1、 目 錄、北京薩斯特能源技術有限公司介紹3、地源熱泵空調系統型式簡介3、項目簡介4一、項目概況4二、設計范圍4、空調系統設計方案5北京某公司北京某公司中央空調方案可行性研究中央空調方案可行性研究二二 零零 零零 九九 年年 十十 月月舒適節能 相得益彰2目目 錄錄第一部分、第一部分、 熱泵系統簡介熱泵系統簡介.3一、水源熱泵系統特點 .3二、地源熱泵系統特點 .4第二部分、項目簡介第二部分、項目簡介.5一、項目概況 .5二、設計理念 .5第三部分、空調系統設計第三部分、空調系統設計.5一、設計依據 .5二、設計計算參數 .6三、系統原理 .6四、末端設計 .9五、機房設計 .9六、冷熱源設計

2、.10七、投資匯總 .11第四部分、運行經濟分析第四部分、運行經濟分析.11一、系統運行費用 .12二、年投資分析 .13舒適節能 相得益彰3第一部分、第一部分、 熱泵系統簡介熱泵系統簡介一、水源熱泵系統特點一、水源熱泵系統特點水源熱泵是一種利用地球淺層水源，吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。地球淺層水源溫度一般都十分穩定。水源熱泵機組工作原理就是冬季從水源中提取能量，由熱泵原理通過空氣或水作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中。通常水源熱泵消耗 1kW 的能量，用戶可以得到 4kW 以上的熱量。水源熱泵機組的

3、優、缺點：1) 水源熱泵可利用的水體溫度冬季為 10-15，水體溫度比環境空氣溫度高，所以熱泵循環的蒸發溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為 15-20，水體溫度比環境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據美國環保署 EPA 估計，設計安裝良好的水源熱泵空調系統，平均來說可以節約用戶 3040的供熱制冷空調的運行費用。2) 運行穩定可靠：水體的溫度一年四季相對穩定，其波動的范圍遠遠小于空氣的變動。是很好的熱泵熱源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。3) 地下水含

4、有各種礦物質、化學元素、對熱泵機組換熱器形成腐蝕、結垢現象，影響機組的使用壽命，同時由于機組結垢影響換熱量，考慮設計余量，增加初投資。4) 隨著全世界淡水資源的緊缺，作為儲備資源的地下水體，多數國家都限制其開發利用。5) 用后尾水的回灌問題增加部分運行費用。6) 水井循環泵通常為潛水泵，潛水泵工作環境惡劣，維護量大，同時水井也要定期維護。舒適節能 相得益彰47) 抽取地下水會產生一定水資源費。8) 長遠考慮，長期抽取地下水會產生地表下沉、污染地下淡水及相關政策風險。二、地源熱泵系統特點二、地源熱泵系統特點地源熱泵中央空調系統是通過深埋在地下土壤中的地埋管與地下土壤進行冷熱交換，并通過地源熱泵機

5、組把這部分熱量供給室內。該系統充分利用了地下土壤常年溫度保持恒定的特點，是目前所有空調系統當中最節能的系統，也是環保、節能、 “零”污染、 “零”排放的一種空調系統。水源熱泵機組的優、缺點：1)地源熱泵機組可以說是吸取水源熱泵機組的優點，并對水源熱泵室外水井系統回灌困難、維護量大，維護費用高，壽命短等這一系列弊端的改進后，所形成另一優良系統。它不但有水源熱泵系統的所有優點，而且還有效、巧妙地克服了水源熱泵的弊端。2)節能：地源熱泵能效比（COP 值；EER 值）高達 5.0 以上；空調運行費用比傳統中央空調可降低 40%-70%，是目前最節能的系統形式。3) 運行安全穩定可靠：不受環境氣溫的影

6、響；系統簡單，省去風冷冷凝器，冷卻塔等部件的維護工作，可穩定持續地供冷供熱。熱泵已有幾十年的歷史，其機組在國外已有 70 多年的用戶使用體驗。被證明確是高質量、長壽命的產品。機組使用壽命長達 25 年，地埋系統則至少可保證 50 年的使用壽命。4) 環保：系統全部為閉式循環；對大氣及環境無任何污染，而且對能源消耗極低，屬于綠色環保型裝置，符合目前我國能源、環保的基本政策。5) 地源熱泵空調系統是目前發達國家普遍采用的技術先進的、綠色節能空調系統,屬于高檔空調系統。6) 地源熱泵系統在管理上更能節省運行費，由于該機的自動控制水平高，服務臺上就可控制，操作方便，控制精確，節能顯著，同時又可大大節省

