中央空调方案可行性报告汇总.pdf

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1、* 项目 地源热泵制冷 / 采暖、热水系统 可行性报告 * 有限公司 二一六年四月二十日 2 目录 1. 项目基本资料 . 3 2. 项目提出的背景及必要性. 4 3. 设计依据 . 6 4. 室外主要设计参数. 6 5. 室内主要设计参数. 6 6. 空调末端形式 . 6 7. 空调冷、热负荷 . 7 8. 地源热泵系统机组选型. 7 9. 土壤源热泵地下埋管换热系统. 9 10. 地下埋管热平衡计算 9 11. 投资概算 . 10 12. 地源热泵与其他中央空调系统的综合分析比较 . 11 13. 投资与运行分析. 12 3 1. 项目基本资料 本方案涉及项目范围主要包括：风情街、市场交易

2、区、商业金街、商业银 街、配套高层（三栋 LOFT公寓、四栋产权式酒店）；其中市场交易区、风情街、 商业金街层高为5 米，均为五层；配套高层产权式酒店层高为3.5 米，层数为 19,20 层各两栋，LOFT公寓层高为 4.8 米，层数按照 17 层两栋，18 层一栋考虑。 风情街采用中央空调部分的建筑面积41446平方米，红线内土地面积 21685 平方米，地下车库占地面积16102 平方米；市场交易区采用中央空调部分的建筑 面积 178189.91 平方米，商业金街采用中央空调部分建筑面积49233.15 平方米， 商业银街采用中央空调部分建筑面积81889.60 平方米，配套高层采用中央空

3、调 部分建筑面积104229.53 平方米，地下采用中央空调部分商业建筑面积40000 平方米；市场交易区、商业金街、商业银街、配套高层地下部分总面积133930 平方米，总用地面积154031.40 平方米。 拟采用地源热泵系统。 4 2. 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

4、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 （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“

5、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 m 2。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

6、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 5 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

7、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4.0 5.4 ，与传统的空气源热泵相比，要高出40% 左右，其运行费用为普通中央空调 的 3050，具有高

8、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。 6 3. 设计依据 采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2

9、003 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 业主提供的相关资料和要求 4. 室外主要设计参数 大气压力：夏季 P x=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： T WS=25.8 冬季采暖室外计算温度： -3.2 5. 室内主要设计参数 以国家相关规范标准为依据。 6. 空调末端形式 风情街、市场交易区末

10、端采用全空气系统，商业金街、 商业银街末端采用风 机盘管系统， 配套高层末端按照地暖和风机判官系统两种方案考虑；风情街部分 考虑预留热水供应。 7 7. 空调冷、热负荷 市场交易区、配套高层及地下商业冷负荷按照100w/m2 ，热负荷按照 60w/m2 估算；风情街及商业金街、商业银街冷负荷按照150w/m2 ，热负荷按照60w/m2 估算。详细数据如下： 序号项目名称建筑面积单位冷 负 荷 w/m2 总 冷 负 荷 KW 单 位热 负 荷 w/m2 总热负荷 KW 备注 1 风情街41446 150 6216.9 60 2486.8 2 市 场交 易 区 178189.91 100 1781

11、9 60 10691.4 3 商业金街 49233.15 150 7385 60 2954 4 商业银街 81889.6 150 12283.4 60 4913.4 5 配套高层 104229.53 100 10423 60 6253.8 6 地下商业 40000 100 4000 60 2400 8. 地源热泵系统机组选型 根据各项目的总冷、热负荷，考虑冬季热负荷远小于夏季冷负荷，为节约初 投资，减少地埋管系统， 现参照热负荷选取机组配置地埋管系统供冬季制热、夏 季供冷使用，富裕冷负荷配置机组连接冷却塔单独供冷。 考虑各项目面积较大，设置一个大型机房不利于没个功能区系统单独控制， 一个功能区

12、使用整个机房均需运行，造成运行成本高； 其次设置一个大型机房出 现问题整个项目空调全部受到影响；且增加外管网投资。 8 因此考虑该工程每个项目单独设置机房。项目机组选型及单台机组额定工况 下技术参数如下： 序号 项目名称设备名称设备型号单位数量 制冷量 （KW ） 制冷功率 （KW ） 制热量 （KW ） 制热功率 （KW ） 1 风情街 冷热主机 GSHP2450P 台1 2431 346.8 2613 472.6 单冷主机 GSHP2000P 台2 1973 284.6 合计6377 916 2613 472.6 2 市场交易 区 冷热主机 GSHP2450P 台4 2431 346.8

