某园林住宅小区中央空调系统建设项目可行性研究报告Word下载.docx

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供热系统建设单位和房地产开发商；

设计院及其它技术支持单位。

某园林住宅小区坐落于黄林市（详见附图）

该小区总占地面积13.47公顷，总建筑面积约194000平方米（包括地下和其它非营业性设施），其中住宅有多层和高层建筑，配套公建有幼儿园、商场、酒店、地库等。

项目总投资约为4～5亿元，主要包括：

征地及建筑物、中央空调系统（含冷热源、热力管网、室内空调末端装置和生活热水供应等）的投资和建设。

该项目分两个阶段完成，其中：

一期工程建设规模为100000平方米，建设期为2004年3月～2005年；

二期工程建设规模为94000平方米，建设期为2005年～2006年。

该项目由XXXXX置业有限公司投资建设。

公司已经承诺，愿意在建设部、XX银行及XX项目办的领导下，组织实施某园林住宅小区项目，为我国供热改革和建筑节能事业做出一定贡献，并通过此项目提升企业自身的技术和管理水平。

1.3主要研究内容及任务来源

1.3.1主要研究内容

某园林住宅小区中央空调系统是该住宅建设项目的重要配套工程。

本报告将在分析、研究、论证和比选的基础上，提出一个技术先进、投资和成本相对合理、节能和环保效益显著、风险较小的中央空调技术方案。

主要研究内容包括：

分析研究项目资源供应情况；

比选空调技术（含冷热源、热力管网、室内末端装置、生活热水供应及相应的控制和计量方案）；

预测投资和成本；

分析评估项目节能和环保效益及可能的风险。

1.3.2任务来源

黄林市供热节能开发中心与XXXXX置业有限公司签订的技术咨询协议。

（详见附件）

1.4研究方法及原则

在国际和国内专家的支持下，本研究将采取包括调研、设计、比选、论证、修改完善等过程的“开放式”研究方法，以期达到最好的经济和社会效益。

在研究过程中，将坚持“以人为本，节能和环保优先，兼顾技术先进，经济合理，适度超前”的原则。

按国家相关改革规定的范围，项目经费由建设单位自行解决。

这样可以保证项目具有较好的推广和示范作用。

第二章某中央空调系统冷、热源初步方案

2.1城市供热现状及发展思路

2.1.1城市供热现状

经过二十多年的努力，XX城市供热从无到有并在供热规模、集中供热普及率、供热技术和管理水平等诸多方面都取得了长足发展。

截止到2002年底，XX中心城区现有建筑面积11147万㎡，供热面积为8126万㎡（含公建和住宅），热负荷约为5363MW。

在现有供热面积中，区域燃煤锅炉房供热面积为6378㎡，占总供热面积的78.49%；

热电联产供热面积为1207.5㎡，占总供热面积的14.86%；

地热井供热面积为452万㎡，占总供热面积的5.56%；

燃油、燃气供热面积为88.5㎡，占总供热面积的1.09%。

XX中心城区供热普及率已达72.90%，集中供热普及率为72.10%（含地热井供热）。

XX中心城区现有的主要热源供热能力为8465MW，其中XX第XXXXXXX等三个热电厂的供热能力为1241MW（XXXXXXXX热能力为270MW，但目前还不具备向中心城区供热的能力）；

437座区域锅炉房供热能力为6674MW；

现有182眼基岩地热水井供热能力约为280MW。

需要特别指出的是，为改善XX中心城区大气环境质量，未来几年将有662台14MW以下的燃煤锅炉需要拆除，预计减少供热能力2834MW。

所以，XX中心城区的供热能力已基本饱和。

2.1.2发展XX城市供热的工作思路

以煤为主的供热能源消费结构和小容量燃煤锅炉居多、热电联产和清洁能源供热比例较小的供热现状，是造成冬季采暖期XX中心城区大气污染严重、空气质量差的主要原因。

所以，为保护环境、改善和提高大气环境质量，保障人民群众健康，促进经济和社会可持续发展，2002年XX制定并出台了《大气污染防治条例》，并要求：

1）2002年9月1日以后，外环线内（即中心城区）不允许新建燃煤锅炉房；

2）逐步拆除市内小容量燃煤锅炉，其原有热用户并入供热规划热网；

3）在集中供热辐射不到的边缘地区，或其热网已满负荷运行的新建建筑，只能考虑利用电、燃油、燃气、地热等洁净能源供热。

面对日益严重的环保压力和供热需求与供应间的突出矛盾，为实现可持续发展的战略目标，XX提出了“以热电联产为主，区域锅炉房为辅，清洁能源供热作为有效补充”的发展城市供热工作思路，具体内容包括：

