土壤源热泵空调系统在商业和公共建筑的应用_精品文档.ppt
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BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTEBEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE土壤源热泵空调系统在商业和公共建筑中的应用GeothermalHeatPumpforSpaceHeatingandCoolingBEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE内容Contents土壤源热泵复合系统的应用商业和公共建筑耗能现状土壤源热泵系统发展趋势土壤源热泵系统经济技术分析土壤源热泵系统设计与施工BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE商业和公共建筑能耗现状商业和公共建筑能耗现状l1、各类大型公共建筑的单位建筑面积全年耗电量为各类大型公共建筑的单位建筑面积全年耗电量为100-350kWh,是城镇住宅单位面积用电量的是城镇住宅单位面积用电量的10-15倍倍l2、空调、照明和动力设备的能耗占到建筑能耗的、空调、照明和动力设备的能耗占到建筑能耗的80%左右,其中空调系统占左右,其中空调系统占35%以上,用于补偿围护结以上,用于补偿围护结构传热耗能、处理构传热耗能、处理新风、空调设备用电,采暖、制新风、空调设备用电,采暖、制冷能耗是欧洲发达国家的冷能耗是欧洲发达国家的3-4倍倍l3、目前占总建筑面积不到、目前占总建筑面积不到15%的公共建筑,在不提的公共建筑,在不提供采暖的条件下,占总建筑能耗的供采暖的条件下,占总建筑能耗的47.3%BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE公共建筑能耗现状公共建筑能耗现状面临的问题:
面临的问题:
u1、新建公共建筑面积以、新建公共建筑面积以34亿平方米亿平方米/年的速度得到迅速发展,预计到年的速度得到迅速发展,预计到2020年将增加年将增加6070亿平方米,不采取节能措施的话,建筑能耗亿平方米,不采取节能措施的话,建筑能耗将增加将增加33004100亿亿kWh,而国家至,而国家至2020年公共建筑能耗的增长目标年公共建筑能耗的增长目标为为11001400亿亿kWh,任务艰巨,任务艰巨u2、公共建筑中尤其大型商业建筑,采暖通风空调能耗相当高,一般、公共建筑中尤其大型商业建筑,采暖通风空调能耗相当高,一般会占会占到该商业建筑总能耗的到该商业建筑总能耗的60%以上以上暖通空调节能方案:
暖通空调节能方案:
从改善冷、热源做起,利用土壤源热泵这种高能效比、节能从改善冷、热源做起,利用土壤源热泵这种高能效比、节能、环保的新型空调技术、环保的新型空调技术实现热、冷及卫生热水三联供,实现热、冷及卫生热水三联供,运行费用低,在高能耗的公共建筑中应用能达到节能要求运行费用低,在高能耗的公共建筑中应用能达到节能要求BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE常用冷热源方案组合常用冷热源方案组合1、冷水机组供冷、冷水机组供冷+热网或余热(废热)供热;热网或余热(废热)供热;2、冷水机组供冷、冷水机组供冷+天然气或煤气供热;天然气或煤气供热;3、冷水机组供冷、冷水机组供冷+燃煤锅炉供热;燃煤锅炉供热;4、冷水机组供冷、冷水机组供冷+燃油(气)锅炉供热;燃油(气)锅炉供热;5、冷水机组供冷、冷水机组供冷+电锅炉供热;电锅炉供热;6、蒸汽(热水)溴化锂吸收式冷水机组供冷、蒸汽(热水)溴化锂吸收式冷水机组供冷+燃煤锅炉供热;燃煤锅炉供热;7、燃油(气)直燃式溴化锂吸收式冷水机组供冷、燃油(气)直燃式溴化锂吸收式冷水机组供冷+燃油(气)锅炉燃油(气)锅炉供热;供热;8、燃油(气)直燃式溴化锂吸收式冷热水机组供冷、供热;、燃油(气)直燃式溴化锂吸收式冷热水机组供冷、供热;9、热泵冷热水机组供冷、供热;、热泵冷热水机组供冷、供热;10、建筑冷热电联供系统(、建筑冷热电联供系统(BCHP)高能耗的原因?
