地源热泵中央空调可行性分析报告Word文件下载.docx
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摘自财建〔2006〕460号文件
“可再生能源建筑应用”是指利用太阳能、浅层地能、污水余热、风能、生物质能等对建筑进行采暖制冷、热水供应、供电照明和炊事用能等。
为促进可再生能源在建筑领域中的应用,提高建筑能效,保护生态环境,节约化石类能源消耗,国家对可再生能源建筑进行了专项资金补助。
可再生能源专项资金支持的重点领域:
(一)与建筑一体化的太阳能供应生活热水、供热制冷、光电转换、照明;
(二)利用土壤源热泵和浅层地下水源热泵技术供热制冷;
(三)地表水丰富地区利用淡水源热泵技术供热制冷;
(四)沿海地区利用海水源热泵技术供热制冷;
(五)利用污水源热泵技术供热制冷;
(六)其他经批准的支持领域。
1.3地源热泵对推动建筑节能所发挥的作用
据了解,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,而我国的建筑能耗约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。
目前我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米,其中80%以上为高耗能建筑;
既有建筑近400亿平方米,95%以上是高能耗建筑。
建筑的高能耗与世界性能源短缺的矛盾以及节能减排意识风靡全球使建筑节能成为全世界热点话题,在日益恶化的环境面前,人们环保意识逐渐超强,国家对环境质量的要求越来越高,建筑作为世界性高能耗大户,因此对建筑节能有更高的要求,各国都在建筑节能上做出积极努力。
2011年是“十二五”的开局之年,在节能减排的方针下,这个五年内国家对建筑节能提出更高的要求,地源热泵以其节能环保,运行低费用低等优势在建筑节能上发挥着越来越大的作用,地热能利用重点放在发展大型公建和居民的地源热泵空调系统。
地源热泵技术在中国从引进到大规模推广发展了十余年时间,截至2010年10月底在学校、医院等公共建筑领域应用面积已超过1亿平方米,地源热泵技术在国家大型主流建筑上得到了很好的利用,比如,2008年北京奥运会主体育场鸟巢就应用了地源热泵。
地源热泵三大优势促建筑节能
地热是一种可再生能源,可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物,它的发展速度非常快,上世纪80年代后期开始在世界范围内应用,近年来全世界每年以20%以上的速度高速增长。
地源热泵技术对建筑节能有突出贡献,因为地源热泵机组运行时,不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,环保效益显著,综合起来它有三大优点:
一是节能。
经行业专业人士测量得知,地表温度一年四季内保持在较适宜的10~20℃范围内,在温度较恒定的情况下,其全年的制冷量与制热量输出(能力)比较稳定,没有“逆反”效应,空调系统运行时使用的能耗将大大的降低。
其夏季的制冷效率EER与冬季的制热效率COP都相应要比空气源热泵系统高20%~40%。
比如,在冬天1千瓦的电力,将土壤或水源中4~5千瓦的热量送入室内。
在夏天,过程相反,因此地源热泵能够以最小能耗获得最舒适的环境。
二是环保。
地热能是一种可再生能源,在使用过程中,随时可以再生被利用,并且在使用中不产生任何废弃物,采用地源热泵技术将给建筑节能带来突出成效。
据制冷快报记者了解,16万平方米的采暖系统采用“地源热泵+冰蓄能”技术在每个采暖季可以从地下土壤中吸取约为1200万千瓦时的热量,折合标煤1500吨,可减排二氧化碳1320吨,二氧化硫、氮氧化合物70吨,粉尘15吨,在环境保护方面有着非常显著的效果。
三是费用低。
地源热泵虽然在建筑上要耗用一定费用,但是一旦建成,运行的费用相当低。
采用地源热泵系统可以被多方面利用,不仅能供暖而且可以提供生活热水,使用寿命一般在15年以上。
