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1、西安中医院综合医疗建筑地源热泵制冷/采暖、热水系统可行性报告安徽意园建设工程有限公司西安分公司二零壹壹年六月二十日目 录1. 地源热泵系统提出的背景及必要性2. 设计依据3. 室外主要设计参数4. 室内主要设计参数5. 空调冷、热负荷6. 地源热泵系统7. 投资概算8. 地源热泵与传统空调系统的综合分析比较9. 投资与运行分析10.节能减排项目基本资料项目概况：该项目为西安中医院综合医疗建筑，建筑面积为96920m2。其中：空调面积约为55500 m2。拟采用地源热泵系统。1.项目提出的背景及必要性1.1 项目提出的背景随着经济的发展和人民生活水平的提高，不仅公共建筑和住宅的供热和空调已成为普
2、遍的需求，在许多行业领域，为满足生产需要和改善劳动条件，工业生产车间对空调要求也日益增加。传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源。热源的来源或直接采用煤、油直接燃烧供给，或采用二次能源（电、蒸汽）供应，无论采用何种热源方式，均需消耗不可再生资源、而且还将产生大量污染物，包括SO2 有害气体以及CO2等温室效应气体。为应对能源需求紧张局势和环境保护的要求，世界各国积极寻求发展节能、环保的新型能源研究，新型的地源热泵技术逐步得以推广应用。地源热泵是一种利用地下浅层地能的既可供热又可制冷的高效节能系统。该项技术被广泛应用在建筑采暖、空调和热水供应等多项领域。它的原理是利用水或其他介子与地能
3、（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。地源热泵作为一种可再生能源技术受到了世界各国普遍重视。上世纪末，我国开始了浅层地热应用技术的应用，浅层地热资源作为一种可再生、环保、清洁新型能源，逐渐被人们所认识和接受。特别是近年来受益于国家政策鼓励、财政支持，采用地源热泵空调应用面积平均以每年20%以上的速度快速增长，其中单项最大的应用面积已经达到了24万m2。近年来沈阳、北京等城市地源热泵的应用面积均已突破千万平方米大关。我国地源热泵技术的应用得
4、以快速发展。1.2项目建设的必要性1.2.1项目建设符合国家相产产业政策为保护环境、缓解我国面临能源紧张局面，在注重节能减排的同时，积极倡导清洁能源的开发和利用，国家先后出台了中华人民共和国节约能源法、中华人民共和国可再生能源法、民用建筑节能条例、关于大力推进浅层地热能开发利用的通知等一系列的法律、法规等政策，全国各级政府为落实中央的有关法规和条例，相关部门也先后出台了相应的政策，鼓励和支持新型能源的应用。充分体现了各级政府对节约能源、保护环境的高度重视。政府明确对新建、改建、扩建及既有建筑节能改造中采用可再生能源新技术应用并列入“建设领域可再生能源新技术应用示范项目”的项目，省级财政利用建设
5、领域可再生能源新技术应用“以奖代补”专项资金，给予示范项目奖励或补助。本项目建设符合国家相关产业政策，并属国家鼓励建设项目。1.2.2地源空调具有的优势煤炭、石油、天然气等能源对推动世界经济发展和人类社会进步发挥了巨大的作用。但由于其不可再生性，经人类大规模的开发利用，地球亿万年积存下的宝贵资源迅速消耗，同时也带来了气候变化、生态破坏等严重的环境问题，直接威胁着人类的可持续发展。地源热泵属可再生能源利用技术。它利用了地球表面或浅层土壤和水源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其主要特点表现在以下几个方面：1）地源热泵空调无需另设热源和冷却系统，其制冷、制热系数可达4.05.4，与传统的空气
6、源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的3050，具有高效节能的优点。2）地源热泵系统：夏季空调冷凝热不向大气排放，而是储存在土壤内，冬季通过地源热泵系统将储存在土壤冷凝热供采暖使用，减少因采暖使用化学能产生CO2排放，是“低碳、绿色”技术，可循环使用。3）地源热泵空调介质密闭在管道中，对土壤不会产生污染，空调系统也不会产生有害气体，环保特性突出。4）地源温度具有较恒定的特性，一般为1025，使得热泵机组运行更可靠、稳定，从而可降低系统的维护费用。5）本系统不仅可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。6）系统紧凑，节省建筑空间，利于建筑的美观。2设计依据采暖通风与
7、空气调节设计规范 GB50019-2003建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 GB50242-2002通风与空调工程施工质量验收规范 GB50243-2002简明空调设计手册 GB50045-95地源热泵系统工程技术规范 GB50366-2005全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调、动力2009业主提供的相关资料和要求3室外主要设计参数大气压力： 夏季 Px=95.92kPa 冬季 Pd=97.87kPa空调室外计算干球温度： 夏季 35.2 冬季 -5.6夏季室外计算湿球温度： TWS=25.8冬季采暖室外计算温度： -3.24.室内主要设计参数以国家相关规范标准为依据。5空调冷、热负
