1、河運(yùn)高速地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目建議書目錄一、工程概況 2.1.1 河運(yùn)高速公路項(xiàng)目概況 2.1.2 氣候概況 2.1.3 工程內(nèi)容及范圍 2.二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 3.2.2 地源熱泵系統(tǒng)綜述 3.2.3冷/熱負(fù)荷計(jì)算 7.2.4 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8.三、經(jīng)濟(jì)性分析 1.13.1 、初投資同傳統(tǒng)中央空調(diào)對(duì)比 1.13.2 、運(yùn)行費(fèi)用同傳統(tǒng)中央空調(diào)對(duì)比 1.1、經(jīng)濟(jì)效益分析 1.1.1 / 13、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1

2、000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(wàn)榮、臨猗兩個(gè)服務(wù)區(qū)，及河津南、萬(wàn)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箨懶裕昃鶜鉁?1.8至13.7 C，月零下1C至6C,七月24至28 C,年降雨量490至620毫米。霜凍期在十月中旬至次年三月低。無(wú)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（C ）夏季空氣 調(diào)節(jié)室外 計(jì)算濕球 溫度（C）最熱月平均溫度（c）室外計(jì)算相對(duì)濕度（）北緯東經(jīng)冬季夏季冬季夏季冬季最冷

3、 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 m2,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(guó)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 （GB 50366-2005）（ 2） 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（ G

4、BJ-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)（ GB 50300-2001）（ 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(cè)（ 3） 室外空氣的空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)：（ 4） 甲方提供的

5、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

6、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(yáng)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(yáng)能集熱器，收集了約47的太

7、陽(yáng)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(yáng)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(duì)的均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)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 8-15C，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10-24C，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(guó)環(huán)保署 EPA 估計(jì)，設(shè)計(jì)安

8、裝良好的水源熱泵，平均來說可以 節(jié)約用戶3040%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。3）節(jié)水省地 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(duì) 其造成污染。 省去了鍋爐房及附屬煤場(chǎng)、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(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)，

9、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(chǎng)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(chǎng)、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(jiǎn)單的系統(tǒng)， 部件較少， 機(jī)組運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠， 維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，主要設(shè)備

10、使用壽命長(zhǎng)可達(dá)到 25 年以上，室外換熱系統(tǒng) 使用壽命長(zhǎng)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 10C18C左右的特點(diǎn)，通過地下埋管內(nèi)的介質(zhì)循環(huán) 與土壤進(jìn)行閉式熱交換達(dá)到供冷供熱目的。夏季通過熱泵將建筑內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下， 對(duì)建筑進(jìn)行降溫；冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高品位對(duì)建筑供暖。5 / 13nnVLY27 JV4養(yǎng)開|黃6 二 311E112.3冷/熱負(fù)荷計(jì)算1.室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

11、建筑類別夏季冬季溫度C）相對(duì)濕度（%溫度（C）相對(duì)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/tf）冬季單位熱負(fù)何（W/tf）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(chǎng)區(qū)面積（tf）總冷負(fù)荷（KW總熱負(fù)荷（

12、KW辦公餐飲公寓綜合服務(wù)合計(jì)萬(wàn)榮服務(wù)區(qū)A區(qū)562.28001617.482179.76234.2174.4萬(wàn)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(wàn)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2247.9166002413.924

13、9.7196.4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(duì)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(duì)空 調(diào)房間夏季提供7°C冷凍水(冬季45°C的熱水)，再通過室內(nèi)空調(diào)末端設(shè)備對(duì)每個(gè)房間 進(jìn)行

14、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(chǎng)區(qū)熱泵機(jī)組選配情況如下表：場(chǎng)區(qū)機(jī)組型號(hào)臺(tái)數(shù)制冷量(KW)制冷功率(Kvy制熱量(KW)制熱功率(Kvy萬(wàn)榮服務(wù)區(qū)A區(qū)PSRHH0851-Y，1236.840.5233.851.9萬(wàn)榮服務(wù)區(qū)B區(qū)PSRHH1201-Y，1338.356.2339.274.9臨猗服務(wù)區(qū)A區(qū)PSRHH1302-Y，1356.461.9354.179.4臨猗服務(wù)區(qū)B區(qū)PSRHH0802-Y，1212.336.821147.3河津南

15、收費(fèi)站PSRHH1102-Y，1300.852.3299.768.3萬(wàn)榮西收費(fèi)站PSRHH0651-Y，1176.230.9175.639.6閻景收費(fèi)站PSRHH0651-Y，1176.230.9175.639.6臨猗北收費(fèi)站PSRHH1102-Y，1300.852.3299.768.3臨猗西收費(fèi)站PSRHH0651-Y，1176.230.9175.639.6制冷工況：地下環(huán)路進(jìn)水 25C，出水30C ;用戶側(cè)進(jìn)水12C，出水7C；制熱工況：地下環(huán)路進(jìn)水10C，出水5C；用戶側(cè)進(jìn)水40C，出水45C；(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7C的冷凍水，

16、對(duì)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45C的熱水,對(duì)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)、操場(chǎng)等下面而不 影響上

17、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/(mk)。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：1COP 1其中：Ql夏季向土壤排放的熱量，KW;Q1 夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷，KW ；COPi 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：Q21COP2其中：Q2 冬季從土壤中吸取的熱量，KW ;Q2冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷

18、，KW ;COPi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，設(shè)計(jì)如下：場(chǎng)區(qū)計(jì)算打孔數(shù)量實(shí)際打孔數(shù)量占地面積（m2）萬(wàn)榮服務(wù)區(qū)A區(qū)4651813萬(wàn)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(wàn)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)4907829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

19、.1倍。12 / 13三、經(jīng)濟(jì)性分析3.1、初投資同傳統(tǒng)中央空調(diào)對(duì)比中央空調(diào)方案地源熱泵方案（萬(wàn)兀）單冷機(jī)+燃煤鍋爐方案（萬(wàn)元）室外打孔200PE管材150冷卻塔90儲(chǔ)煤場(chǎng)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(duì)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萬(wàn)案機(jī)組：380kW/X 16h/ 天 x 0.8 元/kW hx 0.5