根据现有实际工程测算,如采用地下水式地源热泵,系统初投资约为每平方米在300元~400元,其中冷热源部分投资每平方米约220元,与采用国产冷水机组加锅炉式中央空调系统的初投资大致相同或略低,而在后期的使用中运行费用相当低,地源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比也可以减少40%以上;
与电供暖相比可以减少70%以上,它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%,比燃气锅炉的效率高出了75%。
1.4水源热泵系统原理图
(1)下图为水源热泵机组的基本工作原理图
第二章地源热泵与其他空调形式对比的优势
地源热泵系统与其他空调形式比较的优势:
(1)高效节能:
空气源热泵(热水机)是对着空气换热,缺点在于天气炎热或者寒冷最需要冷量或热量时效率反而下降。
地温一年四季基本恒定在17℃左右,略高于该地区平均温度1到2度,使得水源热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。
(2)节能省费用:
冬季运行时,COP约为4.5,即投入1KW电能,可得到4.5KW的热能,夏季运行时,COP可达6.0,投入1KW电能,可得到6.0KW的冷量,能源利用效率为电采暖方式的3-4倍;
并且热交换器不需要除霜,减少了结霜和除霜的用电能耗。
比常规空气源热泵节能50%左右。
(3)环保:
供热时没有燃烧过程,避免了排烟污染,供冷时(若需供冷)省了冷却塔,避免了噪音及霉菌污染。
(4)舒适:
因为地源热泵机组供冷暖时都是通过冷热水经风机旁管(或地板管、墙埋管)交换完成的,所产生的冷气和暖气(或辐射热)比常规空调的要更柔和的多,不易感冒。
(5)节省占地面积:
省去了冷却塔、锅炉及与之配套的煤棚和渣场,节省了土地资源,产生附加经济效益,并改善了建筑物的外部形象。
(6)安全:
无燃烧设备,从而不存在爆炸、失火和中毒的隐患。
(7)机组寿命长:
热泵机组长期在良好的低温井水(17℃)工况下进行热交换工作,可大大延长机组寿命,热泵机组正常使用寿命可达30年。
(8)一机多用:
地源热泵系统可供暖,制冷,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替代锅炉加空调的两套装置或系统。
地源热泵中央空调系统目前在我国发展较快、使用普遍为建设部重点推荐空调方式。
第三章技术方案设计
3.1工程概况
蓝天星港项目位于河南省郑州市位于商务外环东南部,北部为熊儿河路,紧邻熊儿河。
本项目共含有三种类型的建筑:
住宅、办公和商业建筑,其中还有两层的地下室,地下室的主要用途为车库和设备间,项目的建筑面积详情见下表:
序号
建筑功能
建筑面积(㎡)
备注
1
住宅
91501.32
整个项目基地面积21726.12㎡
2
办公
106150.8
3
商业
9333.22
4
地上部分合计
206985.34
5
地下室
40565.14
6
总计
247550.48
根据甲方需求,本项目建筑面积暂按10万平方米计算。
本方案暂只考虑住宅部分空调需求,结合现场实际情况,室外埋管位置受限,所有埋管均布置在地下室内。
3.2水文地质条件
郑州市位于黄河冲积平原,沉积了巨厚的松散堆积物,不同程度的发育了多层砂层和松散的粉土层,储存着丰富的孔隙水,构成全区地下水富水层段。
浅层地能利用的自然条件良好。
地下水水温、水质均十分适合浅层地能的开发应用。
为利用水源热泵技术的地温热泵中央空调的发展提供了有利的先天性条件。
郑州市地表浅层广泛分布第四系松散物,堆积物中的各类砂层中赋存有较丰富的地下水,150-200m以上称之为浅层及中层地下水。
浅层及中层地下水均位于年恒温层以下,温度16℃-19℃,为人体感觉较舒适的温度。
该层地下水埋藏浅、易开采。
郑州市恒温带深度一般10-20m,年恒温带温度16℃-17℃。
其富水性及水文地质剖面见图3。
图2郑州市浅层水文地质图
根据我市气象、水资源、土壤资源情况,说明我市气候条件适宜,地表水及地下水资源丰富,土壤结构良好。
地温随深度呈线性变化,相对于大气温度的全年的大幅度的变化,土壤温度全年波动较小且数值相对稳定,热泵系统可利用地下不低于30m深、温度既不低又不髙的恒温带作为热泵系统“源”的地下环境,确保了热泵的高效、稳定、和可持续地运行。
