地能熱泵系統(tǒng)方案模板

1、*項目恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計方案 恒有源科技發(fā)展集團有限公司2013年*月*日編號：HYY-0724工程項目：*項目建筑規(guī)模： *m2設(shè)計范圍：冬季供暖、夏季制冷、生活熱水一、 工程概況*工程位于北京懷柔區(qū)雁棲湖生態(tài)發(fā)展示范區(qū)，由5000人主會議廳、宴會廳、媒體廳、餐廳、輔助用房等組成，總建筑面積約* m2。為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，加強生態(tài)文明建設(shè)，按建設(shè)國際一流高端會展中心的要求，打造國內(nèi)能耗最低的會議會展中心，首選淺層地能作為建筑物供暖（冷）替代能源，實現(xiàn)使用區(qū)域零污染，零排放，為北京市的霧霾治理作出應(yīng)有的貢獻，迎接G20會議的召開。根據(jù)建筑功能，分別考慮會議期間全部使用、日常時間

2、部分使用、會議后期綜合利用等因素，方案采用恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)滿足該建筑冬季供暖、夏季制冷、日常提供生活熱水的需要。二、恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)1、恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)簡介恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)首選淺層地能作為建筑供暖替代能源，經(jīng)地能熱泵機組的工作而改變溫度，進而實現(xiàn)對建筑物的冬季供暖、夏季制冷、日常提供生活熱水。恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)由三部分組成：能量采集系統(tǒng)、能量提升系統(tǒng)、能量釋放系統(tǒng)。能量采集系統(tǒng)為核心，就如同鍋爐系統(tǒng)中煤、燃氣、油等燃料。能量采集系統(tǒng)以單井循環(huán)換熱地能采集井技術(shù)為核心，采集淺層地能。能量提升系統(tǒng)利用地能熱泵，提升低位能量。能量釋放系統(tǒng)利用末端裝置，冬季供暖、夏季制冷、

3、日常提供生活熱水。恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)可實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的換熱，利用大地巖土層中的可再生淺層地能。由于較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，與室外氣溫相比是冬暖夏涼，因此恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)可克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙，且效率大大提高。在熱泵機組中消耗1kW的電能可以得到4kW以上的熱量，即能效比大于4，是一種可持續(xù)發(fā)展的替代能源技術(shù)。2008年12月恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)獲得全國工商聯(lián)頒發(fā)的科技進步一等獎。2010年10月，在北京市節(jié)能環(huán)保促進會主持召的“恒有源科技發(fā)展有限公司在京運行七年以上的恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)專家評審會”上，專家組對恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)給予了充分肯定

4、。2、單井循環(huán)換熱地能采集井技術(shù)簡介單井循環(huán)換熱地能采集井技術(shù)是一項我國原創(chuàng)的先進的適用于多種地質(zhì)條件的淺層地能采集技術(shù)。它以循環(huán)水為介質(zhì)采集淺層地下的溫度低于25C的熱能。不消耗也不污染地下水，對地下水是安全的。單井循環(huán)換熱地能采集井按結(jié)構(gòu)分為兩類：有蓄能顆粒采集井和無蓄能顆粒采集井，如圖1、圖2所示。 圖1 圖2有蓄能顆粒采集井（箭頭表示水流方向） 無蓄能顆粒采集井（箭頭表示水流方向） 有蓄能顆粒采集井在井壁（內(nèi)徑為 D ）和井管（外徑為 d ）之間依次有阻水層、隔離膜、蓄能顆粒（包括上、下分隔板）等。循環(huán)水由置于井管底部負壓區(qū)的潛水泵抽出，進入熱泵機組放熱或吸熱后，由熱泵機組返回進入蓄能

5、顆粒的上部正壓區(qū)內(nèi)。水流在有蓄能顆粒的環(huán)形空間內(nèi)向下流動至負壓區(qū)，透過井管下部的花管部份進入井管，再由潛水泵抽出。水流在有蓄能顆粒的環(huán)形空間由上向下的運動的過程中實現(xiàn)熱交換。無蓄能顆粒采集井的井管與井壁緊密接觸。在井管的上部和下部分別裝有上密封裝置和下密封裝置。循環(huán)水由置于井管底部負壓區(qū)的潛水泵抽出，進入熱泵機組放熱或吸熱后，由熱泵機組返回進入井管上部的正壓區(qū)，通過花管流出井外與周圍巖土體進行熱交換后，通過井管下部的花管進入井管內(nèi)再由潛水泵抽出。水流在由正壓區(qū)流到負壓區(qū)的過程中實現(xiàn)與井周圍巖土體的熱交換。2012年12月，由恒有源科技發(fā)展有限公司參編的北京市地方標準單井循環(huán)換熱地能采集井工程技