7、操作人員，基本上可實現無人值守。7) 初投資受當地地質條件影響較大，初投資一般偏高。舒適節能 相得益彰5第二部分、項目簡介第二部分、項目簡介一、項目概況一、項目概況本項目為北京某公司辦公樓中央空調工程，其中現有辦公樓面積 12000 平方米，熱力站則采用節能、環保地源或水源熱泵系統。空調負荷夏季取 90W/m2，冬季取 60W/m2，空調冷負荷 1080kw，熱負荷720kw。負荷采用指標法暫時估算，詳細設計時復算校正。二、設計理念二、設計理念根據本項目使用特點，工作期間辦公樓空調運行，所以冬季空調負荷較小，地埋系統夏季豁度較大，地埋系統可按冬季設計，可以減少系統容量，降低初投資。第三部分、空

8、調系統設計第三部分、空調系統設計一、設計依據一、設計依據采暖通風與空氣調節設計規范 （GB50019-2003） ；公共建筑節能設計標準(GB50189-2005)；給水用聚乙烯（PE）管材 （GB/T13633） ；地源熱泵系統工程技術規范 （GB50366-2005）簡明空調設計手冊地源熱泵工程技術指南 ，徐偉譯Installation Guide(IGSHPA-2005)； 2000 Design and Installation Standards(IGSHPA- 2005)；Grouting Procedures for GHP Systems(IGSHPA-2005)；Soil a

9、nd Rock Classification Field Manual(IGSHPA-2005)；Grouting for Vertical GHP Systems(IGSHPA-2005)；舒適節能 相得益彰6 業主提供初步資料等二、設計計算參數二、設計計算參數2.12.1 室外空氣設計參數室外空氣設計參數夏季室外氣象參數：大氣壓力： 100125pa空調室外計算干球溫度： 33.2 空調室外計算濕球溫度： 26.4 平均風速： 1.9m/s 冬季室外氣象參數大氣壓力： 102391pa空調計算溫度： -12空調室外計算相對濕度： 45%平均風速： 2.8m/s2. 2 室內設計參數室內設計

10、參數夏 季冬 季噪 音 參 數房 間 名溫度（）溫度（）(db)辦 公 間24-2720-2240衛 生 間26-2816-1845三、三、系統原理系統原理3.1 地源熱泵系統原理地源熱泵系統原理舒適節能 相得益彰7地源熱泵系統原理圖地源熱泵系統原理圖3.2 水源熱泵系統原理水源熱泵系統原理舒適節能 相得益彰8水源熱泵系統原理圖水源熱泵系統原理圖3.3 兩種系統差異兩種系統差異1、相同點：壓縮機工作原理相同，均符合“卡諾循環”和“逆卡諾循環”原理；逆卡諾循環冷機的制冷系數為：2112122TTTQQQAQ 要實逆現卡諾循環，必須有高溫和低溫兩個熱源 逆卡諾循環的效率只與高、低溫熱源的溫度有關，

11、而與工質性質無關。 提高效率的途徑是降低高溫熱源的溫度或提高低溫熱源的溫度。2、不同點：源側溫度不同，即 T1 不同，夏季：地源熱泵冷卻側溫度 T1為 1823，而水源熱泵為 1520。3、能效比：單純考慮源側水溫，水源熱泵系統比地源熱泵能效比高，考慮舒適節能 相得益彰9水源熱泵系統結垢、腐蝕的影響，水源熱泵機組與地源熱泵機組效率相當。四、末端四、末端設計設計4.14.1 室內負荷計算及末端設備選型室內負荷計算及末端設備選型辦公樓 12000 平方米，按 40 平方米/間估算，需要 300 臺 FP-8.0 風機盤管。4.24.2 末端投資估算末端投資估算序號序號設備名稱、型號設備名稱、型號單

12、單 位位數數 量量單價（元）單價（元）合價（萬元）合價（萬元）1風機盤管 FP-8.0臺3001000302水系統及安裝套1300000303風系統及安裝套120000020末端系統初投資合計（萬元）末端系統初投資合計（萬元）8080五、機房設計五、機房設計 5.15.1 地源熱泵系統機房設備選型地源熱泵系統機房設備選型序號序號設備名稱、型號設備名稱、型號性性 能能 參參 數數單位單位數量數量單價（元）單價（元）合價（萬元）合價（萬元）1水-水式地源熱泵機組制冷量：1080kw；制冷功率：175kw；制熱量：720kw；制熱功率：160kw；臺1700000702地埋側循環水泵流量：300m3

13、/h；揚程：20m；功率：30kw（一用一備）臺21500033負荷側循環水泵流量：180m3/h；揚程：32m；功率：22kw（一用一備）臺21000024全自動軟水器處理水量：1m3/h臺11000015負荷側膨脹水箱V=1 m3/h套150000.56地埋側膨脹水箱V=1 m3/h套150000.5舒適節能 相得益彰107閥、軟接、溫度計、壓力表、鋼管等輔助材料套1100000108機房設備、系統安裝套1500005機房系統初投資合計（萬元）機房系統初投資合計（萬元）9292注：機房設備用電最大用電量為注：機房設備用電最大用電量為 200kw。5.25.2 水源熱泵系統機房設備選型水源熱

