán)泵QPG80-160B5.51用1備,11套地源側(cè)循環(huán)泵QPG125-260A113用1備地源側(cè)補水泵QPG50-160A2.22用1備額定電功率: 600kW，不含生活熱水系統(tǒng)。六、經(jīng)濟性分析1、初投資估算1)酒店部分序號工程或費用名稱費用備 注一、機房設(shè)備1主機2703臺2冷水機組551臺3燃油鍋爐353噸4水泵40屏蔽泵5機房配套設(shè)備90軟水設(shè)備、分集水器、水箱

16、、定壓罐、工藝管線、管道附件6機房配套安裝80設(shè)備、工藝管線、管道附件安裝7電氣、控制系統(tǒng)55低壓配電柜及電氣安裝二、室外工程垂直打孔、雙U管埋設(shè)、水平聯(lián)絡(luò)管990312個150米深的孔，高密度聚乙烯，雙U垂直埋設(shè)三、總計1615萬元四、估算造價425元/m2建筑面積3.8萬m2注：以上初投資為根據(jù)現(xiàn)有條件的粗略估算，不含電力增容、土建、末端部分，實際工程造價以施工圖預(yù)算為準。2)別墅部分序號工程或費用名稱費用備 注一、機房設(shè)備1主機13511臺熱泵2水泵2211組22臺屏蔽泵3機房配套設(shè)備及安裝80分集水器、工藝管線、管道附件4電氣、控制系統(tǒng)10低壓配電柜及電氣安裝二、室外工程垂直打孔、雙U

17、管埋設(shè)、水平聯(lián)絡(luò)管780240個150米深的孔，高密度聚乙烯，雙U垂直埋設(shè)三、總計1027萬元四、估算造價604元/m2建筑面積1.7萬m2注：以上初投資為根據(jù)現(xiàn)有條件的粗略估算，不含電壓增容、土建、末端部分，實際工程造價以施工圖預(yù)算為準。2、能源費用估算1) 室外溫度變化曲線圖室外溫度是隨時間波動的，下圖給出了外溫隨日期的變化曲線。2）能源費用 供熱負荷與外溫的變化關(guān)系曲線供熱負荷隨著室外溫度的波動在不斷變化中，下圖為相對供熱負荷與外溫的變化關(guān)系曲線： 能源費用1). 酒店部分供暖能源費用：A供暖期取為168天，當量滿負荷運行時間為6小時，則供暖年耗熱量為： Q=6×5200

18、15;168=5241600kW.h/a a)熱泵電費：70萬元 燃油費：31萬元 水泵電費：21萬元 總費用122萬元。 b)燃油鍋爐供暖費用為282萬元。B供冷期取為60天，當量滿負荷運行時間為4小時，則供暖年耗熱量為： Q=4×4300×60=1032000kW.h/a 熱泵電費：16萬元 水泵電費：7萬元C熱泵供暖供冷總能源費用為：145萬元 單位面積費用為：38元/m2.年2). 別墅部分供暖能源費用：A供暖期取為168天，當量滿負荷運行時間為6時，則供暖年耗熱量為： Q=6×2380×168=2399040kW.h/a a)熱泵電費：36萬元

19、 水泵電費：10萬元 總費用46萬元。 b)燃油鍋爐供暖費用為130萬元。B供冷期取為60天，當量滿負荷運行時間為4小時，則供暖年耗熱量為： Q=4×1870×60=448800kW.h/a 熱泵電費：5萬元 水泵電費：2萬元C熱泵供暖供冷總能源費用為：53萬元 單位面積費用為： 31元/m2.年3). 制取生活熱水的能源費用：假設(shè)某國際大酒店全年供應(yīng)熱水天數(shù)共計300天，每天供給量為100m3，冬季供暖的168天內(nèi)，系統(tǒng)均采用燃油鍋爐供應(yīng)生活熱水，下面對夏季及過渡季的132天制取生活熱水的成本進行測算。燃油鍋爐地源熱泵燃料價格5.3元/kg0.781元/kwh加熱總量13

