最新学生宿舍卫生热水供应方案分析调整0621.docx
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最新学生宿舍卫生热水供应方案分析调整0621
学生宿舍卫生热水
供
应
方
案
分
析
江苏必格新能源有限公司
2011年6月
一、计算参数及依据
1.1计算参数
夏季：
室外干球温度:
35.7℃;室外日平均温度:
31.5℃;
室外湿球温度:
28.5℃;相对湿度:
80%;
冷水温度：
15℃热回收温度25℃
冬季：
室外干球温度:
9℃;气压：
1020.9mbar;
相对湿度:
77%
冷水温度：
5℃热回收温度15℃
人数按7000人。
1.2设计依据
1、《建筑给排水设计规范》GB50015-2003
2、《2009全国民用建筑工程设计技术措施-给排水》
3、《建筑给排水设计手册》
4、《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
5、《给水排水制图标准》GB/T5-106-2001
6、《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
7、空气源热泵热水机组相关资料
8、类似项目相关资料及数据
二、技术解决方案
本项目从系统稳定性、节能性及舒适性方面综合考虑，根据项目具体情况，对比三种方案：
1、直热式空气源热泵热水机组；2、双余热回收污水源热泵热水系统+辅助空气源热泵热泵热水系统；3、单余热回收污水源热泵热水系统+辅助空气源热泵热水系统。
方案一直热式空气源热泵热水系统，可以将热水出水温度设定为40度，40℃的热水直接进入蓄热水箱，当有热水需求时，水箱内的热水供给末端，保证随时有热水，且热水的温度恒定在40度。
蓄热水箱内设有温度传感器，当温度低于39℃时，热泵机组进行循环加热，保证水温维持在合适的温度。
补水直接进入机组，而不通过热水箱，以避免热水温度的不稳定，出现洗浴过程中的忽冷忽热现象。
方案二及方案三，将热水的出水温度设定在45℃，所需的热水进入蓄热水箱，当有热水需求时，水箱内的热水与少量的冷水混合至40℃左右适合淋浴温度的温水后供给末端，可以通过监测混合后的水温调节冷水管的阀门开度，保证送至末端的温度在40左右。
冷水直接补入水箱，在水箱内的温度低于40℃时，关闭冷水阀门，由水箱直接供温水，同时关闭补水阀门，由热泵机组加热水箱内的水，以避免持续补入冷水造成的温度波动。
循环水泵采用变频技术，在不同的热水用量下，水泵处于不同的运行工况，保证系统的节能经济性，减少不必要的传输损耗。
三种方案又可以以两种不同的使用方式存在：
1、每个宿舍设置独立卫生间，热水直接送至每个宿舍；2、每栋宿舍楼设置一个公共浴室，热水送至公共浴室终端。
2.1热水送至每个宿舍终端
2.1.1直热式空气源热泵热水系统
直热式空气源热泵热水系统是指冷水直接补入空气源热泵热水机组，而不是从蓄热水箱进行补水的系统。
2.1.1.1热水负荷计算
根据公式
（2-1）
式中：
Qd：
设计日耗热量（KW）；
qd：
每人每天用水量（L/d），按40L/人.天取值；
c：
水的比热，4187J/Kg.℃
tr：
热水的温度，按40℃取值；
tl：
冷水的温度，按5℃取值；
：
热水的密度，Kg/L，取0.992；
：
用水人数，按7000计；
b：
使用率，按65%计。
经计算，Qd=7408KW。
2.1.1.2热泵机组供热量计算
根据公式
（2-2）
式中：
Qg：
热泵机组设计小时供热量，kw；
Qd：
最高日耗热量，kw/d；
K：
安全系数，取1.05；
T：
热泵设计工作时间，取12h/d。
经计算，Qg=650KW。