6、術(shù)規(guī)范（DB11/T935-2013）被北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準發(fā)布。2013年1月，國家發(fā)改委環(huán)資司就單井循環(huán)換熱地能采集井技術(shù)進行調(diào)研，并上報國務(wù)院要求給予重要支持。3、恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢1）、利用可再生能源恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)的主要能量（約75%）取自淺層地下，是間接使用太陽能；使用這一系統(tǒng)，將使建筑總能耗的50%以上來自可再生能源。2）、初始投資少恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)初始投資比同樣滿足供暖、制冷和生活熱水要求的其他系統(tǒng)組合低20%-30%。3）、運行費用低恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)采暖用電是電鍋爐的1/4，制冷用電低于分體空調(diào)的1/2。4）、保護水資源恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)

7、以單井循環(huán)換熱地能采集井技術(shù)為核心徹底免除了傳統(tǒng)能量采集過程中對地下水的破壞和污染；不需要冷卻塔，杜絕冷卻水消耗。5）、使用區(qū)域零污染使用區(qū)域不排放任何氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)污染物；不產(chǎn)生熱污染及噪聲污染。6）、運行安全可靠恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)運行過程無燃燒，不產(chǎn)生高溫、高壓氣體或液體，不結(jié)垢，使用壽命長。4、恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)推廣應(yīng)用到目前為止，恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)已推廣應(yīng)用了800多項工程，總計建筑面積1000萬平方米，地域輻射到拉薩。建筑類型包括：政府辦公大樓、商業(yè)寫字樓、住宅樓、大型商場、學校、展覽館、檔案館、體育館、游泳館、部隊營房、公寓、別墅、賓館、幼兒園、敬老院、銀行、醫(yī)院、工

8、業(yè)廠房、景觀水池等。三、設(shè)計依據(jù)1、規(guī)范標準單井循環(huán)換熱地能采集井工程技術(shù)規(guī)范 DB11/T935-2013地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 GB50366-2005民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 GB50736-2012通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB502432002建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB502422002制冷設(shè)備、空氣分離設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范GB502742010供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 GB500522009民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范 JGJ 1620082、設(shè)計院提供的資料 總平面圖 建筑平面圖 冷熱負荷四、設(shè)計冷熱負荷方案的冷熱負荷按面積熱指標估算。1、總熱負荷確定

9、Qr1 = Fq/1000 式中：F供暖面積（） q供暖平均熱指標（w/ ）2、總冷負荷確定Qr1 = Fq/1000 式中：F制冷面積（） q制冷平均冷指標（w/ ）3、冷、熱負荷計算：根據(jù)相關(guān)文件及建筑平面圖，參照全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（暖通空調(diào)動力分冊），類比我公司前期承接且已運行的類似工程項目的冷熱負荷，根據(jù)本建筑物結(jié)構(gòu)類型、各部位使用功能、冬季、夏季室外設(shè)計參數(shù)以及室內(nèi)設(shè)計參數(shù)進行熱工計算如下：序號建筑類型面積（m2）冷指標（W/ m2）熱指標（W/ m2）冷負荷（KW）熱負荷（KW）1綜合116309070942814根據(jù)設(shè)計院提供的資料:1、冬季供暖峰值熱負荷5800kW，

10、基礎(chǔ)熱負荷3265kW，內(nèi)區(qū)冷負荷1150kW；2、夏季空調(diào)供冷峰值冷負荷6500kW；3、 常年熱水負荷約為900kW。 五、恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計方案恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)由三部分組成：能量采集系統(tǒng)、能量提升系統(tǒng)、能量釋放系統(tǒng)。能量采集系統(tǒng)以淺層地能采集裝置為核心，就如同鍋爐系統(tǒng)中煤、燃氣、油等燃料。能量采集系統(tǒng)以單井循環(huán)換熱系統(tǒng)為核心，采集淺層低溫地熱能。能量提升系統(tǒng)利用地源熱泵，提升低位能量。能量釋放系統(tǒng)利用末端裝置，冬季供暖、夏季制冷。恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)原理示意圖（一）能量采集系統(tǒng)1、能量采集系統(tǒng)選擇能量采集系統(tǒng)是一切熱泵類制熱系統(tǒng)的關(guān)鍵部份。系統(tǒng)所需要的熱量主要由它來供給。