20、200噸13200噸自來水溫升4040加熱費用30.7萬元12.3萬元單位成本23.3元/噸9.3元/噸測算說明：A. 供冷季按60天運行期計算， 供暖季按168天計算。B. 水泵運行電費取0.781元/kW.h，熱泵運行費用計算中時考慮負荷分布與峰谷電價分布的特點，取平均電價0.6元/kW.h，燃油費為5元/kg。C.上述運行費用測算未考慮入住率的影響因素，是根據(jù)現(xiàn)有條件的粗略估算。 說明：1、初投資，不含電壓增容、土建、末端部分，生活熱水由燃油鍋爐解決。2、在工程實施過程前要進行現(xiàn)場鉆孔試驗，根據(jù)試驗結(jié)果及詳細的當?shù)厮牡刭|(zhì)條件，優(yōu)化技術(shù)方案，作出詳細的設(shè)計方案，以保證系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定、

21、高效地運行。七、污水利用本項目建設(shè)條件具備480m3/d的污廢水排水條件，如結(jié)合熱泵加以利用，可建成約200kw的污水水源熱泵系統(tǒng)，解決部分建筑面積的供熱制冷需求，相當于鉆鑿23個換熱孔，可降低初投資約70萬元。附錄一 華清工程業(yè)績工程名稱天湖國際會議酒店地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程工程地點北京市房山區(qū)工程施工服務(wù)范圍整個酒店空調(diào)、生活熱水建筑面積4萬業(yè)主名稱北京市天創(chuàng)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司業(yè)主地址北京市房山區(qū)青龍湖鎮(zhèn)備 注該工程在地下水貧乏的基巖地區(qū)采用地源熱泵系統(tǒng)，設(shè)計鉆孔218個，利用先進的熱泵機組，實現(xiàn)酒店的夏季供冷、冬季供暖，以及提供全年的生活熱水。該項目為市發(fā)改委的科研示范項目。工程名稱 中國

22、人民武裝警察部隊警衛(wèi)局培訓(xùn) 基地地源熱泵設(shè)備改造工程工程地點北京市昌平區(qū)北七家鎮(zhèn)工程施工服務(wù)范圍綜合建筑群空調(diào)、生活熱水及游泳池加熱建筑面積3.6萬業(yè)主名稱中國人民武裝警察部隊警衛(wèi)局業(yè)主地址北京市昌平區(qū)北七家鎮(zhèn)備 注采用垂直埋管式的地源熱泵系統(tǒng)來提供所有建筑的冬季供暖和夏季制冷、以及全年生活熱水和游泳池用水的加熱。工程名稱朝陽區(qū)綠化局辦公樓地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程地點北京市朝陽區(qū)工程施工服務(wù)范圍0.4萬平米建筑面積供暖制冷、提供生活熱水合同施工期建筑面積0.4萬業(yè)主名稱朝陽區(qū)綠化局業(yè)主地址紅領(lǐng)巾公園西區(qū)備 注北京市朝陽區(qū)綠化局位于紅領(lǐng)巾公園西區(qū)，建筑面積0.4萬平米，采用埋管地源熱泵對規(guī)劃區(qū)域供暖

23、制冷，并采用熱回收方式提供生活熱水。工程名稱石油管理干部學院地源熱泵系統(tǒng)工程工程地點北京市朝陽區(qū)工程施工服務(wù)范圍冬季供暖、夏季空調(diào)及生活熱水提供建筑面積5萬業(yè)主名稱石油管理干部學院業(yè)主地址朝陽區(qū)立水橋甲1號備 注本建筑位于北京市朝陽區(qū)立水橋甲1號，是地源熱泵系統(tǒng)工程，該工程利用土壤作為熱泵的冷熱源，冬季提供55/45的空調(diào)水，夏季提供12/7的空調(diào)水。工程名稱用友軟件園地源熱泵工程工程地點北京市海淀區(qū)工程施工服務(wù)范圍供暖制冷、提供生活熱水合同施工期2004.12月已簽合同建筑面積27萬業(yè)主名稱用友軟件園業(yè)主地址北京市海淀區(qū)備 注結(jié)合冰蓄冷為27萬m2的建筑提供供暖制冷。冬季提供40/45的空調(diào)

24、水，夏季提供12/7的空調(diào)水。工程名稱當代萬國城地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)工程地點東直門東北角工程施工服務(wù)范圍冬季供暖、夏季制冷、生活熱水合同施工期合同已簽建筑面積22萬業(yè)主名稱北京天成天房地產(chǎn)開發(fā)有限責任公司業(yè)主地址北京市朝陽區(qū)備 注包括公寓13萬m2、賓館5000m2、商場5500 m2、電影院2500 m2、幼兒園3000 m2、地下室約55000 m2。本工程的目標是建設(shè)一座高舒適度、低能耗、健康、綠色、環(huán)保型的里程碑式建筑，使其成為引領(lǐng)國內(nèi)地產(chǎn)市場走向的一面旗幟。 工程名稱北方國家林木種苗基地地源熱泵供暖工程工程地點國家北方苗木培養(yǎng)基地工程施工服務(wù)范圍冬季供暖合同施工期在建建筑面積2萬業(yè)主

