河運(yùn)高速地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目建議書

河運(yùn)高速地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目建議書PAGE第16頁共16頁目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、工程概況 31.1河運(yùn)高速公路項(xiàng)目概況 31.2氣候概況 31.3工程內(nèi)容及范圍 3二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 42.1設(shè)計(jì)依據(jù) 42.2地源熱泵系統(tǒng)綜述 42.3冷/熱負(fù)荷計(jì)算 82.4地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9三、經(jīng)濟(jì)性分析 123.1、初投資同傳統(tǒng)中央空調(diào)對比 123.2、運(yùn)行費(fèi)用同傳統(tǒng)中央空調(diào)對比 123.3、經(jīng)濟(jì)效益分析 12

一、工程概況1.1河運(yùn)高速公路項(xiàng)目概況河運(yùn)高速即河津至運(yùn)城高速公路，是山西省“三縱十一橫十一環(huán)”主骨架西縱的重要組成部分。該項(xiàng)目起點(diǎn)位于河津市，終點(diǎn)位于鹽湖區(qū)，列在今年要建成的1000公里高速公路內(nèi)。全線位于運(yùn)城市境內(nèi)，接建成的運(yùn)風(fēng)、運(yùn)三高速，最終與連霍高速相連，形成山西省西縱高速的南出口。河運(yùn)高速全線包括萬榮、臨猗兩個(gè)服務(wù)區(qū)，及河津南、萬榮西、閻景、臨猗北、臨猗西五個(gè)收費(fèi)站。1.2氣候概況運(yùn)城市氣候?qū)贉貛Т箨懶?，年均氣?1.8至13.7℃，一月零下1℃至6℃，七月24至28℃，年降雨量490至620毫米。霜凍期在十月中旬至次年三月低。無霜期186至235天運(yùn)城地區(qū)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)室外氣象參數(shù)：臺(tái)站位置大氣壓力（hPa）室外計(jì)算干球溫度(℃)夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算濕球溫度(℃)最熱月平均溫度(℃)室外計(jì)算相對濕度(%)北緯東經(jīng)冬季夏季冬季夏季冬季最冷月月平均夏季最熱月月平均采暖空氣調(diào)節(jié)最低日平均空氣調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)日平均35111982963-7-9-13.235.531.425.927.357691.3工程內(nèi)容及范圍該地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)用于河運(yùn)高速全線兩個(gè)服務(wù)區(qū)和五個(gè)收費(fèi)站全部建筑物的夏季制冷和冬季制熱；總建筑空調(diào)面積約20000㎡,要求該空調(diào)系統(tǒng)在滿足舒適型空調(diào)效果的同時(shí),能夠體現(xiàn)國家節(jié)能環(huán)保的能源政策方針,減少碳排量，具有較高的經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性、環(huán)保型意義。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)依據(jù)1、主要設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)（1）《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB50366-2005)（2）《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ-2003）（3）《建筑給排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50242－2002）（4）《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)（5）《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JCJ134-2001)（6）《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50300-2001）（7）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GBJ16-87）（8）《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101—2004）（9）其他必需的規(guī)范、規(guī)程2、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料（1）民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)技術(shù)措施；（2）《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊》（3）室外空氣的空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)：（4）甲方提供的建筑圖紙；（5）地質(zhì)情況：本次地源熱泵空調(diào)是在地下土壤為粘土的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)。