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1、#区利用水源热泵技术分区集中供冷供热节能示范项目可行性研究报告#建筑设计研究院2007年06月02日40目 录1 总论11.1 #区概况11.2 建设项目概述11.3 建设项目综合效益22 项目建设重要意义42.1 水源热泵技术简介42.2 水源热泵系统的特点62.3 水源热泵应用国内外现状82.4 项目建设符合国家能源政策要求102.5 项目建设符合示范区发展规划需要113 项目建设背景133.1 现有住宅小区冬季供暖现状133.2 现有集中供热热源状况143.3 现有供热配套设施153.4 现有集中供热存在问题163.5 解决问题的途径184 项目建设条件194.1 地理位置194.2 自
2、然条件194.3 地形地貌及土壤194.4 水资源状况204.5 项目建设地点地下水资源及地质构造情况244.6 建设地点地下水质情况274.7 电力设施情况285 水源热泵与冬夏流程295.1 水源热泵方案选择295.2 运行模式295.3 冬夏流程306 设计方案与设备选择326.1 项目分布326.2 设计方案原则326.3 设计方案依据336.4 室内外计算参数346.5 冷热负荷计算356.6 设计方案系统形式376.7 设备选择396.8 浅层地下水井分布397 关键技术问题的可行性论证417.1 热泵机组用地下水量验证417.2 地下水体中吸热与排热的匹配性418 经济的可行性与
3、节能预测分析428.1 初投资估算428.2 运行费用计算488.3 水源热泵各项经济效益优势558.4 经济可行性计算与分析598.5 节能预测分析649 环境与社会效益669.1 环境效益669.2 社会效益6610 项目实施与组织计划6710.1 项目实施单位简介6710.2 项目资金筹措6710.3 项目实施进度计划6810.4 项目组织管理6811 结论与建议6911.1 结论6911.2 建议701 总论1.1 #区概况#区是全国唯一的国家级农业高新技术产业示范区。她前挹太白之秀，后负周原之美，襟渭带湋，水源丰富，空气新鲜，阡陌如画，颇具田园风光特色。#区，交通方便，区位优越，东距
4、西安市82公里，西距宝鸡86公里，陇海铁路、西宝高速公路、西宝中线二级公路穿越而过。#是中华农耕文明的发祥地。早在4000多年前，我国历史上最早的农官后稷，就在这一带“教民稼穑，树艺五谷”，开创了我国农耕文明的先河。新中国成立后，国家和陕西省在这里又陆续布局建设了一批农林水方面的科教单位，为了充分发挥这里的农科教优势，推进我国干旱、半干旱地区农业发展，国务院于1997年7月13日决定设立#农业高新技术产业示范区，并实行“省部共建”的领导和管理体制，由国家19个部委与陕西省共同领导和建设。自开发建设十年来，#区在体制改革、招商引资、规划建设以及省部共建等诸方面都取得了令人瞩目的成绩。#区，这个具
5、有雄厚科技实力的中国“绿色硅谷”必将以崭新的风姿立足西北，面向全国，走向世界。1.2 建设项目概述#区居住小区的建设，是以绿色、生态特色小区建设为目标，是以改善人们生活条件和生活环境为目的。本建设项目就是利用示范区浅层地下水可再生能源热泵技术进行供冷供热，是一项节能环保、绿色生态的新技术。在未来3年内，#区将建设化建小区、财富广场小区、永丰嘉苑小区、高新初中片区等，总建筑面积约为50万m2，此建设项目的供暖、供冷方式，计划采用水源热泵中央空调系统。该供热、供冷系统所采用的核心技术，属于可再生清洁能源利用技术，是目前国家建设部重点推广应用的节能、环保型技术之一。本系统工程项目，预计投资8643.