25、名稱國家北方苗木培養(yǎng)基地業(yè)主地址國家北方苗木培養(yǎng)基地備 注該工程規(guī)劃區(qū)域為2萬大棚，利用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)冬季供暖，滿足植物生長需要，同時不會污染周圍環(huán)境，營造了良好的生態(tài)環(huán)境。工程名稱北京海劍大廈水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)改造工程工程地點北京市海淀區(qū)工程施工服務(wù)范圍冬季供暖、夏季制冷及生活熱水提供建筑面積2.6萬業(yè)主名稱北京海劍大廈業(yè)主地址海劍大廈備 注本建筑位于北京市海淀區(qū)廠洼路8號，是海劍大廈辦公樓空調(diào)系統(tǒng)改造工程，該工程利用15的淺層地下水作為水源熱泵的冷熱源，采用水源熱泵，冬季提供55/45的空調(diào)水，夏季提供12/7的空調(diào)水。工程名稱燕山辦事處辦公樓污水源熱泵工程工程地點北京市房山區(qū)工程施工

26、服務(wù)范圍整個辦公樓冬季供暖、夏季制冷建筑面積2萬業(yè)主名稱北京市房山區(qū)人民政府燕山辦事處業(yè)主地址北京市房山區(qū)備 注該項目利用污水作為燕山辦事處辦公樓冷熱源，不存在任何污染問題，對北京市污水熱能的開發(fā)利用具有典型的示范作用，可為北京市建設(shè)可再生能源產(chǎn)業(yè)化、能源利用多元化，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設(shè)節(jié)約型城市，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮良好的推動作用。工程名稱空軍豐臺招待所水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程工程地點北京市豐臺區(qū)工程施工服務(wù)范圍供暖制冷、提供生活熱水建筑面積2.5萬業(yè)主名稱空軍豐臺招待所業(yè)主地址豐臺區(qū)七里莊路22號備 注空軍豐臺招待所位于豐臺區(qū)七里莊路22號，是空政系統(tǒng)一所集住宿、會議、餐飲、娛樂于一體的綜合性其中

27、主樓、北樓為客房、餐廳及會議室，兩樓具有大小會議室10多個，客房200余間，要求冬季供暖、夏季供冷，并且24小時提供生活熱水；其它各樓要求冬季供暖，散熱器為普通四柱鑄鐵暖氣片。工程名稱天橋地礦局水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程工程地點北京市宣武區(qū)工程施工服務(wù)范圍冬季供暖、夏季空調(diào)建筑面積1.19萬業(yè)主名稱北京市地礦局業(yè)主地址北京市宣武區(qū)南緯路4號備 注建筑面積為7000的辦公樓需冬季供暖、夏季空調(diào)。家屬宿舍及附屬用房4880只需冬季供暖。對原有燃煤鍋爐進行了改造，安裝新型的無污染、節(jié)能的供暖（制冷）設(shè)備。工程名稱北京商務(wù)會館水源熱泵空調(diào)工程工程地點北京市豐臺區(qū)工程施工服務(wù)范圍供暖制冷、提供生活熱水合同施工

28、期2003.7 2003.12建筑面積2.98萬業(yè)主名稱北京商務(wù)會館業(yè)主地址北京市右安門玉林里1號備 注北京商務(wù)會館位于右安門玉林里1號，是燃煤鍋爐系統(tǒng)改造工程，該工程利用15的淺層地下水作為水源熱泵的冷熱源，采用水源熱泵，冬季提供55/45的空調(diào)水，夏季提供12/7的空調(diào)水。工程名稱地熱水系統(tǒng)、B會所地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與施工工程地點北京昌平區(qū)馬坊工程施工服務(wù)范圍冬季供暖、夏季制冷、生活熱水合同施工期合同已簽建筑面積3400業(yè)主名稱北京天成天房地產(chǎn)開發(fā)有限責任公司業(yè)主地址北京市朝陽區(qū)備 注本項目別墅491棟，會所3座，會所高度為8.5米，地上二層，地下一層，主要功能為餐飲服務(wù)。采用地源熱泵系