14、泵系統機房設備選型序號序號設備名稱、型號設備名稱、型號性性 能能 參參 數數單位單位數量數量單價（元）單價（元）合價（萬元）合價（萬元）1水源冷熱泵機組制冷量：1200kw；制冷功率：192kw；制熱量：800kw；制熱功率：176kw；臺1750000752循環水泵流量：180m3/h；揚程：32m；功率：22kw（一用一備）臺21000023全自動軟水器處理水量：1m3/h臺11000014膨脹水箱V=1 m3/h套150000.55旋流除沙器套1150001.56閥、軟接、溫度計、壓力表、鋼管等輔助材料套110000107機房設備、系統安裝套1500005機房系統初投資合計（萬元）機房系

15、統初投資合計（萬元）9595注：機房設備用電最大用電量為注：機房設備用電最大用電量為 230kw（含潛水泵）（含潛水泵） 。六、冷熱源設計六、冷熱源設計6.16.1 地源熱泵系統地源熱泵系統地源熱泵系統冷、熱源為室外地埋換熱器。通過深埋在地下土壤中的 PE 管與地下土壤進行冷熱交換，并通過地源熱泵機組把這部分冷熱量供給室內。每個孔內埋設一對 U 型地耦管，所有的地耦管通過水平集、分管匯集，通過循環水泵進入熱泵機組，形成一個閉式系統。地耦管內充注中間介質水作為冷熱載體，中間介質在埋于土壤內部的封閉環路中循環流動，夏季通過土壤熱交換器向土壤散熱，冬季通過土壤熱交換器從土壤中吸熱，從而實現與土壤進行

16、熱交舒適節能 相得益彰11換的目的。該系統充分利用了地下土壤常年溫度保持恒定的特點，是目前所有空調系統當中最節能的系統，也是環保、節能、 “零”污染、 “零”排放的一種空調系統。地埋系統包括埋地換熱器及附件，循環水泵、補液器、過濾器、回填材料等設備。地埋管采用 DN32 規格的專用聚乙烯塑料管材。根據負荷量計算以及地質勘查資料，本工程需打 140 個深度為 100 米的地耦管孔，雙 U 型下管。地埋換熱系統初投資估算：序序號號材料名稱材料名稱規格型號規格型號單位單位數量數量單價單價( (元元) )合價合價( (萬元萬元) )1打井130m1400050702PE 管 32m64000851.4

17、3PE 管63200m40001564PE 管件、土方等套1500005地埋換熱器部分初投資（萬元）地埋換熱器部分初投資（萬元）132.4132.46.26.2 水源熱泵系統水源熱泵系統地埋換熱系統初投資估算：序序號號項目名稱項目名稱單位單位數量數量單價單價( (萬元萬元) )合價合價( (萬元萬元) )1水井（打井、下管、成井、下泵、井室）2 抽 4 灌口610602室外管線（直埋管、開挖、回填等）m12123配電m33地埋換熱器部分初投資（萬元）地埋換熱器部分初投資（萬元）7575七、投資匯總七、投資匯總系統分類系統分類末端投資末端投資（萬元）（萬元）機房投資機房投資（萬元）（萬元）冷、熱

18、源投資冷、熱源投資（萬元）（萬元）合計合計（萬元）（萬元）地源熱泵系統8092132304水源熱泵系統809575250舒適節能 相得益彰12第四部分、運行經濟分析第四部分、運行經濟分析地源熱泵系統是最近幾年快速發展的節能環保型空調系統，在工程實際應用中都獲得了很好的節能效果，下面通過詳細計算，分析采用地源熱泵空調系統與水源熱泵空調系統的年運行費用，分析比較其節能性。計算條件：電價：0.5 元/kw.h。夏季運行 120 天，運行時間為每天 8 小時。冬季運行 120 天運行時間為每天 12 小時。夏季冷負荷分布：根據 ARI 及國內統計負荷，夏季空調系統 70%以上的運行時間內，冷負荷為設計

19、負荷的 50%以下。每日按 8 小時運行時間計算部分，夏季制冷期為 120 天，共 960h，空調負荷率如下：34h 約為 88%，189h 約為 62.5%，497h 約為 40%，240h 約為 15%，折合為滿負荷運行時間為：3488%18963%149740%24015%=384h；冬季負荷計算時已考慮氣候等影響，故僅考慮使用系數 0.85。一、系統運行費用一、系統運行費用計算說明計算說明運行費用運行費用夏季功率 175kw+55kw,相當于滿負荷運行運行 384 小時，使用系數 0.85，電費 0.5 元/度。(175+55)*384*0.5=4.44.4 萬萬冬季功率 160kw+55kw,使用系數 0.85，電費 0.5 元/度。(160+55)*120*12*0.85*0.5=13.213.2 萬萬地源熱泵系統合計（萬元合計（萬元/ /年）年）17.