11、能量采集裝置主要由恒有源地能采集井、潛水泵等組成。恒有源地能采集井按結(jié)構(gòu)分為兩類：有蓄能顆粒采集井和無蓄能顆粒采集井，根據(jù)本工程地質(zhì)條件，設(shè)計選用有/無蓄能顆粒采集井。有蓄能顆粒采集井在井壁（內(nèi)徑為 D ）和井管（外徑為 d ）之間依次有阻水層、隔離膜、蓄能顆粒（包括上、下分隔板）等。循環(huán)水由置于井管底部負壓區(qū)的潛水泵抽出，進入熱泵機組放熱或吸熱后，由熱泵機組返回進入蓄能顆粒的上部正壓區(qū)內(nèi)。水流在有蓄能顆粒的環(huán)形空間內(nèi)向下流動至負壓區(qū)，透過井管下部的花管部份進入井管，再由潛水泵抽出。水流在有蓄能顆粒的環(huán)形空間由上向下的運動的過程中實現(xiàn)熱交換。地能采集井示意圖無蓄能顆粒采集井的井管與井壁緊密接觸

12、。在井管的上部和下部分別裝有上密封裝置和下密封裝置。循環(huán)水由置于井管底部負壓區(qū)的潛水泵抽出，進入熱泵機組放熱或吸熱后，由熱泵機組返回進入井管上部的正壓區(qū)，通過花管流出井外與周圍巖土體進行熱交換后，通過井管下部的花管進入井管內(nèi)再由潛水泵抽出。水流在由正壓區(qū)流到負壓區(qū)的過程中實現(xiàn)與井周圍巖土體的熱交換。示意圖如下：2、地能采集井計算（1）冬季能量采集系統(tǒng)換熱量的確定N=Q熱=5800=4451kW冬季能量采集井個數(shù)的確定S=N/233KW=4451KW/233KW=20（套）（2）生活熱水能量采集系統(tǒng)換熱量的確定N=Q熱=900=691KW冬季能量采集井個數(shù)的確定S=N/233KW=691KW/2

13、33KW=3（套）（3）夏季能量采集系統(tǒng)換熱量的確定N=Q冷=6500=7726KW夏季能量采集井個數(shù)的確定S= N/326.2KW=7715KW/326.2KW=24（套）本工程選用地能采集井26套（備用2套），單口地能采集井冬季換熱量為*KW，單口地能采集井夏季換熱量為*KW，井深*米，井間距15米。根據(jù)項目情況地能采集井設(shè)置于東側(cè)及北側(cè)的綠地內(nèi)，采用暗井方式，成井后井口與普通市政井蓋完全相同，保證了其設(shè)置不影響整個建筑物的總體布局，并能與周圍環(huán)境和諧統(tǒng)一。（二）、機房配置由冷熱負荷可知，方案能量提升系統(tǒng)選用3臺YSSR-700A/2地能熱泵機組，冬季供暖時，開啟兩臺機組，夏季制冷時開啟三

14、臺機組，滿足建筑冬季供暖、夏季制冷的要求。YSSR-700A/2地能熱泵機組名義工況性能參數(shù)如下：(1)制熱名義工況：冷水進出口： 15/10，熱水進出口：40/45，制熱量703kW，輸入電功率164.5kW。(2)制冷名義工況：冷凍水進出口：12/7，冷卻水進出口：25/30，制冷量675kW，輸入電功率126.1kW。YSSR-350A地能熱泵機組名義工況性能參數(shù)如下：(1)制熱名義工況：冷水進出口： 15/10，熱水進出口：40/45，制熱量348kW，輸入電功率80kW。(2)制冷名義工況：冷凍水進出口：12/7，冷卻水進出口：25/30，制冷量320kW，輸入電功率61kW。2、地

15、源熱泵主機特點：1、配件精良德國比澤爾品牌壓縮機，保證機組高效運行。世界知名的閥件選型，控制精度高，使用年限長。2、一機多用既可以夏季制冷，又可以冬季供暖的需求。3、節(jié)能、環(huán)保、品質(zhì)卓越環(huán)保安全機組利用淺層地能，實現(xiàn)供熱、制冷；運行過程中沒有任何氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)污染物排放，是目前具有類似功能設(shè)備中環(huán)保效果最顯著、運行最安全可靠一種。節(jié)能高效機組采用獨特的雙級冷凝器技術(shù)，熱交換效率高，耗電量少，整機效率高于傳統(tǒng)機組20%，在實際使用工況下，機組制冷時的最高性能系數(shù)（COP）可達到6.0以上，制熱時的性能系數(shù)可達4.5以上。采用回收技術(shù)后，負荷減小，使用壽命相應(yīng)延長。運行經(jīng)濟實現(xiàn)一機多能，初始投資