13、2613 472.6 单冷主机 GSHP2000P 台4 1973 284.6 合计17616 2525.6 10452 1890.4 3 商业金街 冷热主机 GSHP1300P 台2 1320 194 1427 264.3 单冷主机 GSHP2450P 台2 2431 346.8 合计7502 1081.6 2854 528.6 4 商业银街 冷热主机 GSHP2450P 台2 2431 346.8 2613 472.6 单冷主机 GSHP2450P 台3 2431 346.8 合计12155 1734 5226 945.2 5 配套高层 冷热主机 GSHP2000P 台3 1973 284

14、.6 2125 387.6 单冷主机 GSHP2450P 台2 2431 346.8 合计10781 1547.4 6375 1162.8 6 地下商业 冷热主机 GSHP2200P 台1 2206 316.3 2376 430.9 单冷主机 GSHP2200P 台1 2206 430.9 合计4412 747.2 2376 430.9 机组制冷量及压缩机的耗功标定工况：蒸发器进出水温度（12/7），冷凝 器进出水温度（ 18/29）； 机组制热量及压缩机的耗功标定工况：蒸发器进出水温度（15/7），冷凝 器进出水温度（ 40/45）； 冷凝器、蒸发器标准承压能力1.0MPa,污垢系数： 0.

15、086m2/kW。 9 降膜式地源热泵机组冷暖运行机组与单冷运行机组各单独采用一套冷冻水 泵、冷却水泵。两套冷冻水泵、冷却水泵各备用一台。单冷运行机组夏季连接冷 却塔换热。 风情街部分考虑预留热水供应： 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。具体配置需提供具体参数。 9. 土壤源热泵地下埋管换热系统 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： 08m为回填土 890m为黄土 90120m中风化砂岩 土壤换热装置 土壤耦合器采用单孔双U管方式，采用

16、 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 10. 地下埋管热平衡计算 以风情街为例 : 冬季夏季均为 1 台降膜式地源热泵机组GSHP2450P 连接地埋管系统。 冬季累积取热量 : 按照冬季运行 120 天，1 台热泵机组运行 , 每天运行 12 小 时计，负荷系数为 0.65（优先运行） ，冬季采暖负荷 2613kW ，采暖功率 472.6KW 。 冬季累积提取热量（ 2613-472.6 ）*12*120*0.65=2003414.4kw 夏季累积释放热量 : 按照夏季运行 90

17、 天, 1 台热泵机组连接地埋管运行, 每 天运行 12 小时计 , 综合供冷负荷系数0.59，机组向地源侧释放热量2431kW ，制 冷功率为 346.8KW 。 夏季累积释放热量（ 2431+346.8）*12*90*0.59=1770014kw 热平衡分析 : 全年土壤取热量比释热量小11%,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。 10 11. 投资概算 概算汇总表 序号项目名称 各分项投资概算（万元） 总初投资概 算（万元） 备注机房系 统 冷暖末端系 统 地暖末端 系统 地埋管系统 1 风情街310 460 110 880 2 市场

18、交易 区 860 2000 430 3290 3 商业金街370 490 120 980 4 商业银街590 820 220 1630 5 配套高层530 1050 520 260 1840/1310 6 地下商业220 440 100 760 7 9380/8850 注：以上所列的造价仅为估算造价，不作为最终报价。 在以上所列造价中， 不含电气一次变配电系统， 用户需将机房用主配电系 统接至机房配电柜处。 11 12. 地源热泵与其他中央空调系统的综合分析比较 地源热泵与其他空调系统比较情况详见下表 项目 地源热泵空 调 冷水机组 +城市热网 （传统中央空调） VRV空调系 统 风冷热泵空调

19、 （传统中央空调） 制冷 效果 不 受 室 外 气 温影响 夏季室外气温越高， 冷 却塔散热差，影响制冷 效果 夏季室外气温越高，制冷越差 制热 效果 不 受 室 外 气 温影响 不受室外气温影响 冬季室外气温越低，制热越差， 低于 -5 0C 会使热泵无法正常工 作，往往需要设置辅助电加热装 置，增加能耗 除霜 问题 不 存 在 结 霜 及除霜问题 不存在结霜及除霜问 题 当冬季室外温度在4 0C左右时， 室外换热器会出现结霜， 所以要 采取除霜措施， 这必然会影响到 室内热环境品质及多耗能量 年维修 管理费 地 埋 管 不 需 维护，主机为 操作方便 冷却塔易损失，过一定 时间要更换填料，