1）以供热体制改革为突破口，全面推动建筑节能工作上水平，降低既有和新建建筑的采暖能耗，提高现有供热系统能效。

2）建立和完善供热投资和建设机制，本着量力而行、适度超前的原则，在中心城区周围扩建或新建几座大型热电厂和区域锅炉房。

3）扩大高效、清洁供热技术的应用范围，鼓励电、天然气、地热等清洁能源供热，完善供热体系。

2.2某项目可选择的几种中央空调冷、热源方案

经过详细的市场需求调研，项目投资建设单位——XXXXX置业有限公司认为，建设供暖、制冷和生活热水供应的生态性高档住宅小区，具有较强的市场需求潜力。

因目前城市热网规划还没有覆盖到该小区，所以某小区要自行建设冷、热源。

可选择的中央空调系统冷、热源方案如下：

Ø

燃煤锅炉冬季供热、冷水机组夏季供冷。

电供热+电制冷：

采用电热锅炉或电辐射采暖实现冬季供热；

压缩式冷水机组或吸收式溴化锂制冷机组实现夏季供冷。

燃气或燃油供热+电制冷：

采用燃气或燃油锅炉实现冬季供热；

冷水机组实现夏季供冷。

吸收式制冷型燃气或燃油直燃机：

采用直燃机实现一机冬季供热、夏季供冷。

热泵系统：

可采用水源、空气源热泵系统，以燃气或电力为动力实现冬季供热、夏季供冷。

在冷、热源选择上，主要考虑其技术经济性、可操作性、运行稳定性和本项目着重要求的环保性。

从经济性分析，利用燃油、燃气和电能供热和供冷，运行费用较高。

按照我市现行能源价格估算，在相同条件下，燃气或燃油供热成本要比燃煤锅炉供热高二倍以上，电直接供热成本更是高出三倍以上。

采用低温地热水直接供暖，既受当地地热水温度的限制，又无法用一套系统解决用户夏天集中空调制冷的问题。

采用燃煤锅炉供热、冷水机组供冷环保性差。

相对而言，对需集中供热和供冷的高档住宅小区，热泵系统是较为合适的选择方案。

热泵技术是一种高效清洁能源供热技术，其显著的节能环保特性已逐步被人们所认识。

在条件适合的地区或范围内，这项技术具有良好的经济效益和广泛的发展前景。

2.3热泵技术

2.3.1热泵的概念和工作原理

热泵空调是通过消耗一部分高品位能源，高效利用可再生低品位能源的集供热、制冷为一体的空调系统。

按所利用的低品位能源可分为土壤地源热泵、水源热泵、空气源热泵等。

而水源热泵又可分为利用江、河、湖、海等的资源地表水源热泵和利用地下水资源的地下水源热泵两大类。

本质上热泵与制冷机原理是相同的，冬季供热时是以冷凝器放出的热量来供热。

其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R407）循环反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热或制冷功能。

在此过程中，热泵的压缩机需要一定量的高位能驱动，蒸发器吸收低位热能，经过热泵，能输出可利用的高位热能，在数量上是其所消耗的高位热能和所吸收低位热能的总和。

热泵输出功率与输入功率之比称为热泵性能系数，即COP值（CoefficientofPerformance）。

以地下水作为冷、热源的水源热泵供暖空调系统，冬季从地下水吸收热量，夏季向地下水放出热量，向建筑物供冷供热。

制冷时，地下水作为冷却水，流经冷凝器，带走热量，温度升高后，排至回水井；

空调系统循环水流经蒸发器，温度降低后，送至空调系统的末段装置（如室内风机盘管）。

取暖时，地下水作为热源，流经蒸发器，释放热量，温度降低后，排至回水井；

空调系统循环水流经冷凝器，温度升高后，送至空调系统的末段装置。

图2-1是地源热泵空调系统的示意图。

利用地下水作为冷、热源的水源热泵对地热井的深度和井间距离有一定要求，并且利用其能量后必须全部回灌。

图2-1水源热泵空调系统示意图

2.3.2水源热泵的特点

1）属可再生能源利用技术

水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

地下水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量，是一个巨大的动态能量平衡系统。

这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。

所以说，水源热泵是一种清洁的可再生能源技术。

2）高效节能

与锅炉房和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的节能优势。

锅炉供热只能将95%-99%的电能或70～90%的燃料内能转化为热量供用户使用。

水源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；

据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。

3）运行稳定可靠

地下水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的空调冷、热源。

地下水温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性，不存在空气源热泵的冬季低温运行效率低、除霜难等问题。

4）环境效益显著

水源电动热泵使用少量电能，就可以挖掘大量常规不能被利用的低品位热能，是一种真正的节电设备。

但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。

所以节电就意味着减少污染。

热泵的制冷剂，可以采用R134A、R407C和R410A等替代工质，不会破坏大气臭氧层。

由于水源热泵机组的运行没有任何污染，不需要堆放燃料废物的场地，因此可建造在居民区内，且不用远距离输送热量。

5）一机多用，应用范围广

水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用。

特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点。

不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资，可广泛应用于住宅、宾馆、商场、办公楼、学校等建筑的采暖和空调。