16、低于具有同樣功能的其他設(shè)備的組合。與普通空調(diào)相比，在相同制冷效果的條件下，節(jié)省電量50%左右。4、控制系統(tǒng)先進國際知名品牌的專用熱泵控制裝置，機組具備各種完善的控制功能和安全保護措施，保障機組高效穩(wěn)定運行。集中監(jiān)控和遠程監(jiān)控的接口設(shè)計、獨特的氣候補償控制、人性化的操作界面使用戶充分享受到科技節(jié)能、舒適環(huán)保的雙重收益。輕松自如的人機界面，采用先進的微電腦控制器，全中文顯示。三級密碼保護，防止程序和設(shè)定參數(shù)被隨意更改。配備RS485/RS232通訊接口，可實現(xiàn)用戶集中、遠程監(jiān)控和智能升級。高效的系統(tǒng)控制軟件，提供供回水溫控設(shè)定，定時控制、程序管理和水泵聯(lián)鎖控制。采用氣候補償控制，可根據(jù)室外氣溫自動

17、調(diào)節(jié)供水溫度，提高機組效率和季節(jié)能效比，實現(xiàn)機組系統(tǒng)運行效率最優(yōu)化，節(jié)能效果顯著。 診斷功能強，提供故障報警等多項診斷功能，確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。5、結(jié)構(gòu)特點制熱（冷）系統(tǒng)多回路設(shè)計，大容量機組采用多臺壓縮機，每一臺壓縮機為一個獨立的制熱（冷）回路。各壓縮機之間互不影響，互為備用，即使一臺壓縮機出現(xiàn)故障，也不影響另一臺壓縮機的運行，從而提高了機組的可靠性。匹配高效換熱管的殼管式蒸發(fā)器和冷凝器。采用目前最先進的DAE高效蒸發(fā)傳熱管，管內(nèi)表面的多頭螺旋細肋以及螺旋形突起，使換熱系數(shù)和換熱能力大幅度提高。蒸發(fā)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用流體優(yōu)化設(shè)計，配置高效均液器，解決了系統(tǒng)制冷工質(zhì)分配的均勻性問題，換熱效率較常

18、規(guī)的強化換熱器提高5%。機組避震設(shè)計，確保機組低噪聲、低震動。壓縮機的下面設(shè)置彈簧或橡膠減振器，減振效率在85%以上，振動傳遞率小于 0.15，降低機組振動及系統(tǒng)振動，降低機組噪聲。6、安全保護功能完備機組具備完善的安全保護措施，如系統(tǒng)高、低壓力和超壓保護；壓縮機缺相、相序、過載和過熱保護保護；系統(tǒng)防短路保護、防凍保護、水流保護、噴液等保護。3、定壓補水、水處理：采用全自動軟水器。、定壓補水：用戶循環(huán)系統(tǒng)采用全自動補水定壓裝置。設(shè)軟水箱、補水泵、定壓罐等設(shè)備組成氣壓罐閉式定壓補水系統(tǒng)，設(shè)壓力傳感器測得系統(tǒng)壓力并與設(shè)定值比較低點啟動補水泵、高點停泵，同時將壓力信號送至定壓罐上的電動閥及安全閥使其

19、在不同的設(shè)定壓力下開啟，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。4、管道及保溫機房內(nèi)管道采用焊接鋼管，補水及給水管采用熱鍍鋅鋼管。機房內(nèi)所有管道均設(shè)保溫，水管道保溫前表面除銹并刷防銹漆兩道，保溫后作流向標記，區(qū)分管道。5、機房設(shè)備明細表序號設(shè)備名稱設(shè)備型號數(shù)量輸入電功率（kW）設(shè)備參數(shù)（單臺）備注1地能熱泵YSSR-350A1制熱：80制冷：61制熱量：348kW制冷量：320kW供暖制冷2末端循環(huán)泵TD80-30/2211流量：60m3/h揚程：32.4m一用一備供暖制冷3末端定壓罐D(zhuǎn)N4501容積為80L4末端補水泵CDL1-420.37流量：0.4m3/h揚程：24m一用一備5全自動軟水器BN-2R/AF

