德州亚太集团空调事业部 0534-5077883 0534-6380635 别墅400平米 水源热泵投资方案 德州亚太集团空调事业部2010年5月23日 一 项目概述1.1 项目名称 400平米别墅水源热泵工程1.2 项目地点德州1.3 项目概况本项目位于德州，总建筑面积为400m2，室内采用地板采暖，实现冬季制热和全年提供热水，属常规民用建筑舒适性空调，拟采用水源热泵系统提供本项目的制热和热水二 设计概况2.1 设计原则参照以下国家采暖通风设计标准，以及用户提供的相关数据，暖通空调设计应遵照执行的规范、规定和标准，对此项目进行空调方案初步设计2.2 设计依据1、《公共建筑节能设计标准》 GB50189-20052、《民用建筑节能设计标准》 DBJ14-BT14-20023、《采暖通风与空气调节设计手册》 GBJ50019—20034、《民用建筑热工设计规范》 GB50176-932.3 室内设计计算参数。
室内空气设计参数冬季空调室内设计温度：20±2℃热水出水温度：50度三 水源热泵系统介绍3.1 水源热泵系统原理水源热泵是一种利用自然环境中的浅地下水、海水、湖水、河水、生活生产排水或浅层常温土壤等作为能源的高效节能、无污染、低运行成本的即可供暖又可制冷，而且同时还能提供生活热水的新型空调技术工作原理是通过消耗部分电能，驱动压缩机通过热交换设备，冬季，吸收水中的低品位能源，供给室内采暖或空调；夏季，把室内的热量取出来，释放到水中，达到空调的目的当采用水源形式时，它只向水中排热或取暖，并不消耗水量也不污染水质，所抽出的水将全部回灌若采用地热闭式水源形式时，不受周围水资源的限制，应用地区更加广泛另外，浅层地表中的热量来源于太阳能，是一种可再生能源简单地说，水源热泵是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术 地球是一个巨大的蓄热体，一年四季其地表5m以下的土壤温度十分稳定，是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源水源热泵机组工作原理就是在夏季从土壤或地下水中提取冷量，由热泵原理通过空气或水作为载热剂降低温度后送到建筑物中，而冬季，则从土壤或地下水中提取热量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中，从而实现的热交换过程。
需要特别指出的是：地热泵中的冷热源不是指地下的热汽或热水，而是指一般的常温土壤、地表水、地下水3.2 供热空调中使用地热能源的意义（1）节能性意义（属可再生能源利用技术）水源热泵中央空调是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于300米深，一般在50-60米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖、制冷空调地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊等吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能，地表浅层是一个巨大的太阳能集热大器，收集了进入大气层中47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多，它不受地域、资源的限制，真正是量大面广，无处不在，这种储存于地表浅层近乎无限的的可再生能源，使得地能成为清洁的可再生能源一种形式当前能源供需矛盾是世界各国面临的共同性问题，这种矛盾将是长期的，并非短期内所能解决，因此节能工作受到普遍的重视我国1980年制定的能源方针就指出“开发与节约并重，近期内把节能放在优先地位，对国民经济实行以节能为中心的技术改造和结构改革”节能的真正含义是充分发挥能源利用的效果和价值，力求以最小数量的能源消费获得最大的经济效益，为社会创造出更多的可供消费的财富，从而达到发展生产、改善生活的目的。
集中供热使用地热能源，省去了供热锅炉及其煤耗，节能效果显著，据测算每1万平方米的集中供热面积使用地热能源供热可每年节省约500吨标准煤水源热泵的能效比和一次能源利用率都远高于其他形式的热泵，能效比一般大于4.0，一次能源利用率则可达到1.32以上而锅炉集中供热的一次能源利用率仅为0.70这样就能够实现减少常规能源的消耗并以最少的电能而获得更多的可用能量的目的2）经济性意义（属经济有效的节能技术）地能或地表浅层的资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得山东绿特空调系统有限公司水源热泵中央空调系统比传统的中央空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了高效性和经济性地热能源在供热空调中的应用具有突出节能意义，但节能本身并不是最终目的，节能的最终目的是通过节能技术的应用取得最佳的经济效益因此，地热水供热和水源热泵的应用，都必须做经济性分析由于电能价格和燃料价格各地不同，其经济性也就相应地因地而异设电价X与燃料价格Y之比为m，以J表示实际耗能的价格比，则:其中：ηb—供热锅炉的效率，一般为0.70ηh—热泵的电机机械效率，一般为0.85若热泵的制热系数为εh，则只有在εh=J时，供热用户获得相同的热量而能源费用相等。