8、荷夏季空调总冷负荷：5950KW；总冬季空调总热负荷：4121KW。生活热水热负荷：按700个床位，生活热水量为90 m3 d，热负荷5240KW天（冬季生活热水出水温度为60，进水温度为10）6.地源热泵系统：6.1机组选型冷热源系统拟采用土壤源热泵系统，采用3台制冷量为1865kW电动螺杆（地源）热回收热泵机组，制热量为1845kW；2台制冷量为300kW电动螺杆（地源）高温热泵机组，制热量为299kW。夏季：冷冻水供回水温度为712；冷却水供回水温度为2530。冬季：机组供热供回水温度为4045；冷水供回水温度土壤源热泵系统为105；生活热水温度为60，热源由土壤源热泵系统提供。土壤源热
9、泵机组采用一对一冷冻水泵、冷却水泵。水源热泵系统冷冻水泵、冷却水泵各备用一台。生活热水：夏季及冬季利用全热回收热泵机组提供生活热水，过渡季节采用地源高温热泵机组供生活热水。夏季热泵机组可采用热回收机组，可免费提供生活热水，冬季、过渡季节可采用高温热泵机组供热，每天提供生活热水量为90m3/h，供水温度为60，生活热水总热量为5240kWd，采用2台45m3蓄热水罐，热水泵采用两台，流量为25m3/h，水泵压力变频控制。6.2土壤源热泵地下埋管换热系统6.2.1地下埋管场地水文地质状况应根据工程勘测结果进行分析，主要对地下土壤的地质构成、地下土壤含水情况、土壤初始平均温度等参数分析。地质构成暂估
10、：08m为回填土890m为黄土90120m中风化砂岩6.2.2土壤换热装置土壤耦合器采用单孔双U管方式，采用HDPE管，管的公称内径为25。埋管间距为4.5m4.5m。单井埋管深度为120米。冬季释热量5.64kW；夏季蓄热量8.04kW夏季逐时释热量为空调逐时冷负荷（1+1/EER）加输送过程得热量加水泵释热量，冬季逐时吸热量为空调逐时热负荷（1-1/COP）加输送过程失热量减水泵释热量6.3地下埋管热平衡计算空调拟采用土壤源热泵系统。夏季根据土壤热平衡确定土壤源热泵运行时间。6.3.1冬季累积取热量:按照冬季运行120天，三台热泵机组运行,其中病房每天运行24小时计，负荷系数为0.65（优
11、先运行），冬季采暖负荷4121kW。生活热水负荷每天5240kWd；负荷系数为0.65。冬季释热负荷为3966kW。过渡季节生活热水每天5240kWd，运行155天，负荷系数为0.52，释热负荷为,4420kWd。夏季生活热水每天5240kWd，运行90天，负荷系数为0.45。冬季累积提取热量3966*24*120*0.65=7424352kw过渡季节生活热水提取热量4420*155*0.52=356252kw夏季生活热水提取热量5240*90*0.45=212220kw全年累积取热量=7424352+356252+212220=7992824kw6.3.2夏季累积释放热量:按照夏季运行90天
12、, 三台热泵机组优先运行,每天运行24小时计,综合供冷负荷系数0.52，机组向地源侧释放热量7140kW。地源热泵机组夏季累积释放热量7140*24*90*0.52=8019648kw6.3.3热平衡分析:全年土壤取热量比释热量小0.3%,根据相关文献一般大型土壤换热器自身平衡为25%左右,因此本工程土壤热平衡不存在问题。6.4地埋管换热器循环水系统6.4.1地埋管换热器循环水采用二管制闭式循环，系统膨胀定压采用囊式气压罐补水定压方式，同程系统，各支管水力平衡调节采用静态水量平衡阀调节运行。补给水采用软化水装置。水处理采用旁流式水处理器。6.4.2地埋管换热器采用竖直钻孔埋管方式，地埋管换热器
13、场地设置地下室，基坑开挖完毕后，首先进行地埋管施工，地埋管施工完毕后，再进行地下室底板施工，地埋管钻孔间距为4.5m4.5m，钻孔942孔，孔径150mm，钻孔深度121.5m，有效利用深度120m，总占地面积21240平方米，中医院迁建新址占地面积约89000平方米，所以有足够的埋管空间。地埋管换热器夏季排热量为7140kW，冬季取热量为4720kW，地埋管换热器采用单孔双U管方式，采用HDPE管，管道承压为1.6Mpa,管的公称内径为25。6.4.3地埋管换热器埋管设置8个地埋管换热场地，同时设置8个二级分、集水器；地埋管换热器供回水管均接至二级分、集水器，每个二级分、集水器带118口竖直
14、孔井，共944个，每个二级分、集水器设调节装置。6.4.4二级分、集水器供回水管汇入一级分、集水器，一级分、集水器分为10个区域，同时预留二个分区接口。6.4.5一级分、集水器供回水管接入地源热泵机房，其管道采用内涂塑无缝钢管，采用沟槽连接，防止管道锈蚀，堵塞U型埋地管。6.5自动控制空调自控采用直接数字控制（DDC控制）与整栋建筑融为一套系统，由电脑等终端设备加若干现场控制 DDC和传感器.执行器等组成,应包括: 设备台数控制、动态图形显示、各控制点状态显示、故障报警以及运行记录打印功能。6.5.1冷水机组的联锁控制： 机组启动指令冷水机组前电动阀打开地源换热器循环水泵运行空调侧循环水泵运行冷水机组运行；停机顺序与之相反。6.5.2空调水循环泵、地源换热器、水源换热器循环水泵采用变流量系统，根据冬、夏水路转换，各循环水泵功能的转换引起的循环水量变化智能变频控制，充分降低能源消耗。6.5.3监测井：在每个独立地埋管换热器区域设置温度监测井，能够对地源热泵系统长期运行后岩土温度变化进行监测，以便采取有效措施保证岩土总体热平衡
