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1、中天大厦采用水源热泵采暖/制冷的方案用心感受,用心创造目 录content一、前言3二、方案和投资6三、采暖/制冷运行费用分析11四、结论12一、前言以往,办公用房及大型建筑多为双系统解决采暖和制冷,即冬季燃煤锅炉供暖或集中供热,夏季制冷由水冷式冷水中央空调机组或用风冷民用家用小型空调。水源热泵是一种利用地下浅层地热资源,既可供热又可制冷的高效节能空调系统。该系统通过输入少量高品位的电能,实现低温位热能向高温位转移。地表水的热能是基本恒定的,在冬季作为热泵供暖的热源和夏季作为空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量取出来提高温度后,供给室内采暖;夏季把室内的热量取出来,通过地表水(或介质)释放到地
2、下。通常水源热泵消耗lkW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。与电锅炉和燃料锅炉供热系统相比,只能将90%以上的电能或7090%的燃料内能转化为热量,供用户使用。因此,水源热泵要比电锅炉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。由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为1025,其制冷、制热系数可达4.45.4,与传统的空气源热泵相比,效率要高出40%左右,制冷时其运行费用为普通中央空调的5060%,与风冷民用家用小型空调相比,制冷时节约运行费用6070%。水源热泵作为一种被国家计委、国家科委、建设部列入“十一五”规划的新技术,它有如下特点:A.属于可再生能源。B.高效
3、节能及低价位的运行费用。C.环境效益显著。D.一机多用,即可以采暖,又可以制冷,还可以全天提供生活用热水,省去了采暖设施及生活热水系统的投资。在诸多的热泵机组品牌中意大利克莱门特机组,由于拥有独特的蒸发器专利技术,其效率比世界任何厂家生产的同类型最好的机组高出11%以上,降低了运行费用。意大利克莱门特水源热泵,由于具有独特的系统控制技术及压缩机生产技术,是目前唯一拥有能够一次性将3以上可利用温度,由机组蒸发器全部提取,减少了机组对井水流量的需求,大幅度减少打井的一次性投资。如果采用集中供热作为冬季采暖的热源,其热源及热管网费为每建筑平米120元130元(天津市人民政府规定)。夏季采用水冷式冷水
4、中空调机组(单冷机组)进行制冷,其投资与水源热泵机组的投资相当。如果采用水源泵机组,既可以采暖又可以制冷,又可以提供生活用水,工程总造价中每平方米减少了100元以上的投资。我们完成的水源热泵项目(包括水源系统、机房、末端、管网和控制系统调试)有:天津农场局办公楼采暖/制冷工程(8,500)、天津技术监督局产品质量监督检验所工程(15,000)、天津联盟里小区(26,000)、唐山公安局指挥中心(20,000)、天津三达大酒楼(9,000)、天津明都物资交易中心(10,000)、天津全盈制衣有限公司办公楼(厂房)、天津峰通金属加工有限公司办公楼(厂房)等。二、方案和投资方案:中天大厦总建筑面积1
5、1000 m2,。设计总冷负荷为990KW,总热负荷为880KW。单位建筑面积冷负荷为90W/ m2,热负荷为80 W/ m2。1、水源系统和热泵系统(辅助设备)选型依据“一机、一井、一泵;机组制冷/制热量,依据制冷优先的原则进行选择。为了减少一次性投资和经常性运行费用,建议新风系统采用全热交换器与风机盘管组合,可以减少冷/热负荷20%;考虑到局部大厅高度对采暖不利,建议安装形式为落地式风机盘管或考虑高静压风机盘管。2、冷负荷990KW,选择克莱门特螺杆水源热泵机组PSRHH2002机组2台,单机机组制冷量792.9KW/台,输入功率139.4KW。冷凝器释放热量温差16,单机制冷时冷却水流量
6、44.7 m3/h;洗浴机组PSRHH1201机组夏季由系统提取热量,可为系统制冷贡献冷量489KW,总制冷量达到1281KW,因此,制冷量已经超过设计要求。洗浴1201机组 2002机组 (制冷量489KW) (制冷量792KW) 系统回水 蒸发器 蒸发器 系统供水冷凝器 冷凝器 储热箱 1号井 2号井 制冷工况机组水系统流程图1. 制热工况根据计算该建筑总热负荷为880KW,按照蒸发器提取热量温差为水源热泵是一种利用地下浅层地热资源,既可供热又可制冷的高效节能空调系统。该系统通过输入少量高品位的电能,实现低温位热能向高温位转移。地表水的热能是基本恒定的,在冬季作为热泵供暖的热源和夏季作为空
7、调的冷源,即在冬季,把地能中的热量取出来提高温度后,供给室内采暖;夏季把室内的热量取出来,通过地表水(或介质)释放到地下。通常水源热泵消耗lkW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。为849.9KW/台,输入功率为187.9KW,单台机组满负荷需要的热源水流量为50.6 m3/h。 2、洗浴负荷根据项目规模计算,制热工况满负荷热源水流量37.2 m3/h。因此,需要配备PSRHH1201机组1台,制冷量489KW,制热量518.2KW。 2002机组 (制热量1011KW) 洗浴1201机组 系统回水 冷凝器 系统供水 3号井 蒸发器 冷凝器 蒸发器 2号井 1号井储热箱4号井制热工况机