因此具备大范围推广应用地源热泵的资源条件。
3.3设计依据
《采暖通风与空气调节设计规范》(GB500019-2003)
《民用建筑热工设计规范》GB50176-93
《通风与空调工程质量验收规范》(GB50243-2002)
《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》(GB50242-2002)
《工业管道工程施工及验收规范》(GBJ50235-97)
《建筑安装工程质量检验评定统一标准》(GBJ300-88)
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005版)
《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)2009版
《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇》暖通空调.动力2007
《全国民用建筑工程设计技术措施》暖通空调.动力2009
《河南省公共建筑节能设计标准实施细则》(DBJ41-075-2006)
国家及地方有关现行使用的建筑安装工程的设计、施工及验收规范,业主对本工程的有关意见及要求。
3.4冷热负荷计算
本项目采用土壤源热泵系统供暖和制冷,空调末端系统采用风机盘管。
2.2.1室外空气计算参数:
夏季空调室外计算干球温度:
35℃。
夏季空调室外计算湿球温度:
27.5℃。
冬季空调室外计算干球温度:
-5.7℃。
2.2.2空调房间的设计参数
空调负荷计算依据和标准:
住宅卧室、客厅、餐厅夏季室内温度26~28℃,冬季室内温度18~20℃;
新风量按自然进风计算;
住宅夏季空调按70%同时使用率计算。
2.2.3冷热负荷估算及热水负荷计算
根据甲方要求,本项目建筑面积暂按10万平方米计算。
住宅均按《居住建筑节能标准》计算围护结构计算传热,住宅夏季空调空调冷指标55w/m2,冬季空调住宅热指标40w/m2。
建筑面积
冷负荷指标
(w/m2)
热负荷指标
总冷负荷
Kw
总热负荷
100000㎡
55
40
5500
4000
热水负荷:
热水负荷标准按180L/(户*天),按600户计算,热水每天负荷最大需求为108m³
,热水全天所需热负荷为5651kw,全天所需热水按照12小时制备完毕,生活热水每小时排热量为471kw。
2.2.4空调冷热源
空调冷热源采用土壤源热泵,机组设在建筑地下室地源热泵机房内。
主机容量考虑室外、室内管网损失及设备衰减等因素。
主机夏季空调冷冻水为7/12℃,冬季空调循环热水为45/40℃,全年每天24小时热水。
主机房设置在负荷中心,为防止噪声、振动影响,主机房应考虑降噪措施。
3.5系统原理图
1、土壤源热泵冬季制热原理图见图1:
图1冬季制热原理图
2、土壤源热泵夏季制冷原理图见图2
图2夏季制冷原理图
3.6地埋管取能系统设计方案
地埋管取能系统是地源热泵系统的重要组成部分,是地源热泵系统能否安全、稳定、可靠、经济运行的根本保证。
1)取能系统估算依据
根据本项目地埋管热响应试验报告,计算依据如下:
制冷散热运行工况时,地源热泵地源侧的进出孔温度控制在35℃/30℃,在确保钻孔回填质量的条件下,双U埋管单位长度钻孔释热量估算值为61.9w/m;
供暖取热运行工况时,地源热泵地源侧的进出孔温度控制在4℃/8℃,在确保钻孔回填质量的条件下,双U埋管单位长度钻孔取热量估算值为45.8w/m;
2)埋管数量计算
设计参数:
夏季设计总冷负荷为:
5000KW;
冬季设计总热负荷为:
4000KW,热水负荷为:
471kw。
●地埋管夏季总释热量计算
总释热量计算如下:
夏季总释热量=总冷负荷+机组输入功率-热水负荷
=5500KW+916KW-471kw≈5945KW
●地埋管冬季总吸热量计算
总吸热量计算如下:
冬季总吸热量=总热负荷-机组输入功率+热水负荷
=4000KW-833KW+471kw≈3638KW
●地埋管的总长度计算及钻孔数量确定