29、統(tǒng)用于冬季供暖、夏季制冷以及泳池水加熱。附錄二 地源熱泵系統(tǒng)介紹一 地下能量（地能）簡介地能是指埋藏在地下的、由于與地表大氣溫度有差異而可以被人類利用的能源。按照埋藏深度的不同可分為：深層地能（包括深層地熱水和干熱巖）和淺層地能（主要為淺層恒溫層以下的能量）。地能的載體形式有：水、巖石、土壤。深層地能一般溫度較高，可以直接利用其熱能（如發(fā)電、溫室養(yǎng)殖、供暖、洗娛等）；而淺層地能一般指地表以下常年溫度保持恒定的熱能，由于該部分的能量主要靠吸收并儲存太陽輻射的能量，因此其與地表大氣的溫差較小，直接利用其能量效率會很低、不經(jīng)濟，因此對淺層地能的利用需要借用輔助設(shè)備。目前的輔助設(shè)備主要有水源熱泵（通過

30、地下水為介質(zhì)提取地下的能量）和地源熱泵（從淺層土壤中提取能量）。二 地源熱泵系統(tǒng)簡介1、熱泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)的概念通常所說的熱泵系統(tǒng)是指以建筑物的空調(diào)（包括供熱和制冷）為目的系統(tǒng)，其一個熱源（冷源）是建筑物內(nèi)部的環(huán)境，就其另一個熱源（冷源）的性質(zhì)來分，可分為空氣源熱泵、水源熱泵和地源熱泵等幾大類?？諝庠礋岜玫臒嵩矗ɡ湓矗槭彝饪諝?，水源熱泵的熱源主要是淺層地下水。由于室外空氣溫度隨氣候而變化，并且溫度越低時供熱量越小，熱泵的效率會大大降低。以淺層地下水為熱源的水源熱泵系統(tǒng)受諸多條件的影響和限制：地下水文地質(zhì)條件、回灌技術(shù)條件、對地下水的污染評價、政府對開采地下水的政策等。地下水文地質(zhì)條件決定

31、了所在區(qū)域的地下水的抽水量的情況，而回灌技術(shù)目前仍然不成熟，對于全部回灌存在一定困難，而且將用后的水回灌到地下可能會對地下含水層造成一定的污染，這也是政府部門所擔心的。另一種熱泵為地源熱泵（Ground-Source Heat Pump），地源熱泵的廣義理解是指以一切與地有關(guān)的能量作為冷熱源的熱泵，包括以地下水為冷熱源的水源熱泵、以池塘、河流和湖泊等為冷熱源的地源熱泵等。這里所指的地源熱泵是指狹義的理解，指利用大地作為熱源，其通過地下?lián)Q熱器直接與大地土壤進行熱交換，而不需要開采地下水的地源熱泵。由于在地表以下一定深度的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，遠高于冬季的室外溫度，又低于夏季

32、的室外溫度，這樣地源熱泵可克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙，大大提高效率。而且不需要開采地下水，這樣可以消除水源熱泵開采地下水所帶來的不利影響。此外，冬季通過熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱，同時使大地中的溫度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通過熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地，對建筑物降溫，同時在大地中蓄存熱量以供冬季使用。這樣在冬夏負荷相平衡的情況下，在地源熱泵系統(tǒng)中的大地起到了蓄能器的作用，進一步提高了空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率?？梢源蟠鬁p少對化石燃料的消耗，減少對環(huán)境的污染，符合人類可持續(xù)發(fā)展的要求。2、地源熱泵系統(tǒng)的發(fā)展過程地源熱泵（Ground-Source Heat Pump）

33、的概念最早出現(xiàn)在1912年瑞士的一份專利文獻中，在20世紀50年代就已在一些北歐國家的供熱中得到實際應(yīng)用。由于石油危機的影響，地源熱泵在70年代得到較大的發(fā)展。1985年美國共有14,000臺地源熱泵，而1997年一年就安裝了45,000臺，到目前為止已安裝了400,000臺，而且每年以10的速度穩(wěn)步增長（1999年個人用戶增長11%，商業(yè)用戶增長35%）。1998年美國商業(yè)建筑中地源熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量的19，其中新建筑中占30。美國已經(jīng)成立了由美國能源部、環(huán)保署、愛迪遜電力研究所及眾多地源熱泵廠家組成的美國地源熱泵協(xié)會，該協(xié)會在近年中投入一億美元從事開發(fā)、研究和推廣工作。美國計劃最終達

