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1、新疆电科院计量科学楼地源热泵工程新疆电科院计量科学楼地源热泵工程可行性研究报告可行性研究报告新疆新疆电电力科学研究院力科学研究院2007 年年 8 月月 30 日日目目 录录一、工程概况一、工程概况.3二、二、 示范目标及主要内容示范目标及主要内容.3三、三、 工程技术示范方案工程技术示范方案.41.围护结构体系.42.冷热负荷估算.53.供热供冷系统.54.主要设备.65.浅层地热方案的论述.86.系统原理图.10四、经济性分析四、经济性分析 .101.初投资概算.102.运行费用概算.13五、地源热泵系统与直燃型溴化锂系统比较的优越性五、地源热泵系统与直燃型溴化锂系统比较的优越性 .151
2、.节能效果.152.使用范围.163.可靠性.164.环保方面.165.设计和使用年限.176.机房.187.全自动化的控制可能.18六、六、 结论结论.18工程概况工程概况该工程为新疆新能集团新疆电力公司新疆电力科学研究院计量中心综合、理化、电器实验楼，位于乌鲁木齐市北高新技术开发区长春路。该建筑由三部分组成，总建筑面积 22639.65m2，其中计量中心综合实验楼面积 12923.85m2，理化实验楼面积 4723.73m2，电器实验楼面积 4988.07m2。地下层数为 1 层，面积 3934.36m2，计量中心综合实验楼地上层数为 10 层，理化实验楼地上层数为 5 层，电器实验楼地上
3、层数为 5 层。该实验楼为大型公共建筑，建成以后将承担全疆电力系统的各种输变电设备及其它相关设备的检测和标定。该建筑全部拟采用地源热泵系统提供采暖和空调。一、一、 示范目标及主要内容示范目标及主要内容该建筑位于乌鲁木齐市高新技术开发区，距离市区有一定的距离，周围无市政管线经过。根据当地水文地质资料，该建筑所在区域无可利用地下水资源，无法采用水源热泵系统；又根据实际的地下温度场测量，该地区地温全年大约维持在 14 度左右，作为地源热泵系统得热源和冷源非常适合，充分利用这一资源，不仅可以节约大量的能源，同时又可避免由于大量燃煤产生的环境污染，可为乌鲁木齐市的大气污染治理提供一种可行的思路和途径。执
4、行标准规范公共建筑节能设计标准GB50189-2005公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则XJJ034-2006地源热泵系统工程技术规范GB50366-2005示范目标（1）地源热泵用于大型公共建筑物的供热和供冷；（2）地源热泵的节能效果和环保效果；（3）严寒地区地源热泵系统的技术路线、技术规范和技术措施；主要建设内容（1）建设地下换热器管群系统；（2）建设 300m2 的热泵中心机房，内设热泵机组，冷水机组、空调循环泵组、变配电、控制系统等。二、二、 工程技术示范方案工程技术示范方案1. 围护结构体系乌鲁木齐市地处严寒地区 B 区，结合国家出台的建筑节能标准和当地的实际情况，设计该建
5、筑的围护结构。新疆电科院计量科学楼热工性能见表 3-1。表 3-1 新疆电科院计量科学楼热工性能判断表工程名称工程号建筑面积 新疆电科 院计量科 学楼22639.65 m2设计建筑窗墙比建筑外表面积建筑体积体形系数南东西北单一朝向窗墙比限值屋顶透明部分与屋顶总面积之比 M16421.5 m275867.1 m20.220.220.140.190.190.70.20设计建筑体形系数 SS0.300.30S0.40 围护结构部位传热系数W/(m2K)传热系数限值W/(m2K)传热系数限值W/(m2K)屋顶透明部分2.6屋顶非透明部分0.430.450.35外墙0.380.500.45窗墙面积比0.
