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1、某国际大酒店地源热泵系统方案北京某科技有限公司2007年7月关于某国际酒店能源方案的说明某国际大酒店占地103亩，总建筑面积约5.5万，其中酒店部分建筑面积3.8万，别墅部分建筑面积1.7万。地埋管地源热泵系统（以下简称地源热泵系统）室外地埋管部分占地近1万，除去建筑占地，项目有足够的面积用于室外地埋管。一、负荷情况某大酒店供热负荷为5200kw；供冷负荷为4300kw；生活热水负荷为2800kw。别墅部分参考酒店负荷进行估算，总热负荷为2380kw；总冷负荷为1870kw。二、对比方案1、“燃油锅炉冷水机组”系统按冷热需求分系统设计，按照总热负荷8000kw配置燃气锅炉、按照总冷负荷4300
2、kw配置冷水机组及冷却塔，相应配置其它机房设备及室外管线。2、“用燃油锅炉调峰的地源热泵系统”用地源热泵解决基础负荷（总负荷的60%），用燃油锅炉解决调峰负荷（总负荷的40%）按照酒店热负荷5200kw的60%，即3120kw配置地源热泵系统，按照酒店热负荷40%，即2080kw配置燃油锅炉。地源热泵系统可承担冷负荷3510kw，酒店冷负荷的其余部分790kw由冷水机组承担。 本项目中别墅部分的供暖及制冷完全由地源热泵系统来解决。 三、项目初投资估算酒店部分费用表序号工程或费用名称工程费用（万元）燃油锅炉冷水机组地源热泵锅炉调峰一、机房设备5406151燃油锅炉8035热泵机组270冷水机组2
3、00552水泵40403机房配套设备1601604电气、控制系统6055二、室外工程401000地埋管990冷却塔4010三、总计5801615四、单位面积造价153元/425元/别墅部分空调系统费用表序号工程或费用名称工程费用（万元）燃油锅炉冷水机组地源热泵一、机房设备2452471燃油锅炉40热泵机组135冷水机组902水泵20223机房配套设备70804电气、控制系统2510二、室外工程15780地埋管780冷却塔15三、总计2601027四、单位面积造价153元/604元/ “燃油锅炉冷水机组”的形式总投资840万元；地源热泵系统的总投资为2642万元。室外地埋管部分寿命长达50年，如
4、果按照20年的投资期折算，仅相当于708万元，系统投资相当于1580万元。 地源热泵系统中别墅部分考虑了分户供暖的方式，如不考虑分户的问题亦可按调峰方式并入酒店系统，可节约初投资305万元。四、投资分析 1）运行费用表单位（万元）燃油锅炉冷水机组地源热泵调峰供冷费用3030供暖费用412168生活热水7051费用总计512249 2）从上表可以看出，“地源热泵调峰”的方案每年比“燃油锅炉冷水机组”的方案节约运行费用263万元，前者的初投资比后者多1800万元，项目的回收期为6.9年。目 录一、项目简介2二、设计依据2三、冷、热负荷估算21、气象参数21）气象参数22）最冷月干球温度33) 最热
5、月干球温度44) 太阳日总辐射年变化图42、冷、热负荷4四、地源热泵系统介绍4五、设计方案概述61、方案概述62、地埋管系统设计73、设备选型8六、经济性分析91、初投资估算92、能源费用估算101) 室外温度变化曲线图102）能源费用10七、污水利用12附录一 华清工程业绩13附录二 地源热泵系统介绍20一、项目简介本项目位于吉林省白山市，项目包括五星级酒店建筑面积3.8万平米，别墅建筑面积1.7万平米，总建筑面积5.5万平米。本方案拟采用绿色环保、高效节能的地源热泵系统作为能源系统，为酒店和别墅冬季采暖、夏季制冷；采用燃油锅炉解决生活热水需求，在夏季通过热泵系统的冷凝热回收技术获得免费的生
6、活热水，春、秋过渡季采用地源热泵系统制取。系统末端均采用风机盘管系统。 二、设计依据1、采暖通风与空气调节设计规范GB5001920032、建筑给水排水设计规范GB50015-20033、通风与空调工程施工质量验收规范GB50243-20024、全国民用建筑工程设计技术措施 给水排水5、全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调动力6、公共建筑节能设计标准 GB50189-2005 7、甲方提供的相关资料三、冷、热负荷估算1、气象参数1）气象参数下表根据中国建筑热环境分析专用气象数据集给出了吉林临江的设计用室外气象参数，白山市与临江市相距较近，可参考该地气象参数。设计用室外气象参数单位数值采暖室外
7、计算温度-21.3 冬季通风室外计算温度-20.3 夏季通风室外计算温度27.3 夏季通风室外计算相对湿度61 冬季空气调节室外计算温度-24.3 冬季空气调节室外计算相对湿度72 夏季空气调节室外计算干球温度30.7 夏季空气调节室外计算湿球温度23.5 夏季空气调节室外计算日平均温度25.1 冬季室外平均风速m/s0.4 冬季室外最多风向的平均风速m/s1.6 夏季室外平均风速m/s1.1 冬季最多风向NNE冬季最多风向的频率5夏季最多风向N夏季最多风向的频率16年最多风向N年最多风向的频率14冬季室外大气压力Pa98560 夏季室外大气压力Pa96840 冬季日照百分率60 设计计算用采