目前,大多数公共建筑采用热泵空调机组和锅炉两套设备来实现夏季供冷、冬季供暖,冷、热源机组能效比低BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE全世界:
l已安装已安装800000套套机组机组l总容量总容量9500兆瓦兆瓦热量热量l年增长率为年增长率为10%美国:
年安装50000套机组瑞典、德国、瑞士是欧洲的主要市场地源热泵工程应用现状BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE2001年11月14日布什总统和劳拉在他们位于德克萨斯克劳福特的加州接待来访的普京总统和夫人。
去年,他们刚刚将家中的空调系统升级为地源热泵系统。
在新闻记者面前,布什总统多次提及地源热泵系统是如何在德克萨斯炎热的季节里给他们带来凉爽和清新的一对竞争对手不约而同地将其私家别墅的空调改造为地源热泵系统BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE据星期日泰晤士报05年8月21日报道,素以生活奢华而为民众诟病的英国王室,也将加入“建立节约型社会”的行列英国女王日前下令:
在白金汉宫建立一个利用天然地热供暖的地源热泵系统,从而削减王室高昂的能源费用。
但这一打造“节约型王宫”的浩大工程,将节约英女王大量费用。
BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE国内工程应用现状l2005年,建设部将地源热泵技术列为建筑业十项新技术之一l到2005年全国范围内共有地源热泵应用工程2537项BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTEl近年来地源热泵工程应用日益增多,土壤源热泵技术在我国尚处于起步阶段。
l结合工程实例,对土壤源热泵空调系统的节能及经济性能进行分析。
并阐述了设计和施工的特点,提出了经比较后的优化设计方案。
还提出了“冷却塔辅助冷却土壤源热泵”和“太阳能辅助加热土壤源热泵”的方法,并对其原理、负荷计算、系统设计、经济分析等方面作了介绍。
BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTEBEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTEBEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE几种制几种制热方式的能量利用系数方式的能量利用系数供暖方式能量利用系数计算条件电热034热网效率0.98,电厂供电效率0.35分散锅炉064热网效率0.98,锅炉效率0.36集中锅炉078热网效率0.98,锅炉效率0.8空气源热泵10热网效率0.98,电厂供电效率0.35,制热系数为3土壤源热泵14热网效率0.98,电厂供电效率0.35,制热系数为4几种供几种供热方式方式对环境的影响境的影响(提供同提供同样的的100kJ热量量)供热方式污染物排放量CO2SO2NO2燃气锅炉21L25mL1.66mL燃油锅炉45L65mL3.6mL电锅炉61L87mL4.8mL土壤源热泵1.4L0.48mL0.96mLBEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE373Winter冬Summer夏Spring春Autumn秋C1543LoadAirSource风冷热泵Geothermal土壤源热泵AmbientTemperature室外环境温度空调系统出力SystemOutput“橄榄”特性BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE系系统负荷荷计算算冷负荷(Kw)采暖热负荷(Kw)卫生热水负荷(Kw)整个宾馆1396977冬季721夏季404过渡季节577BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE土壤源土壤源热泵技技术参数参数序号名称数量1地源盘管区充分利用可利用的场地(5938m2)2循环孔数540个3每个孔U型管数2对4循环孔深度(m)355能提取的地源能量(kw)13966能满足的宾馆场所整个宾馆区的制冷、采暖及卫生热水7主机配置2台LSBLGRG-820M;1台10m3的蓄热罐8单台主机性能Q冷=680kwN冷=129kw;Q热=540kwN冷=167kwBEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE两种空两种空调系系统投投资成本分析表成本分析表比较部分名称土壤源热泵系统离心机加电锅炉系统初投资成本总造价:
743.4万元总造价:
344.9万元地上:
119.9万元新楼末端:
119.9万元机房及管网:
278万元机房及管网:
225万元地下:
345.5万元制冷量1398kw1398kw运行期年耗电成本4332万元107.9万元年运行费成本55.12万元/年146.71万元/年寿命地上20年,地下50年空调主机、冷却塔系统812年,电锅炉68年,系统平均寿命10年初投资年平均成本18.47万元/年34.49万元/年年均投入成本73.59万元/年181.2万元/年运行期月均投入成本10.51万元/月25.89万元/年运行期日均投入成本0.35万元/日086万元/日每平方米空调面积年均投入成本(15000m2)49.06元/年平方米120.8元/年平方米运行期日均耗电成本2063元/日(210天计)5138元/日(210天计)初投资增加398.5万元地源热泵系统年节约成本91.59万元/年初投资回收期45年地源热泵系统20年运行期间纯收益1433.3万元BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE夏季,通过对土壤源热泵系统空调侧冷冻水进出口温度、流量和埋管侧冷凝水进出口温度、流量的测量,计算制冷量,与机组消耗功率相除得到机组COP基本稳定在5.3左右,比传统空调系统夏季COP=2.9高近83%。
冬季,通过对土壤源热泵系统供暖侧冷凝水进出口温度、流量和埋管侧冷冻水进出口温度、流量的测量,计算得热量,与机组消耗功率相除得到机组COP基本稳定在4.3左右,相对于传统空调系统冬季COP=2.8高近54%。
土壤源热泵中央空调系统与单冷机+冷却塔+电锅炉的中央空调系统相比:
在夏季制冷的同时供卫生热水,节约38%的运行费用;在冬季制热和制卫生热水时能节约65%的运行费用;过渡季节提供生活热水时能节约70%的运行费用。
土壤源热泵系统性能及环境效益BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE本工程为江苏省海安县行政中心,建筑面积约73000m2,高度75m2,分为1、2、3个区。
一区为档案馆,空调面积5141.5m2,冷热负荷分别为500KW和500KW;二区为主楼,空调面积48590.4m2,冷热负荷分别为5000KW和4500KW;三区为会议餐饮楼,空调面积5139.9m2,冷热负荷分别为1000KW和500KW。
经逐时负荷计算,最大空调瞬时冷负荷出现在14时。
海安县行政中心建筑照片海安县行政中心建筑照片BEIJINGTSINGHUA北京清华城市规划设计研究院URBANPLANNINGDESIGNINSTITUTE地埋热交换器设计单U62m深埋地深埋地换热管在不同管在不同进水温度、不
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