6、22.33.22.8外窗0.2窗墙面积比0.32.92.50.3窗墙面积比0.42.62.20.4窗墙面积比0.52.11.80.5窗墙面积比0.71.81.6接触室外空气的架空或外挑楼板0.430.500.45非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板0.800.80工程主持人审定人注：设计建筑的传热系数 Ki 值应不大于传热系数限值 K 审核人年 月 日 注：本表摘自公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则（XJJ034-2006)附录 E-2根据上表可知，该建筑围护结构设计满足大型公共建筑节能 50%的要求。2. 冷热负荷估算按照公共建筑节能设计标准要求，公共建筑空气调节系统冬季空调室内设计温
7、度宜取 20，夏季空调室内温度宜取 25。该建筑的总供暖空调面积为 22639.65m2。由新疆维吾尔自治区建筑设计研究院计算该楼的冬夏季冷热负荷。冬季总的计算热负荷为 1262KW，夏季总的计算冷负荷为1403KW,具体各楼的负荷如下： 理化实验楼，建筑面积为 4727 m2冬季采暖负荷为 212.7KW，新风热负荷为 143KW；夏季空调负荷为 293KW。 综合实验大楼，建筑面积为 12923 m2冬季采暖负荷为 581.5KW；夏季空调负荷为 801.2KW。 电气实验楼，建筑面积为 4988 m2冬季采暖负荷为 224.5KW；夏季空调负荷为 309.3KW。 地下车库冬季采暖负荷为
8、 100KW。3. 供热供冷系统（1）地源热泵系统的优势 地源热泵利用地下岩土中的低品位热能，属于可再生能源利用技术，是建筑部可再生能源利用技术推广项目之一。 地源热泵使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放，不需使用冷却塔，不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音。 地源热泵技术可以做到一机三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水，运行费用低廉。 地源热泵系统可以使用 20 年以上，其使用寿命是分体式或窗式空调器的 2-4 倍。（2）技术方案本工程采用地埋管热泵技术方案，在地下浅层土壤中埋入集热器，利用土壤中品位较低的能量，冬季为热泵机组提供低温热源，供给末端采暖使用；夏季为热泵机组
9、和离心式冷水机组提供冷源，冷却热泵机组冷凝端，热泵机组向空调末端提供冷量，进行空调制冷。过度季节对地源热泵系统进行检修，保证系统的良好运行。室内散热末端采用风机盘管水系统，该系统主要特点是：安装维修方便；制冷或制热速度快；用风速调节控制室内温度，使用方便；节省室内空间。室内不另设新风换气系统，新风通过门窗自然渗透。4. 主要设备系统的核心设备热泵机组选用美国麦克维尔单螺杆热泵机组。麦克维尔已有 30 多年的地源热泵设备研究制造历史，公司实力雄厚，产品质量和性能均达到世界先进水平。采用单螺杆热泵机组可使系统更高效，这是因为具有以下优点： 使用单螺杆技术，压缩机的寿命大大增加。螺杆与星轮为力的平衡
10、设计，因此寿命达到 100000 小时（普通双螺杆机组为3-5 万小时）。 使用单螺杆技术，压缩机的磨损程度大大降低。由于螺杆与星轮为力的平衡设计，星轮表面为渗碳复合材料。因此可以做到挤入式啮合（无缝隙）。冷媒喷射压缩部分保证星轮及螺杆润滑及密封（压缩机压缩部分无油润滑），且无需诸如油泵、贮油器、油冷却器及油回收等复杂的油路系统。油系统及设备维护维修量完全简化甚至省略。可最有效地避免螺杆机运行时出现“奔油”现象，大大提高机组的可靠性。 压缩机转子与星轮受力小。机组能在高压缩比工况下运行，适应能力更强。 由于螺杆与星轮为力的平衡设计，单螺杆机组噪音及振动为同级热泵机组中最低，减少业主安装及消音投资。 单螺杆压缩机可实现大范围无级调节，能大大减少压缩机的耗电量，尤其是长期处于部分负荷