34、到每年安裝40萬臺地源熱泵的目標，屆時將降低溫室氣體排放1百萬噸，相當于減少50萬輛汽車的污染物排放或種植1百萬英畝的樹木，每年節(jié)約能源費用達4.2億美元，此后，每年節(jié)約能源費用還可再增加1.7億美元。 此外，在美國還成立了國際地源熱泵協(xié)會。3、 地源熱泵系統(tǒng)的分類地源熱泵系統(tǒng)室外地下?lián)Q熱環(huán)路（即地下熱交換器）采用埋管（即埋置地下熱交換器）的方式來實現(xiàn)，埋管方式多種多樣。目前國外普遍采用的有垂直埋管和水平埋管兩種基本的配置形式（如圖所示）。垂直埋管是在地層中垂直鉆孔，然后將地下熱交換器以一定的方式置于孔中，并在孔中注入填充材料的施工工藝。水平埋管是在淺層土壤中挖溝渠，將HDPE管水平的埋置于溝

35、渠中，并填埋的施工工藝。水平埋管和垂直埋管示意圖地下熱交換器型式和結(jié)構(gòu)的選取應(yīng)根據(jù)實際工程以及給定的建筑場地條件來確定。水平埋管占地面積大，而且水平埋管的地下熱交換器受地表氣候變化的影響較大，效率較低，因此水平埋管的地源熱泵系統(tǒng)在多數(shù)場合不適合中國人多地少的國情。因此，在地源熱泵系統(tǒng)的室外地下?lián)Q熱系統(tǒng)中，我們重點研究垂直埋管系統(tǒng)。在以下所提到的均為垂直埋管的地源熱泵系統(tǒng)。4、地源熱泵系統(tǒng)的組成地源熱泵冷暖空調(diào)系統(tǒng)主要由3部分組成：室外地下?lián)Q熱環(huán)路（地下熱交換器）系統(tǒng)、地源熱泵機組、室內(nèi)換熱系統(tǒng)。室外地下?lián)Q熱環(huán)路系統(tǒng)室外地下?lián)Q熱環(huán)路系統(tǒng)由埋設(shè)在地下的HDPE管（高密度聚乙烯管）、孔內(nèi)填充材料和循

36、環(huán)水泵及相關(guān)附屬部件組成。循環(huán)水泵驅(qū)動HDPE管路中的循環(huán)液體（一般為水或加入防凍劑的水溶液），使其不斷循環(huán)，將地下的能量置換出作為地源熱泵系統(tǒng)的冷熱源。（1）室內(nèi)換熱系統(tǒng)室內(nèi)換熱系統(tǒng)由室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)、電氣自控系統(tǒng)、室內(nèi)末端系統(tǒng)（多為風機盤管）及相關(guān)附屬部件組成。該部分的作用是將已經(jīng)調(diào)節(jié)好的空氣分配到建筑物中去，從而實現(xiàn)建筑物內(nèi)的供暖和制冷。（2）地源熱泵機組地源熱泵機組是室外地下?lián)Q熱環(huán)路系統(tǒng)與室內(nèi)換熱系統(tǒng)的連接點，其通過輸入一定的動力，使壓縮機做功，室機組內(nèi)部的制冷劑進行循環(huán)，從而將室外地下環(huán)路中的能量傳送到室內(nèi)換熱系統(tǒng)中去。5、地源熱泵系統(tǒng)工作原理（1）制冷原理在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的

37、壓縮機對冷媒做功，使其進行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。地源熱泵機組蒸發(fā)器中的冷媒吸收室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中所攜帶的熱量而蒸發(fā)，這樣就將室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中所攜帶的熱量吸收至冷媒中，然后壓縮機對冷媒做功，將蒸發(fā)器中的冷媒蒸汽壓縮到冷凝器中，在冷凝器中，冷媒所攜帶的熱量傳遞給室外的地下熱交換器環(huán)路系統(tǒng)中，這樣冷媒在放出熱量后而凝結(jié)成液體，并流到蒸發(fā)器中，而室外地下熱交換器環(huán)路系統(tǒng)中的循環(huán)液體在吸收了冷媒的熱量后，將該部分熱量攜帶到地下，把熱量釋放到大地中。這樣，各環(huán)路不斷的循環(huán)，室內(nèi)的熱量就不斷的被轉(zhuǎn)移至地下，從而實現(xiàn)建筑物的制冷。（2）制熱原理在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換