8、暖期日数日168设计计算用采暖期初日10月23日设计计算用采暖期终日4月8日极端最低温度-33.8 极端最高温度37.9 2）最冷月干球温度3)最热月干球温度4)太阳日总辐射年变化图2、冷、热负荷建设方提供的酒店总热负荷为5200kw，折合137w/m2；总冷负荷为4300kw，折合113w/m2；生活热水负荷为2800kw。别墅部分按照酒店负荷进行估算，热负荷指标按照140w/m2，总热负荷为2380kw；冷负荷指标按照110w/m2，总冷负荷为1870kw。四、地源热泵系统介绍地源热泵系统是以地下岩土体为低温热源，由水源热泵机组、地温采集系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。地源热泵系统设
9、有垂直或水平埋设在岩土体中的地埋管换热器，通过地埋管换热器中传热介质的循环流动与岩土体进行热交换，冬季从地下岩土中吸收热量，由热泵机组提升能量品位后将热量释放到建筑物内，为建筑供暖；夏季将建筑物内的热量释放到地下岩土体中，为建筑物空调供冷。地源热泵系统夏季供冷原理如下图所示：冬季供暖原理如下图：地埋管地源热泵系统利用的浅层地温资源。浅层地温资源储存于地下土壤、岩石和地下水中，地下自然情况复杂，资源的产生、形成、储存、开采利用受到其所在区域的地质、水文地质条件的制约，项目实施前须对工程场区的地质、水文地质条件进行勘查。影响地源热泵系统的地质、水文地质条件因素主要有：地层结构、岩土体热物性参数等地
10、层条件；地下水含水层的分布、静水位、流速等水文地质条件；地温、水质等物理化学特性。地源热泵是可再生能源利用技术，具有绿色环保、高效节能、运行稳定可靠、环境效益显著、一机多用、自动运行等优点，被称为21世纪的“绿色空调技术”，是解决建筑供暖系统节能问题的重要技术之一。五、设计方案概述1、方案概述该项目地处山间盆地，第四系较薄，厚度为10米，下伏泥岩。在该类地层钻凿换热孔成本较高，为了相对准确地确定项目投资规模，需要在项目前期钻凿试验孔以确定单孔换热量和可行的钻凿深度。为了有效降低空调系统的初投资，特别是降低地埋管换热器系统的投资，减少运行费用，本方案设计采用调峰的方案，即用地源热泵系统提供系统所
11、需的基础负荷，燃油锅炉解决大约40%的调峰负荷。地埋管换热器系统设计以基础负荷为依据，冷负荷的不足部分由冷水机组来承担。在本方案的设计中，酒店与别墅分别进行地源热泵系统的设计。1)酒店部分根据冬季热负荷设计室外地埋管系统，并进行热泵机组的配置选型。校核地埋管系统的放热能力后，确定能够解决的夏季冷负荷大小，不足的部分用冷水机组加冷却塔的方式解决。系统末端采用风机盘管，冬季采暖热水供回水温度为45/40；夏季冷冻水供回水温度为7/12。生活热水冬季由燃油锅炉提供，夏季采用冷凝热回收的方式免费获得，春、秋过渡季采用地源热泵系统制取。2)别墅部分别墅群设计统一的地埋管换热器系统，单个别墅室内设置独立的
12、热泵机组。根据冬季热负荷设计室外地埋管系统，并进行热泵机组的配置选型。系统冬季供暖供回水温度为45/40；夏季制冷供回水温度为7/12。3)地源热泵供暖、制冷的系统原理图如下所示：2、地埋管系统设计冬季热泵效率（COP）取为4，地源热泵承担总热负荷的60%（3120kW），需要从土壤中吸收热量2340kW。根据我公司多年的实际工程经验给出设计孔深和单位孔深的换热量，在实际施工图设计中要以现场的实际勘察数据为计算依据。地埋管吸热量取为50W/m，放热量取为90W/m，以此作为方案计算的依据。其中埋地孔深按150m设计，孔间距按照5m5m，实际地埋管的敷设根据建筑物周围的绿地，道路等进行调整。地埋
13、管采用高密度聚乙烯管，双U垂直埋设。则冬季埋地换热器与周围土壤的换热情况见下表。1)酒店部分冬季地埋管系统计算表热负荷(kW)从土壤中吸热(kW)单位孔换热量(W/m)孔深（m）孔数(个)孔间距（mm）占用面积（m2）3120234050150312557800地埋管系统夏季校核计算表孔数(个)孔深（m）孔间距（mm）占用面积（m2）单位孔换热量(W/m)向土壤中放热(kW)可承担冷负荷(kW)31215055780009042123510室外布312个换热孔，占地面积约为7800m2。2)别墅部分冬季地埋管系统计算表热负荷(kW)从土壤中吸热(kW)单位孔换热量(W/m)孔深（m）孔数(个)孔间距（mm）占用面积（m2）2380178550150240556000地埋管系统夏季校核计算表孔数(个)孔深（m）孔间距（mm）占用面积（m2）单位孔换热量(W/m)向土壤中放热(kW)可承担冷负荷(kW)2401205560009032402700室外布240个换热孔，占地面积约为6000m2。3、设备选型主要设备选型如下