例如，即m=4，即电价为燃料价格的4倍时，热泵制热系数必须＞3.3，才使用户在费用上不吃亏而水源热泵的供热系数一般都在4以上，电价与燃料价格的比例也逐渐降低，所以水源热泵具有很好的经济性在实际工程应用中，还要从投资指标、成本指标、盈利指标等方面全面评价节能方案的经济效果3）环保性意义化石能源对环境污染严重，燃料燃烧后会产生大量的碳化合物和氮、硫、氧化物CO2是引起温室效应的主要因素，它对太阳短波辐射透明，但完全吸收地面的低温长波辐射，引起地面大气温度升高，形成温定效应大气温度升高的直接后果是气候变化异常，每平面升高，生态失衡、物种灭绝，热带病流行，土地荒漠化等问题，直接威胁到人类的生存与发展我国化石燃料消费特别是民用煤的消费量远远超过发达国家，是日本和美国的30-40倍，并以高硫、高灰分煤为主氮、硫氧化物则是酸雨的罪魁祸首NOx和SOx在空气中经过太阳辐射、闪电的作用发生一系列化学反应，反应产物与空气中的水蒸汽结合会形成化学烟雾、酸雨等环境灾害当前我国的酸雨频率和覆盖面积、酸度呈逐年上升的趋势，全国的酸雨覆盖面积达71.7%地热水供热和水源热泵的应用可以大大减少化石能源燃料的消耗，取代分散的低效率、高污染的供热锅炉和家庭用的立式手烧炉。
这些中小型锅炉由于其规模和经济因素的限制，热效率普遍最低，消烟除尘、烟气脱硫等环保措施差，甚至没有，是主要的污染源水源热泵应采用环保型制冷剂，养活或消对大气臭氧层的破坏，这在技术上是很容易实现的水源热泵中央空调系统的污染排放，与空气源热泵相比，减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，机组采用双制冷剂系统，制冷剂充注量较少，如果结合其它节能措施节能减排会更明显该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，无排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，更不用远距离输送燃料3.3 水源热泵系统的主要优点（1）高效节能由于土壤温度一年四季相对稳定，使得热泵无论在制冷或制热工况时均处于高效率状态中冬季，投入1kW电能，可以得到4kW左右的热能；夏季，投入1kW的电能，可以得到5kW左右的冷量系统的高效率，压缩机的低能耗，使运行费用大幅减少，只有传统方式的2/3热泵系统之所以节能，很重要的一点就是换热器位置的设置，传统的空调系统中，不管是水冷或风冷，其换热器对建筑立面造型均起一定的破坏作用水冷换热器须配置冷却塔，且必须置于大气中，风冷机组也一样，都要暴露于建筑物之上的大气之中，这难免要对建筑立面造型造成不好的影响。
风冷换热器和水冷换热器的换热环境均为大气，和大气换热不可避免地受到环境条件变化的影响在夏季，当室外温度达到40 ℃时，由于换热效率的降低，主机的制冷量将下降20%～40%；在冬季，当室外温度下降到-10℃时，供热量将下降到15%～30% ，而且要反复地除霜来保证机组的正常运行而对于水源热泵机组来讲，换热过程是和大地来完成的，换热对象是1.5m以下的地层，其初始温度大约等于年平均气温，一般在14-18 ℃左右，基本不受外界环境的影响2）安全省地热泵系统在冬季供热时省去了锅炉房系统，没有燃烧过程，无燃烧设备，避免了有害烟尘和有害物质的排放，从而不存在爆炸、燃烧的隐患热泵机组运行安全、可靠、稳定，几乎不受天气及环境温度变化的影响，符合环保理念与燃气和燃油锅炉系统相比，省去了储油设备和燃气管道的敷设，若是燃煤锅炉系统则可以省去锅炉房及与之配套的煤场和渣场，而夏季制冷时则可以省去冷却塔所占面积，大大减少了机房的占地面积，节约了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象，提高了建筑物的使用率3）环境保护众所周知，普通空调对环境的影响是不言而喻的，它不仅对大气臭氧层造成严重破坏夏季，风冷机组将废热排入大气，使室外温度升高，还将水蒸气带入大气中；冬季，风冷机组吸收大气环境中的热量，导致恶劣的大气环境更加恶劣。
因此，要保证空调运行对环境不产生任何影响，必须要改变换热对象，即不与大气换热，而变成与大地换热在换热过程中，地下换热器在夏季将多余的热量排到大地中，在冬季又将热量取回，以达到冬夏取散热量平衡，达到制冷和供暖的目的3.4 国家对热泵产业的支持（1）能源政策我国一次能源年保有总量（不包括生物质能和新能源）为14亿吨标准煤，其中原煤14.6亿吨，原油1.7亿吨，天然气300亿立方米，水电2400亿kWh，核电250kWh，进口石油4～6亿吨，火电电力装机容量2.9～3亿kW（平均每年增加装机容量1500kW）据2005年统计，我国电厂热效率为32.95%，电厂供热效率为83.68%，能源转换总效率为38.07%若通过热泵，利用了低位热能，故综合热效率可达到150%～170%对于TES方式，其综合利用率可达到65%～80%《中华人民共和国节约能源法》第三十九条将热电冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术，促进了热泵事业的发展国科学院（88）能字第004号关于印发“热泵在我国开发与应用的可行性论证”的通知中指出，热泵技术是重要的节能手段，对低品位热能的发展和利用具有重要的意义2004年4月1日，国务院办公厅下发了《关于开展资源节约活动的通知》中共中央总书记胡锦涛指出：要大力发展节能省地型住宅、全面推广节能技术，制定并强制执行节能、节材、节水标准，搞好资源综合利用，实现经济社会的可持续发展。
2）环境保护政策采用热泵系统，CO2排放量亦明显降低通过改善热泵性能，降低工质泄漏与使用新工质，热泵将在环境保护上发挥更大的作用温家宝总理在科技大会上的讲话对《规划纲要》提出了五个战略重点，其中把发展能源资源和环境保护技术放在了第一位3）建筑节能法实施《民用建筑节能设计标准》后，提高了建筑隔热保温性能，降低了建筑采暖能耗，结果是大幅度地降低了热泵采暖方式的年运行费用，增加了热泵与集中供热采暖方式。