埋管设计双U单位每延米长度换热能力估算为夏季65W/m,冬季45W/m,冬、夏季设计总负荷计算埋管总长度:
夏季地埋管总延米:
5945KW×
1000÷
61.9W/m=96042米
冬季地埋管总延米:
3638KW×
45.8W/m=79432米
地埋管换热器系统安全系数取1.1则有效取能延米数为:
夏季96042m×
1.1=105646米
冬季79432m×
1.1=87375米
有效取能井深按130米计算,则打孔数目为:
夏季105646m÷
130m/孔≈812孔
冬季87375m÷
130m/孔≈672孔
取能孔按冬季取能孔数量设置,夏季极端天气,不满足部分冷负荷由冷水机组+冷却塔补充。
因此本项目地下换热器以满足制热需求设计,地下换热器总口数为672孔。
3.7主要设备选型设计
1)主机设备选型:
选用三台螺杆式土壤源热泵机组与一台螺杆式冷水机组相搭配,机组均为顿汉布什品牌;
三台螺杆式地源热泵机组型号为:
一台WCFXHP73G,一台WCFXHP27SG及一台WCFXHP27SGNN(全热回收型);
一台螺杆式冷水机组型号为WCFX27S。
机组主要技术参数见下表:
设备名称
规格型号
数量
品牌
螺杆式
地源热泵机组
WCFXHP81G
制冷量:
2834kw
制冷功率:
429.8kw
制热量:
3175kw
制热功率:
657.1kw
1台
美国
顿汉布什
WCFXHP27SG
910kw
140.5kw
1022kw
213.7kw
全热回收型
WCFXHP27SGNN
热回收量:
1044KW
热回收时制冷量:
831KW
213.3KW
冷水机组
WCFX27S
879kw
功率:
159.5kw
2)运行情况概述:
夏季制冷:
最高负荷四台机组全部投入运行,总制冷量为:
5454KW,可满足建筑制冷需求;
冬季制热:
开启两台机组WCFXHP81G和WCFXHP27SG,总制热量为4197KW,可满足建筑制热需求;
低负荷运行:
过渡季节及前期小区入住率较低时,可仅开启一台小机组WCFXHP27SG用于空调制冷制热;
生活热水:
一台WCFXHP27SGNN全热回收型地源热泵机组夏季在为建筑供冷时,冷凝废热可免费提供生活热水;
冬季本机组可作为热水机专门制取生活热水。
3.8空调末端系统设计
空调末端采用风机盘管系统,新风按自然换气考虑。
风机盘管采用暗装卧式,局部吊顶内,尽量减少和降低吊顶内空间,减少影响建筑装饰。
风盘不能自动排气,应在吊顶预留检查口和及时排气。
风机盘管设置三速开关控制,并设置计量等节能系统。
空调立管安装尽量少影响交通和装饰的户外楼梯间、水管道井内。
在入户管安装水过滤器(40目)、锁闭阀、平衡阀(SPF15-10)等入户管理、调节装置。
每栋建筑入口处安装水过滤器(40目)、锁闭阀、平衡阀(SPF45-16)、能量表等入口装置,空调运行时应反复调试均匀。
第五章设备制造商介绍—顿汉布什
5.1公司简介
顿汉布什,1894年成立于美国,已有百年的悠久历史,是专业生产暖通空调和制冷设备的跨国集团公司。
现代顿汉布什公司成立于上世纪五十年代,是由C.A.DUNHAM公司(成立于1894年)、BUSH公司(成立于1906年)、BURUNER公司(成立于1906年)经资源和技术整合而成。
20世纪六十年代,顿汉布什公司革命性地将螺杆技术引入暖通空调领域,由于它的高效可靠,顿汉布什的压缩机经常被仿效,却无可比拟。
至今公司仍然拥有包括全封闭螺杆技术在内的48项世界专利,雄居世界螺杆压缩机技术之巅。
顿汉布什携其在制冷空调业百年的经验,以其雄厚的技术实力及先进的管理理念,在世界各地建立了众多的生产基地,分布在美国西哈特福德、马来西亚吉隆坡、英国哈文、中国烟台等地;
另外,在美国、英国、马来西亚、新加坡、印度、巴西、南非、泰国、中国等许多国家设有分公司,其销售网络遍及世界各地。
顿汉布什—跨越三个世纪的空调专家
1894年,顿汉布什公司成立于美国
1935年,成立英国MORDEN工厂
1948年,成立美国WESTHARTFORD工厂
1950年,第一次将满液式技术工业用低温技术应用于工商业领域
1960年,第一台螺杆压缩机/第一项螺杆压缩机专利/第一台离心机