20、（T）1流量：1.02.0m3/h單閥單罐系統(tǒng)6軟水補水箱9009009001有效容積約0.6 m37潛水泵SJ42-629.2流量：30m3/h揚程：66m成井后校核8配電柜1注：設(shè)備具體型號、參數(shù)以施工圖紙為準。6、機房布置：機房位置：*。供暖：機房無需供暖設(shè)施。通風：機房每小時換氣次數(shù)為6次。給水：機房需流量為*m/h、資用壓頭為0.2MPa的自來水。排水：機房設(shè)置排水溝。7、機房電氣：1）、機房設(shè)備總功率：*KW，采用*變壓器可滿足使用要求。2）、自控系統(tǒng)與配置（三）、能量釋放系統(tǒng)本項目能量釋放系統(tǒng)：項目原設(shè)計的空調(diào)末端系統(tǒng)商業(yè)區(qū)域均采用全空氣系統(tǒng)，其余需要空調(diào)區(qū)域為風機盤管加新風系統(tǒng)

21、，由于地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)的供回水參數(shù)與原設(shè)計的一致，所以原設(shè)計的末端系統(tǒng)可以繼續(xù)使用，不用做任何調(diào)整。風機盤管設(shè)置三速開關(guān)控制，可以單獨控制風機盤管啟停，使用簡潔方便，而且還可以實現(xiàn)每個房間單獨控制，達到節(jié)能運行的目的。六、運行經(jīng)濟分析恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)（一）冬季采暖1、采暖熱負荷： Qr2562.69 kW2、采暖天數(shù)：125天（11月15日3月15日）3、采暖熱負荷平均系數(shù)： r1= = = 0.726節(jié)能運行熱負荷平均系數(shù)：r2= = = 0.4714、 采暖年熱負荷：（1）10小時正常供暖Qy1 nn1Qrr 125102562.690.726=232.56104kWh/季（2）14

22、小時值班供暖Qy2 nn1Qrr 125142562.690.471211.23104kWh/季（3）采暖年熱負荷合計QyQy1+ Qy2443.79104kWh/季5、能量提升消耗的電能：Ny1 = =443.79104/4.3=103.21104kWh/季6、能量采集消耗的電能： Ny2 =12510111+1251455.5=23.59104kWh/季7、末端循環(huán)泵消耗的電能：Ny3=1251074+1251437=15.73104kWh/季8、年總電能消耗量：Ny= Ny1+ Ny2 + Ny3=（103.21+23.59+15.73）104 =142.53104 kWh/采暖季9、折

23、合每平方米采暖用電量：Np=142.5310428717.43=49.63kWh/m2采暖季10、運行電費： （電價按居民電價0.4883元/ kWh）A=0.76142.53104 kWh=108.32萬元/采暖季折合每m2采暖運行費：A1 = Sp1Np =0.7649.63=37.72元/m2采暖季（二）夏季制冷1、冷負荷計算: Ql313kW2、制冷天數(shù)：120天3、冷負荷平均系數(shù)： l= = = 0.364、年冷負荷：Qy nn1Qll120102640.850.36114.08104 kWh/季5、能量提升消耗的電能：Ny1 = =114.08104/5.3=21.53104kWh

24、/季6、能量采集消耗的電能：Ny2=120111100.36=4.80104kWh/季7、末端循環(huán)泵消耗的電能：Ny3 =12074100.36=3.20104kWh/季8、年總電能消耗量：Ny= Ny1+ Ny2 + Ny3=（21.53+4.80+3.20）104 =29.53104 kWh/制冷季9、折合每平方米制冷用電量：Np=29.5310428717.43=10.48kWh/m2制冷季10、運行電費： A=0.7629.53104 kWh=22.44萬元/制冷季折合每m2制冷運行費：A1 = Sp1Np =0.7610.48=7.97元/m2制冷季燃氣鍋爐供暖、中央空調(diào)制冷系統(tǒng)（一

25、）、冬季采暖：1、采暖年熱負荷：（同恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)）Qy443.79104kWh/季2、年燃料消耗量：天然氣：Qydw=8500kcal/m3=9.89kWh/m3燃燒效率：=0.8B = =443.79104/9.89/0.8=56.09104 m3/采暖季3、燃氣年費用：（每立方米天然氣按現(xiàn)行市場價q1=2.90元/m3）S1=Bq1=2.9056.09104 =162.66萬元/采暖季4、末端循環(huán)泵的耗電量：（同恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)）Ny =15.73104kWh/季S2 = Sp1 Ny =0.7615.73104 =11.95萬元/采暖季5、年運行總費用： S =S1+ S2=162.66+11.95=174.61萬元/采暖季6、折合每m2采暖運行費A1 = =174.61104/28717.43=60.80元/m2采暖季（二）、夏季制冷：1、冷負荷計算: （同恒有源地能熱泵環(huán)境系統(tǒng)） Ql114.08104 kWh/季2、制冷機組耗電量：NF=QL/COP=114.08 / 2.5104=45.63104kwh/制冷季3、冷卻水泵消耗的電能：Ny2=12060100.