8、组水系统流程图3、水源条件根据北京市顺义区水资源局提供水文资料表明, 北京顺义天竺地区含水层以中、细砂为主,地下水资源丰富,200米以下含水层共4个,实探井(北京天竺宏远仓储有限公司院内)静水位43.1米,动水位51米,涌水量为50 m3/h,水温17。该地区地下水流动性差,具有较好的储能性,如果根据含水层的渗透系数计算合理井距,即可以冬季把提取热量后的冷水回灌到含水层中,供夏季作为冷却水使用;而夏季把建筑体内的提取热量的水回灌到含水层中,两井互为采灌,大大提高了机组效率。同时,还可以减少提水量和回灌量,降低运行费用。根据机组对井水的需求量和回灌量,本工程需要打井4眼,其中包括还水井2眼,井深
9、200米。地下含水层地质构成见下表:深度(米)厚度(米)含水层地质构成11012818中砂1441528细砂1661726细砂190197.57.5粉砂合计39.5 4、控制系统:A.潜水泵为温差变频;B.系统循环泵为温差变频;C.补水系统采用恒压变频;D.控制为机组键盘优先或计算机远程通讯方式;5、投资:机组投资:合计133万元。本方案依据“一机,一井,一泵、制冷优先、对井互 灌/采的原则”,选用克莱门特水源热泵PSRHH2002螺杆机组1台。造价:71万元/台。运费、安装费、调试费、保修费15万元洗浴热水系统采用PSRHH1201螺杆机组1台,造价39万元/台,运费、安装费、调试费、保修费
10、8万元。末端设备投资:合计74万元。A、 风机盘管: FP8300台,合计 43万元(包括安装费)B、 进出风口5万元。C、 全热交换器选用日本松下01KZDY2NA,新风量为7801000 m3/h/台,系统共需要8台,全热交换器投资18万元D、 风管及风口(包括安装费)8万元冷热源用水井 合计64万元。满足系统冷热负荷,需打2对4眼水井,造价为800元/米。井管网及末端管网(材料及安装费):合计 13万元机房其它辅助设备 合计6455万元A 末端辅助设备:18KW低噪音循环泵2台,3KW恒压补水泵2台,3KW恒压补水泵变频柜1台;共计4.6万元。B 热水管网、管网保温、管件及阀门:5.5万
11、元C 水源辅助设备:井40KW潜水泵4台,40KW温差变频柜2台; 13um60 m3/h精密井水过滤器2台;共计16万元。D.管件及阀门:4万元。E 主机辅助设备:水路切换装置,集(分)水器,蒸发器及冷凝器入口过滤器,压力、流量、温度传感器和变送器(包括安装调试);共计5万元。F 洗浴设备:17.5万元。G 8M3保温储热水箱3台: 6万元H 3KW补水泵2台;3KW热池循环泵2台;3KW洗浴喷头循环泵4台(包括客房2台);1201机组5KW循环泵2台;3.6万元J 3KW变频器3台;5KW变频器1台:2.4万元l 总投资合计: 348.55万元投资结构:井:18.36%制冷/采暖机组:38
12、.16%新风系统:8.9%热水洗浴系统:20.41%末端管网、电控设备及辅助设备:14.17%三、采暖/制冷运行费用分析11000平方米采暖运行费用及经济技术指标(电价0.6元/KW/H):机组:0.6元/KW/h187.9KW20小时120天0.5(运行系数)= 135288元辅助设备电费:135288元0.25 = 33822元合计采暖费用: 135288元33822元= 169110元全年每平方米采暖费用: 169110元11000 =15.37元/11000平方米制冷运行费用及经济技术指标(电价0.6元/KW/H):机组:0.6元/KW/h139.4KW20小时120天0.5 = 10
13、0368元辅助设备电费:100368元0.25 = 25092元合计制冷费用: 100368元25092元 = 125460元全年每平方米制冷费用: 125460元11000 = 11.40元/全年采暖/制冷运行费用合计:135288元100386元= 235674元洗浴热水机组运行费用:机组:0.6元/KW/h111.3KW24小时1天0.5 = 801.36元/天辅助设备电费:801.36元0.25 = 200.34元合计:1001.7元/天注:夏季制冷期120天,洗浴热水机组为空调系统制冷,热水为无费用副产品,将不发生热水费用。四、结论通过以上分析,使用意大利克菜门特水源热泵采暖/制冷,
14、比使用燃煤锅炉加水冷式冷水机组,节约运行费用约30%;大幅度减少了机组及辅助设备的投资和能耗。水源热泵控制系统,将水源系统、热泵系统及末端系统完全置于计算机控制和监视之下,包括对井水的提取量、回灌量、井水位、井水的进出口温度、潜水泵电压和电流、末端系统进出口温度、压力、循环水流量、电费的监视、统计和查询(年/月/日)。 系统为末端优先的实时闭环控制,可以最大限度的减少井水的提取量、机组及辅助设备的功耗,节约运行费用。系统通过RS485或RS232接口进行远程无人值守的操作方式(GSM)。对管井的使用寿命和回灌能力,我们向用户提供20年的保用期。在项目方案确定前,可以由甲方委托或组织暖通、制冷、水利、地质