6、92万元。投资来源包括：国家财政资金、地方财政配套资金、企业自筹资金三部分。项目计划申请国家财政资金2500万元，约占总投资的28.92%；地方财政配套资金2000万元，约占总投资的23.14%；鑫诚公司自筹资金4143.92万元，约占总投资的47.94%。1.3 建设项目综合效益推广应用水源热泵技术，符合中央建设资源节约型和环境友好型社会的要求。根据#区水资源特点和地质构造情况，为满足示范区建设与可持续发展的要求，#区具有推广应用地下水源热泵技术十分有利的条件。该建设项目的实施，在经济、节能、环保等方面，将产生很好的综合效益。经济效益。国民经济内部收益率 EIRR= 44.5（大于基准收益率
7、10%）；国民经济净现值 ENPV= 9915.4万元（大于0）；国民经济投资回收期 Pt= 4.6年。该项目经济效益明显。节能效益。经计算，每年可节约标准煤13363.39吨，节能效益显著。 环境效益。经计算，每年可减少CO2排放量8953.47吨，环保效益突出。 综合各主要效益指标，本建设项目在经济性、节能性、环保性等方面的综合效益显著，值得实施与应用推广。2 项目建设重要意义当今社会，能源危机和环境污染已成为威胁人类生存的头等大事，如何解决这一问题，已成为全人类的课题。在这种背景下，以节能、环保为主要特征的绿色建筑及相应的空调系统应运而生，而水源热泵系统正是满足这些要求的新兴中央空调系统
8、。2.1 水源热泵技术简介水源热泵技术是利用地球表面浅层地热资源(如地下水等吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能)，基于热泵原理，通过输入少量的高品位电能，实现低品位热能向高品位热能转移的一种技术。水源热泵中央空调系统是一种既可供热又可供冷的高效节能型系统。它是由用户系统、热泵主机系统、水源系统三部分组成。水源热泵中央空调系统组成示意见图2-1。 热泵主机系统用户系统水源系统图2-1 水源热泵中央空调系统组成示意用户系统（室内空气处理末端等）：由用户侧水管系统，循环水泵，水过滤器，静电水处理仪，各种末端空气处理设备，膨胀定压设备及相关阀门配件组成。热泵主机系统：由压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀
9、阀，各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。水源系统：由水源取水装置，取水泵，水处理设备，输水管网和阀门配件等组成。水源热泵中央空调系统可以实现冬季供热、夏季供冷多功能工况。（1）在冬季，为用户供热时，水源中央空调系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。（2）在夏季，水源中央空调将用户室内的余热，通过水源中央空调主机转移到水源中，以满足用户制冷需求。水源热泵中央空调系统冬夏运行工况示意见图2-2(a)、2-2 (b)。图2-2(a) 冬季供热工况原理图图2-2(b) 夏季制冷工况原理图2.2 水源热泵系统的特点（1）属可再生能源利用技术。
10、水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层（土壤和水体）是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得水源热泵利用的地能成为清洁的可再生能源的一种形式。（2）属高效、节能、经济的技术。浅层地下水温一年四季相对稳定，冬季水体温度远高于室外环境空气温度，夏季水体温度远低于室外环境空气温度，浅层地下水是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度
11、特性使得水源热泵比传统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。（3）环境效益显著。水源热泵污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少30%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排效果会更明显。水源热泵虽然也使用制冷剂，但比常规空调装置减少25的充灌量。水源热泵机组没有燃烧，运行时无污染，可以建造在居民区内，且不用远距离输送热量。（4）运行稳定可靠、高效经济。地下水体温度一年四季相对稳定，受气候变化影响小，其波动范围远小于空气温度的波动，这就使得即使在室外气候环境恶劣的情况下，地下水源热泵系统仍可以保持良好的工作性能，系统运行稳定、可靠、高效、经济
12、，自动化程度高，运行管理简单，维护费用低。机组使用寿命长达15年以上。（5）一机多用、应用范围广。水源热泵系统可以实现冬季供热和夏季供冷两种运行模式，并且四季皆可产生热水。一套系统可以代替原来的锅炉和制冷机两套装置，系统简单，没有冷却塔和其它室外设备。所以，就没有其它冷热源设备集中占地问题，既减少初投资，又节省了建筑面积和地皮，从而产生附加经济效益，并且改善了环境形象，保持建筑外部美观。各区域能独立选择制冷或供暖，分区灵活，使用方便。水源热泵系统可广泛应用于住宅、学校、医院、宾馆、商场、办公楼、厂房等各类建筑，特别适合于地下水资源丰富地区。2.3 水源热泵应用国内外现状国外应用现状。水源热泵是
13、一种效果显著的节能技术，它的应用发展速度很快。目前，水源热泵理论与技术均已高度发达，并且在美、法、德、日等国家得以广泛使用。如美国，截止1998年，水源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中新建筑中占30%。到2001年，每年安装的水源热泵系统已达到14万台，其中，地下水源热泵占15%。每年减少温室气体排放一百万吨（相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树一百万英亩），年节约能源费用达4.2亿美元。与美国的水源热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管(埋深400米)的水源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，家用的
14、供热装置中，水源热泵所占比例：瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。同时，中、北欧海水源热泵的研究和应用也比较多。国内应用现状。目前水源热泵技术在我国的发展呈现出以下特点：（1）水源热泵技术的应用日益广泛。水源热泵应用工程项目省、市分布表见表2-1所示；水源热泵应用工程项目地区分布图见图2-3所示；水源热泵系统应用在各类建筑的比例见图2-4所示。（2）水源热泵技术日益受到各级政府重视，把发展水源热泵作为发展经济的一个契机，大力支持水源热泵应用技术方面的研究；（3）学术交流持续升温，各类水源热泵技术相关的学术交流活动吸引了大量设计、施工、开发。 水源热泵应用工程项目省、市分布 表2-1省份数量省份数量省份数量省份数量北京758江苏68江西39福建20河北303广东64贵州38广西18天津154湖北58黑龙江36重庆13辽宁147湖南58宁夏36新疆8上海129吉林57西藏34青海7河南112内蒙古50山西28云南2山东94浙江43四川25海南1陕西70甘肃43安徽24总计2537图23(a) 水源热泵应用工程项目数地区分布图图23(b) 水源热泵应用工程项目百分比地区分布图图24 水源热泵系统应用在各类建筑的比例示