38、向。地源熱泵機組蒸發(fā)器中的冷媒吸收室外地下熱交換器環(huán)路系統(tǒng)中與大地所交換的熱量而蒸發(fā)，這樣，就將室外熱交換器環(huán)路中的熱量吸收至冷媒中，然后壓縮機對冷媒做功，將蒸發(fā)器中的冷媒蒸汽壓縮到冷凝器中，在冷凝器中，冷媒所攜帶的熱量傳遞給室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，這樣冷媒在放出熱量后而凝結(jié)成液體，并流到蒸發(fā)器中，而室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)液體在吸收了冷媒的熱量后，將該部分熱量攜帶到建筑物內(nèi)，這樣，各環(huán)路不斷的循環(huán)，地下的熱量就不斷的被轉(zhuǎn)移至建筑物內(nèi)，從而實現(xiàn)建筑物的供暖。6、地源熱泵系統(tǒng)的特點高效節(jié)能 熱泵的運行方式，使能量輸入和輸出之比，在供熱狀態(tài)可達1:3以上，制冷狀態(tài)為1:5左右；即使在部分負荷狀態(tài)下，也能高效運行，

39、運行費用僅為傳統(tǒng)中央空調(diào)的4060。安全可靠 無任何爆炸或燃燒隱患，地下?lián)Q熱器采用高密度聚乙烯塑管，壽命長達50年，少數(shù)備用機組即可保證空調(diào)正常供給，維修簡易，費用低廉。節(jié)省投資 不必設(shè)置大型中央主機機組，節(jié)省機房面積；無鍋爐房，節(jié)省鍋爐房面積，節(jié)省煤場面積，節(jié)省工人開支；可分期投資，任意擴展空調(diào)房間。結(jié)構(gòu)簡單 無需鍋爐房，無需冷卻塔，系統(tǒng)簡單清楚，容易與建筑裝飾相配合，保持建筑外觀美觀；無室外機部件，無需除霜。分區(qū)靈活 分區(qū)容易，設(shè)置靈活，各分區(qū)調(diào)節(jié)簡單，個別設(shè)備的故障，不影響其它區(qū)域的使用；非逗留區(qū)可隨時停用。分戶計量 可分戶計量核算，計費合理、方便。環(huán)保零污染 不需鍋爐房，也就沒有了煤、

40、油污染，還天空以蔚藍；地下管路密閉，無任何地下水污染，保大地之純凈。使用范圍廣泛 既可制冷，又可制熱，不需必備集中供熱，不需必備地下水，不需必備較大室外面積，凡電力到達的地方，都可應(yīng)用。地源熱泵系統(tǒng)實施步驟和適用范圍對于一個大型的地源熱泵系統(tǒng)，其實施步驟如下：（1）計算建筑物所需要的冷暖負荷，初步確定場地的許可性；（2）在預(yù)實施地鉆地質(zhì)勘探孔，搞清地下地質(zhì)及水文地質(zhì)情況；（3）利用該勘探孔進行土壤的熱物性（地層的熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱等）測試；（4）結(jié)合建筑物所需要的冷暖負荷、地質(zhì)情況和試驗所取得的熱物性參數(shù)，進行系統(tǒng)設(shè)計（包括室內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計、地源熱泵選型和室外地下?lián)Q熱環(huán)路的設(shè)計，其中室外地下?lián)Q熱環(huán)路

41、的設(shè)計主要為布孔數(shù)量、孔深、孔間距、孔內(nèi)填充材料、U形管和U形管在孔內(nèi)的布置方式）；（5）根據(jù)設(shè)計進行設(shè)備招標和安裝；（6）安裝完畢，進行系統(tǒng)調(diào)試、試運行；（7）調(diào)試合格，進行驗收。對于小型的地源熱泵系統(tǒng)可以省略第（3）步，而可以通過地層分類來查表，查出地層的熱物性，但這樣比較粗略。地源熱泵系統(tǒng)可用于辦公樓、賓館、醫(yī)院、飯店、商店、超市、學校、別墅、居民小區(qū)等各類需要提供冷暖的建筑，并可提供生活熱水。其對地質(zhì)條件要求不嚴格，地下有無水都可用。三 地源熱泵系統(tǒng)的研究重點和方向1、場測試地層熱物性技術(shù)的研究地層的熱物性參數(shù)是進行地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的最重要的參數(shù)，尤其是熱傳導(dǎo)率（系數(shù)）。由于地層的熱物性隨著其密度和濕度的不同而變化，同一類型的地層其熱物性的變化范圍比較大。而且，地層的密度和濕度一般不知道，因此在進行地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計時，僅根據(jù)地