2.2地源熱泵系統(tǒng)綜述2.2.1.地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)概念地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的低溫低位熱能資源，采用熱泵原理，通過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，既可供熱又可制冷的高效、環(huán)保、節(jié)能的熱泵技術(shù)。2.2.2.地源熱泵技術(shù)原理和地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)分類地下淺層地?zé)豳Y源分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地下去。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)按照室外換熱方式不同可分為四類：（1）土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)；（2）地下水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)；（3）單井換熱熱井中央空調(diào)系統(tǒng)；（4）地表水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)室外循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng)，分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。2.2.3.地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)1）屬可再生能源利用技術(shù)地源熱泵是利用了地球所儲(chǔ)藏的太陽能資源作為冷/熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用土壤或水體，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的太陽能集熱器，收集了約47％的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量），而且是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。2）高效節(jié)能地源熱泵可利用的地下水或土壤溫度冬季為8-15℃，熱源溫度比環(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。而夏季地下水或土壤為10-24℃，冷源溫度比環(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(jī)組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30～40％的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。3）節(jié)水省地①以土壤或地下水等為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會(huì)對其造成污染。②省去了鍋爐房及附屬煤場、儲(chǔ)油房、冷卻塔等設(shè)施，機(jī)房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。4）運(yùn)行穩(wěn)定可靠地下水或土壤的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)。是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，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)問題。5）環(huán)境效益顯著地源熱泵使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時(shí)，消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。地源熱泵技術(shù)采用的制冷劑，可以是R22或R134a、R407c和R410A等替代工質(zhì)。地源熱泵的運(yùn)行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。6）一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加冷水機(jī)組的兩套裝置或系統(tǒng)。地源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑。7）自動(dòng)運(yùn)行地源熱泵由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡單可靠，維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，主要設(shè)備使用壽命長可達(dá)到25年以上，室外換熱系統(tǒng)使用壽命長可達(dá)到50年以上。2.2.4.該項(xiàng)目地源熱泵系統(tǒng)概述考慮到該項(xiàng)目的規(guī)模及經(jīng)濟(jì)性,最終選擇利用土壤源作為空調(diào)系統(tǒng)的模式;采用垂直埋管形式（垂直埋管深度在凍土層以下，運(yùn)城地區(qū)水平主橫埋管深度不得小于2米），利用地下淺層土壤溫度常年保持在10℃～1