1991年,英国HAVANT工厂
1995年,中国烟台工厂
1998年,马来西亚KAJIANG工厂
2007年,全球战略/DB新工厂/研发中心/印度工厂
烟台顿汉布什工业有限公司
1995年,顿汉布什和烟台冰轮集团合资建立了烟台顿汉布什工业有限公司。
烟台冰轮集团成立于1956年,国有独资企业,国家一级企业,生产了国内第一台螺杆压缩机,目前已发展成为国内最大的螺杆压缩机制造基地,冰轮集团是中国制冷空调设备的重要生产基地,国内制冷空调业第一批上市公司,正是这样,两家都具有雄厚底蕴的集团公司,进行了强强联合,成立了烟台顿汉布什工业有限公司。
烟台顿汉布什工业有限公司以其先进的管理模式、严格的质量管理和控制程序、完善的售后服务依靠素质的专业队伍和先进的生产设备,沿袭顿汉布什集团统一的国际生产标准,享用集团最新的技术成果,结合中国市场的需要,开发生产了一系列适合中国市场的空调产品,产品因此广受赞誉。
●烟台顿汉布什工厂和办公楼
以下图片是顿汉布什办公楼,以及办公楼内部绿化成花园的建筑中庭。
办公场所的整洁与否是对于一个企业管理水平最基本的体现和最直观的反映。
同时,良好的办公环境有利于提高员工的生产效率和责任意识。
●顿汉布什严格的5S管理
5S管理起源于日本,是精益管理的基础也是最重要的环节,其管理的对象是现场的“环境”,它对生产现场环境全局进行综合考虑,并制订切实可行的计划与措施,从而达到规范化管理。
顿汉布什烟台工厂自成立以来,不论是生产现场还是办公区域,一直严格奉行着5S管理的方针和办法,将产品的精益制造和品质管理做到极致。
`严格的制造工艺和苛刻的质量管理
作为空调、制冷行业最为知名的制造商,对于工艺要求和质量控制,顿汉布什一贯是苛刻的。
从来料、到制造过程,再到产品装配完毕的成品性能测试,我们不仅仅遵照国家或国际标准,关键环节和工序,我们的工艺要求和质量检验标准甚至远高于国家标准。
●顿汉布什的愿景
顿汉布什致力成为暖通及制冷空调设备市场高附加值解决方案的全球领先供应商
●顿汉布什的使命:
顿汉布什致力于从客户的角度出发打造核心产品,以此为客户提供超其期望的解决方案,从而为客户创造卓越的价值。
●顿汉布什核心价值观:
完美品质源于精心
烟台顿汉布什系列产品
顿汉布什烟台工厂拥有雄厚的技术力量
●工厂设有独立的研发部门,专职研发人员80多人,工程师经常到美国、英国及马来西亚进行培训和技术交流;
●顿汉布什新全球的技术资源共享,使我们在技术上始终与世界保持同步,并参与全球的战略研发任务
●经过16年的努力,烟台顿汉布什工业有限公司产品,可以返销美国、欧洲和东南亚。
●顿汉布什烟台工厂获得高新技术企业认证;
顿汉布什烟台工厂拥有先进的加工设备
为了保证产品的加工质量,提高产品加工过程中的自动化和标准化程度,工厂投巨资购置了大批先进的加工设备,包括:
日本的高精度AMADA数控机床、英国Horoyd高精度精磨加工中心、德国三坐标测量仪、德国EISENMANN静电粉末喷涂生产线等。
烟台顿汉布什烟台工厂拥有世界领先的检测手段和设备
检测作为质量管理体系中最重要的一环,体现着我们的质量意识和负责任的态度。
我们严格按照国内外最新质量检测标准,对生产的每台机组进行全工况性能测试;
为保证公司生产的每台机组均达到设计要求,顿汉布什公司的每台机组出厂之前,均要进行两次不少于24小时的测试,只有两次检验均合格,机组才可以出厂。
●水冷冷水机组检测台——2500/1500/1100/600RT
●水冷低温机组测试台——650RT
冷水机组测试台中心,全套引进美国先进设备,并通过了美国空调制热制冷协会(AHRI)认证。
●AHRI认证证书
大型风冷冷(热)水机组性能试验室及综合性能实验室,通过了国家压缩机制冷设备质量监督检验中心的认证。
测试台及认证证书
顿汉布什的质量方针
顿汉布什烟台工厂拥有密集的售后服务网络
专职售后服务人员260多人,分布在全国各地,确保您在第一时间得到最专业最优质的服务。
全国各地办事处下设售后服务机构,配备专业服务人员、专用工具及常用零配件,接到电话2小时内予以答复,4-6小时赶到现场。
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