6）运行自动化程度高

水源热泵机组自动控制程度高，维护管理简单方便，使用寿命可达到20年以上。

2.3.3国内外水源热泵的发展

热泵空调系统在国外已普遍应用于建筑空调，技术已经比较成熟。

1998年美国商业建筑中水源热泵系统已占空调总保有量的19％，其中新建筑中占30％。

美国水源热泵工业已经成立了由美国能源环境研究中心（Energy&

EnvironmentalResearchCenter）、美国地下水资源联合会（NationalGroundWaterAssociation）、爱迪生电力研究所（EdisonElectricInstitute）及众多水源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员组成的美国地源热泵协会。

荷兰从事地下水储能技术研究和开发多年，从地质勘探、井的设计、成井、系统集成到系统的运行和监控具有一套专用的技术，从根本上解决了井的堵塞现象，灌抽比达成100%，技术已相当成熟。

地下储能技术在荷兰飞速发展，被很多大型建筑如政府机关（环境能源署大楼、外交部大楼等）、公共设施（体育馆、菲利浦技术展示中心、博物馆、国家图书馆、医院）及大型工厂采用。

至今，该国已完成200多个大型的工程项目，积累了大量的经验。

而第一个项目到现在也已有20年历史。

这项技术已成为荷兰政府推崇的成熟的环境保护技术之一。

它一方面达到了建筑节能的目的，另一方面，又实现了地下含水层可持续利用。

我国的业内人士在学习国外先进技术的同时，不断地进行实践，热泵机组的一些技术问题已经基本解决。

打井技术和成井工艺也有了大幅度的提高。

应该说，经过几年的推广应用，XX对热泵特别是地下水源热泵空调系统的技术已基本掌握。

并且，随着人民的生活水平不断提高，广大市民对冬夏季热舒适提出了要求。

这些都为热泵在我国的发展奠定了基础和提供了良好的机遇。

2.3.4XX发展热泵的优势条件

就地理位置而言，XX的气候条件更有利于发展热泵。

XX的气候特征是冬寒夏热。

一般来说，我国冬季要比同一纬度全球平均温度低，而夏季则比同纬度平均温度高，如XX与相应纬度的华盛顿比较，XX一月和七月的平均温度为-4.2℃和26.7℃；

而华盛顿为0.7℃和24.0℃。

和西欧比较则寒暑相差更大，如XX与同纬度的里斯本比较，里斯本一月平均温度为10.8℃，高于XX15℃，七月份平均温度21.8℃，低于XX约5℃。

由此可见，为了改善人们的居住条件，XX地区更应在公、民用建筑中进行采暖和空调。

为了说明XX地区更适于用热泵进行冬天采暖和夏季空调，今以空气—空气供热/制冷型电动热泵用于某公用建筑为例进行分析，热泵的某些参数见表（2-1）。

由表（2-1）看出，我国东北地区，冬季严寒，夏无酷暑，与室外温度有关的冷热负荷差异甚大。

若考虑全年空调，这类地区的供热/制冷型热泵应设计成供热型；

在长江流域以及华南地区则出现相反的情况。

该地区冬季很短，且平均气温较高，供热/制冷型热泵应以夏季冷负荷作为热泵选型的依据。

XX地区的地理位置和气候条件适中，冷热负荷比大致相当，使用供热/制冷型热泵对建筑物全年空调极为有利。

空气-空气供热/制冷型热泵的一些设计参数表2-1

地区

平均温度（℃）

热泵工况（℃）

供热/制冷热泵性能系数

冷热负荷比

冷/热

采暖通风天数

备注

冬

夏

一月

七月

tn

tw

tn'

tw'

ε

φ

哈尔滨

-20.1

23.3

18

-26

22

27

4.57

2.09

0.36

179

50

采暖

天津

-4.2

26.7

-9

30

4.13

2.94

0.97

120

90

采暖空调

上海

3.4

27.1

2

32

3.87

3.05

1.68

62

110

广州

13.6

28.2

7

31

4.01

8.13

180

空调

注：

表中tn、tw、tn'

、tw'

分别为室内、外设计温度参数，ε为夏季制冷系数，φ为热泵制热系数

上例热泵的热源是空气，如能利用低温热源（井水、低温余热、低温地热水、电厂冷却水等），则热泵性能系数还可以大加改善。

所以说，XX是非常适合应用热泵，特别是水源热泵空调系统的地区。

2.4.地热水资源状况

2.4.1XX地热水资源

XX蕴藏丰富的低温地热资源，适宜于作为城市建筑物冬季采暖的热源。

由于地热供热站占地面积小、运行费用低、资源综合利用率高、资金回收快。

同时，采用地热水回灌技术不会对环境造成热污染，所以地热供热已越来越受到人们的关注。

在二十世纪八十年代前，开发利用的地热水储层浅，水温低，用途单一，大部分用于工业用水和农业灌溉（占总量的73%）。

进入八十年代后，开采层位由第三系转向基岩热储，采出的地热水温度最高可达97℃，多用于供暖，并且由单一用途转为综合利用，逐步发展为地热供暖、工业洗涤、农业温室、水产养殖、医疗保健、旅游康乐和饮用矿泉水等综合利用。