圖1.地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理圖2.3冷/熱負(fù)荷計(jì)算1.室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)建筑類別夏季冬季溫度（℃）相對濕度（%）溫度（℃）相對濕度（%）辦公26-28≤6518-20-餐飲25-28≤6518-20≥30公寓25-27≤7018-20-綜合服務(wù)26-28≤6518-20-2.冷/熱負(fù)荷計(jì)算根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ-2003）中提供的工程經(jīng)驗(yàn)值,該設(shè)計(jì)中夏季單位冷負(fù)荷和冬季單位熱負(fù)荷分別為:建筑類別夏季單位冷負(fù)荷（W/㎡）冬季單位熱負(fù)荷（W/㎡）辦公10080餐飲150100公寓8060綜合服務(wù)11080根據(jù)服務(wù)區(qū)和收費(fèi)站的各個(gè)建筑物的使用功能和空調(diào)面積，確定冷熱負(fù)荷如下表：場區(qū)面積（㎡）總冷負(fù)荷（KW）總熱負(fù)荷（KW）辦公餐飲公寓綜合服務(wù)合計(jì)萬榮服務(wù)區(qū)A區(qū)562.28001617.482179.76234.2174.4萬榮服務(wù)區(qū)B區(qū)674.530890.481617.483182.49316.6236.8臨猗服務(wù)區(qū)A區(qū)880.2808801665.83426.08341.7256.5臨猗服務(wù)區(qū)B區(qū)356.39001559.51915.89207.2153.3河津南收費(fèi)站2242.34166002408.34249.1196.0萬榮西收費(fèi)站1330.5166001496.5158.0123.0閻景收費(fèi)站1330.5166001496.5158.0123.0臨猗北收費(fèi)站2247.9166002413.9249.7196.4臨猗西收費(fèi)站1457.3166001623.3170.6133.2合計(jì)20142.7620851592.62.4地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)地源熱泵是以地下土壤層為冷（熱）源對建筑物進(jìn)行供暖、供熱水和空調(diào)供應(yīng)的技術(shù)。地源熱泵全年運(yùn)行工況穩(wěn)定，不需要其它輔助熱源及冷卻設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)冬季供熱、夏季供冷。所以，地源熱泵是一項(xiàng)高效節(jié)能型、環(huán)保型并能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新技術(shù)，它既不會(huì)污染地下水，又不會(huì)影響地面沉降。本地源熱泵系統(tǒng)采用地耦管系統(tǒng)作為熱泵主機(jī)的冷熱源，通過室外地埋管管網(wǎng)對空調(diào)房間夏季提供7℃冷凍水（冬季45℃的熱水），再通過室內(nèi)空調(diào)末端設(shè)備對每個(gè)房間進(jìn)行制冷及供暖。2.4.1、熱泵機(jī)組的設(shè)計(jì)（1）熱泵機(jī)組的選型熱泵機(jī)組的選型一般原則有：滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)負(fù)荷；系統(tǒng)的初投資與運(yùn)行費(fèi)用小。根據(jù)以上的冷、熱負(fù)荷,選擇克萊門特高溫型水源螺桿熱泵機(jī)組。各場區(qū)熱泵機(jī)組選配情況如下表：場區(qū)機(jī)組型號(hào)臺(tái)數(shù)制冷量(KW)制冷功率（KW）制熱量(KW)制熱功率（KW）萬榮服務(wù)區(qū)A區(qū)PSRHH0851-Y1236.840.5233.851.9萬榮服務(wù)區(qū)B區(qū)PSRHH1201-Y1338.356.2339.274.9臨猗服務(wù)區(qū)A區(qū)PSRHH1302-Y1356.461.9354.179.4臨猗服務(wù)區(qū)B區(qū)PSRHH0802-Y1212.336.821147.3河津南收費(fèi)站PSRHH1102-Y1300.852.3299.768.3萬榮西收費(fèi)站PSRHH0651-Y1176.230.9175.639.6閻景收費(fèi)站PSRHH0651-Y1176.230.9175.639.6臨猗北收費(fèi)站PSRHH1102-Y1300.852.3299.768.3臨猗西收費(fèi)站PSRHH0651-Y1176.230.9175.639.6制冷工況：地下環(huán)路進(jìn)水25℃，出水30℃；用戶側(cè)進(jìn)水12℃，出水7℃；制熱工況：地下環(huán)路進(jìn)水10℃，出水5℃；用戶側(cè)進(jìn)水40℃，出水45℃；（2）熱泵機(jī)組的運(yùn)行方案夏季制冷工況：開啟水源熱泵機(jī)組作為建筑物空調(diào)的冷源，提供7℃的冷凍水,對建筑物進(jìn)行制冷冬季供暖工況：開啟水源熱泵機(jī)組作為建筑物空調(diào)熱源，提供45℃的熱水,對建筑物進(jìn)行制熱過渡季節(jié)：可用于正常的機(jī)組日常維護(hù)與保養(yǎng)。2.4.2、室外地耦管系統(tǒng)設(shè)計(jì)室外地耦管是地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，本工程的重點(diǎn)也是室外地耦管的設(shè)計(jì)與施工。由于對運(yùn)城地區(qū)來說，以夏季空調(diào)為主，所以地下地耦管系統(tǒng)按夏季考慮，取最不利情況下的計(jì)算結(jié)果作為依據(jù)。A、埋管形式：地源熱泵的地下埋管形式有豎直埋管和水平埋管兩種形式，本工程中，考慮到該項(xiàng)目可用埋管場地有限，推薦采用垂直埋管中的單U型管。