20、 操作 复杂 主机在室外，日晒风吹易损坏， 操作简单 使用灵 活性 可随时开机可随时开机可随时开机 占地 地 埋 管 系 统 前 期 预 埋 不 占 用 其 他 空 间，地下室机 房占地较少。 另设热交换站，占地下 室面积较大 不 占 地 下 室，但屋顶 需较大面积 不占地下室，但屋 顶、外墙需较大面 积 故障率极低一般较高较高 12 噪音 全封闭，噪音 低 冷却塔在屋顶，噪声较 高 噪声较高 污染无污染 冷却塔洒水，容易产生 军团病菌，引起各种污 染，正引起空调界重视 有热污染 调节方 式 10100% 无节 调速 主机可调，冷却塔不可 调 调节方便调节方便 安全评 价 可靠一般一般一般 使

21、用寿 命 主机 25 年， 地下埋管 50 年以上 主机 25 年，但冷却塔 只有 8 年，换热站也需 维修 露天放置，较短 相对优 势 节能环保一般初投资较少 相对劣 势 钻孔费用较 高 占地面积大，热网使用 时间受限制 引起热岛效应， 高温和极端低温 时机组出力大量衰减 13. 投资与运行分析（以风情街为例） 13.1 投资 在满足本项目使用要求前题下， 采用地源空调系统较其他空调系统相比，该 项目设计考虑冬季负荷配置地埋管系统， 夏季辅助冷却塔，减少地埋管系统投资， 固定投资减少，年运行成本降低。以风情街为例各空调系统初投资概算如下： 序号项目名称 各分项投资概算（万元）总初投资 概算（

22、万 元） 备注 机房系统末端系统热网开口地埋管系统 1 地源热泵中 央空调系统 310 460 110 880 13 2 风冷热泵中 央空调系统 400 460 860 3 水冷螺杆中 央空调 +城 市热网系统 310 460 165 935 13.2 系统运行能耗比较 （以风情街为例） 13.2.1空调冷热源方案选择 1）地源热泵系统； 2）风冷热泵系统； 3）水冷冷水机组加城市热网供暖。 13.2.2各方案参数 风情街总建筑面积为41446m2,夏季空调冷负荷6217kW ；冬季采暖负荷 2487kW 。 1）降膜式地源热泵系统主机性能系数，夏季COP6.95 ，冬季 COP5.53 。

23、2）风冷热泵系统主机性能系数，夏季COP3.1 ，冬季 COP2.8 。 3）水冷冷水机组性能系数，夏季COP5.4 。 13.2.3运行能耗 按照夏季运行 90 天, 每天运行 12小时，负荷系数 0.59 ， 冬季运行 120 天, 每天运行 24 小时，负荷系数 0.65 。 A降膜式地源热泵系统 1）夏季：电能耗 G1= （62176.95）90120.59=569990（kW h） 2）冬季：电能耗 G2= （24875.53）120120.65=420946（kW h） B风冷热泵系统 1）夏季：电能耗 G1= （62173.1 ）90120.59=1277894（kW h） 2）

24、冬季：电能耗 G2= （24872.8 ）120120.65=831369（kW h） C水冷冷水机组加燃气锅炉 1）夏季：电能耗 G1= （62175.4 ）90120.59=733605（kW h）； 2）冬季：天然气耗能M2=2487 0.90120120.65=2586480（kW h） 电费按 0.9 元 kW h；市政热网按照每平方24 元计。 14 A）降膜式地源热泵系统全年运行费用： 电能耗 G=G1+G2=990936（kW h）； 运行费用￥ =990936*0.9=89184289（万元） B）风冷热泵系统全年运行费用； 电能耗 G=G1+G2 =2109263 （kW

25、h）； 运行费用￥ =2109263*0.9=1898336190（万元） C）水冷冷水机组加燃气锅炉供暖全年运行费用。 电能耗 G=G1 =733605 （kW h）； 市政热网 41446*24 元=994704元 运行费用￥ =733605*0.9+994704=1654948.5165（万元） 各空调系统投资、运行费用见表1： 表 1：投资、运行费分析表 风情街 投资、运 行费分 析 方案及 对比内 容 投资情况（万元）运行费用（万元） 静态投 资回收 期（年） 投资额 投 资 增 加 值 增 幅 (%) 年 运 行 费 用 运 行 费 增 加值 增 幅 (%) 地 源 热 泵空调 880 89 风 冷 热 泵空调 860 -20 -14. 28% 190 101 113. 5% 0.2 冷 水 机 组+市政 热 网 系 统 935 55 6.25 % 1 6 5 76 85.3 9% / 15 以风情街为例，降膜式地源热泵中央空调系统（以冬季负荷配置地埋管系 统）无论在初投资还是后期运行费用中，均优于风冷热泵系统与冷水机组+市政 热网系统。 综上所述：该项目利用降膜式地源热泵系统在总投资及后期运行费用方面 都占很大优势。