据统计，XX中心城区现有基岩热水井182眼，供热面积452万㎡，无论开发总量还是开发规模在全国都是领先的。

2.4.2某项目地热水资源状况

1）地热地质构造及地层

某园林小区位于新华夏系构造体系第二沉降带沧州隆起北部，XX断裂以西，大成断裂北端，处于海河断裂和XX断裂的交汇地带，基岩埋深1300米左右，由石碳二迭系地层构成，下伏有奥陶系碳酸岩地层。

基岩之上依次为第三系明化镇组半胶结砂、淤泥岩、第四系粉细砂层。

2）含水层组及水文地质特征

⑴第四系含水层

第四系孔隙地下水含水层以粉细砂为主，偶有中砂，与粘性土呈交互状。

该区咸水层底界埋深70m，其下为淡水承压含水系统，划分为四个含水组。

Ⅰ组：

底板埋深70m，含有粉砂层，厚15-16m，矿化度6000mg/L，水温14-15℃，水量50-60m3/h。

Ⅱ组：

底板埋深250m，含有粉砂层七层，厚28-32m，单位出水率0.13-0.20m3/h·

m·

m，水质为HCO3-Na型，矿化度860.6mg/L，水温17-18℃，水量60-80m3/h。

Ⅲ组：

底板埋深350m，含有粉砂层四层，厚29-35m，单位出水率0.15-0.18m3/h·

m，水质为HCO3-Na型，矿化度861.85mg/L，水温20-22℃，水量60-80m3/h。

Ⅳ组：

底板埋深450m，含有粉砂层，厚23-27m，单位出水率0.15-0.17m3/h·

m，水质为HCO3-Na型，矿化度700.0mg/L，水温23-25℃，水量60-80m3/h。

Ⅴ组：

底板埋深630m，为新第三系明化镇组，含有粉细砂岩六层，厚35-42m，单位出水率0.10-0.15m3/h·

m，水质为HCO3-Na型，矿化度696.9mg/L，水温27-32℃，水量60-80m3/h。

某地处非地热异常区，地温梯度＜3℃/百米，第四系含水层组水温最高不过26℃。

除第一承压含水组为咸水外，第二承压含水组及以下各组地下水水质为低矿化度重碳酸钠型淡水，各层组水质详见下表：

第二至第五含水组地下水主要成分

含水组

总硬度

CaCO3

矿化度

mg/L

氯化物

硫酸盐

氟化物

PH值

水化学

类型

二

60

860.6

65

70

3

8

HCO3-Na

三

861.85

85

3.5

8.4

四

700

55

2.8

8.5

五

696.9

45

从上表可以看出，该地区各含水层组水化学成分除氟化物超标外，均符合饮用水标准。

没有对碳钢腐蚀的成分存在，完全符合水源热泵空调系统使用。

⑵上第三系馆陶组

上第三系热储层在本区发育稳定，顶板埋深450m左右，底板埋深1300m，上部为明化镇组，下部为馆陶组。

馆陶组含砂砾岩和砂岩，厚40-50m，水温46-50℃，水量60-80m3/h。

⑶奥陶系热储

该区位于海河断裂和XX断裂的交汇地带，奥陶系岩溶裂隙发育，预计顶板埋深1750m，可设计2300m深的地热井，预计单井出水量230m3/h，水温60℃，水质为SO4·

Cl-Na型，矿化度5480mg/L，具有强腐蚀性。

3）某地域地热开发及利用现状

某及附近地区地热资源开发强度较小，地热井主要集中在市区，开采的热储层有明化镇、馆陶和奥陶系。

工作区及附近地区共有地热井18眼，不同热储地热井数量及基本情况见下表。

邻近区域地热井基本情况

序号

井号

成井时间

井温

热储层

开采量

静水位埋深

年降速率

1

BC-05

1999

明化镇

33

HB-03

46

馆陶

41.06

HB-01

1982

48

25.3

4

NK-10B

1993

52.3

奥陶

126

24.31

5

NK-05

1981

56.79

2.85

6

NK-02

51

47.7

3.86

2.7

NK-01

66

NK-14

1996

63

160

12.3

9

NK-07

1990

43

52

74

10

NK-03

1994

47

94

72

11

HX-02

1987

49

89.5

72.25

12

HX-18

1986