采用制作成型的U型管，可節(jié)約用地面積，換熱性能好，可安裝在建筑物基礎(chǔ)、道路、綠地、廣場、操場等下面而不影響上部的使用功能，見縫插針充分利用可利用的土地面積。B、管材的選取由于所有埋管均在建筑物基礎(chǔ)下面，一旦將埋管埋入，就不可能進(jìn)行維修或更換，這就要求保證埋管的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。根據(jù)地源熱泵施工規(guī)范要求選擇高密度聚乙烯PE100管。額定承壓能力1.6Mpa，導(dǎo)熱系數(shù)0.42W/(m·k)。C、地埋管管路負(fù)荷計(jì)算原理夏季向土壤中排放的熱量按下式計(jì)算：其中：——夏季向土壤排放的熱量，KW；——夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷，KW；——設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù)。冬季，室內(nèi)供暖時(shí)從土壤中吸取的熱量按下式計(jì)算：其中：——冬季從土壤中吸取的熱量，KW；——冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷，KW；——設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的制熱系數(shù)。D、本項(xiàng)目地埋管換熱系統(tǒng)估算由于未提供該區(qū)域地質(zhì)報(bào)告，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)埋管深度控制在100米，夏季每延米井深換熱量取60W/米，冬季每延米換熱量取30W/米，孔間距取4米，場區(qū)計(jì)算打孔數(shù)量實(shí)際打孔數(shù)量占地面積(㎡)萬榮服務(wù)區(qū)A區(qū)4651813萬榮服務(wù)區(qū)B區(qū)66721157臨猗服務(wù)區(qū)A區(qū)70771227臨猗服務(wù)區(qū)B區(qū)4246731河津南收費(fèi)站59651040萬榮西收費(fèi)站3538607閻景收費(fèi)站3538607臨猗北收費(fèi)站59651040臨猗西收費(fèi)站3538607合計(jì)=SUM(ABOVE)490=SUM(ABOVE)7829為了保證空調(diào)系統(tǒng)的使用效果和穩(wěn)定性，實(shí)際打孔數(shù)量為計(jì)算打孔數(shù)量的1.1倍。

三、經(jīng)濟(jì)性分析3.1、初投資同傳統(tǒng)中央空調(diào)對比中央空調(diào)方案地源熱泵方案(萬元)單冷機(jī)+燃煤鍋爐方案（萬元）室外打孔200\PE管材150\冷卻塔\90儲(chǔ)煤場\50室外施工費(fèi)120120樓內(nèi)空調(diào)工程350350機(jī)房400450措施費(fèi)100100合計(jì)13201160由于設(shè)計(jì)施工圖未出，以上各項(xiàng)投資為暫估價(jià)。3.2、運(yùn)行費(fèi)用同傳統(tǒng)中央空調(diào)對比按夏季制冷天數(shù)120天、每天運(yùn)行16小時(shí)；冬季制熱天數(shù)120天、每天運(yùn)行16小時(shí)進(jìn)行分析。地源熱泵制冷能效比5.5，制熱能效比4，水冷冷水機(jī)組制冷能效比5；工業(yè)用電價(jià)按照0.8元/度、燃煤價(jià)格按照860元/噸，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析比較：夏季供冷冬季供暖全年地源熱泵方案機(jī)組：380kW×16h/天×0.8元/kW·h×0.52（使用系數(shù)）×120天/夏季=30.4萬元機(jī)組：400kW×16h/天×0.8元/kW·h×0.52（使用系數(shù)）×120天/冬季=32萬元88萬元水泵：100kW×16h/天×0.8元/kW·h×0.8（使用系數(shù)）×120天/夏季=12.8萬元水泵：100kW×16h/天×0.8元/kW·h×0.8（使用系數(shù)）×120天/冬季=12.8萬元傳統(tǒng)制冷采暖方案機(jī)組：417kW×16h/天×0.8元/kW·h×0.7（使用系數(shù)）×120天/夏季=44.8萬元1592.6KW×3600s/（20934kJ/kg*90%）×16h/天×120天/冬季×860元/噸=50.2萬元122.5萬元水泵、冷卻塔：120kW×16h/天×0.8元/kW·h×0.8（使用系數(shù)）×120天/夏季=14.7萬元水泵：100kW×16h/天×0.8元/kW·h×0.8（使用系數(shù)）×120天/冬季=12.8萬元3.3、經(jīng)濟(jì)效益分析通過計(jì)算可知：地源熱泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)制冷采暖系統(tǒng)每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用約34.5萬元，節(jié)能率28.2％；地源熱泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)制冷采暖系統(tǒng)每年節(jié)能標(biāo)煤量約174噸；減少CO2的排放量450噸；系統(tǒng)投資回收年限情況為：地源熱泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)制冷采暖系統(tǒng)初投資高約160萬元，投資回收年限4.6年；目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、工程概況