根据已有资料，单台热泵热水机组制热量为90KW，需8台设备，考虑到冬季在温度为5℃时，制热量衰减约35%，每台机组配置一套25KW的辅助电加热器，在制热量达不到设计要求时，辅助电加热工作，保证正常所需的水量和水温。
2.1.1.3热水箱的计算
热泵热水系统应设置贮热水箱，其容积应根据日耗热量，热泵持续时间及热泵工作时间内耗热量等因素计算。
根据公式：
（2-3）
式中：
V：
贮热水箱有效容积；
Qd：
设计耗热量，kw；
Qg：
热泵机组设计供热量，kw；
K1：
安全系数，取1.1；
：
有效贮热容积系数；
T：
设计小时耗热量持续时间，取2h；
tr：
热水温度，按机组出水温度40℃计算；
tl：
冷水温度，按自来水温度5℃计算。
经计算，V=91m3。
设置4台25T储热水箱。
2.1.2双余热回收污水源热泵热水系统
双余热回收污水源热泵热水系统是指依靠提取洗浴废水中的能量，作为能量的提取端产生卫生热水的系统，双余热回收是指机组自身从废水中提取能量，同时补入的冷水也从废水中提取一部分能量，使水温尽可能的升高，以减少能量的消耗。
2.1.2.1热水负荷计算
根据公式（2-1）热水的温度，按45℃取值；冷水的温度，按15℃取值。
计算得Qd=6350KW。
2.1.2.2热泵机组供热量计算
根据公式（2-2）计算，Qg=556KW。
选用两台280KW污水源热泵机组，同时备用三台90KW热泵热水机组。
在污水量不足的时候，由空气源热泵热水系统辅助加热，保证正常所需的水量和水温。
2.1.2.3热水箱的计算
根据公式（2-3）热水温度45℃计算；冷水温度，按自来水温度15℃计算。
经计算，V=90m3。
设置4台25T储热水箱。
2.1.3单余热回收污水源热泵热水系统
单余热回收污水源热泵热水系统是指依靠提取洗浴废水中的能量，作为能量的提取端产生卫生热水的系统，仅热泵机组从废水中提取能量，冷水不经过废水的加热温升过程，直接从自来水管接入。
2.1.3.1热水负荷计算
根据公式（2-1）热水的温度，按45℃取值；冷水的温度，按5℃取值。
计算得Qd=6350KW。
2.1.3.2热泵机组供热量计算
根据公式（2-2）计算，Qg=741KW。
选用两台380KW污水源热泵机组，同时备用四台90KW热泵热水机组。
在污水量不足的时候，由空气源热泵热水系统辅助加热，保证正常所需的水量和水温。
2.1.3.3热水箱的计算
根据公式（2-3），热水温度按机组出水温度45℃计算；冷水温度按自来水温度5℃计算。
经计算，V=90m3。
设置4台25T储热水箱。
2.2热水送至公共浴室
2.2.1直热式空气源热泵热水系统
2.2.1.1热水负荷计算
根据公式
（2-4）
式中：
Qd：
设计日耗热量（KW）；
qd：
淋浴器用水定额（L/d），按210L/天取值；
c：
水的比热，4187J/Kg.℃
tr：
热水的温度，按40℃取值；
tl：
冷水的温度，按5℃取值；
：
热水的密度，Kg/L，取0.992；
：
用水器具数，按280计；
b：
使用率，按70%计。
经计算，Qd=6702KW。
2.2.1.2热泵机组供热量计算
根据公式（2-2）计算，Qg=586KW。
根据已有资料，单台热泵热水机组制热量为90KW，需9台设备，考虑到冬季在温度为5℃时，制热量衰减约35%，每台机组配置一套25KW的辅助电加热器，在制热量达不到设计要求时，辅助电加热工作，保证正常所需的水量和水温。
2.2.1.3热水箱的计算
根据公式（2-3），热水温度按机组出水温度40℃计算；冷水温度按自来水温度5℃计算。
经计算，V=80m3。
设置4台20T储热水箱。
2.2.2双余热回收污水源热泵热水系统
2.2.2.1热水负荷计算
根据公式（2-4），热水的温度按45℃取值；冷水的温度按15℃取值；经计算，Qd=4787KW。
2.2.2.2热泵机组供热量计算
根据公式（2-2）计算，Qg=419KW。
选用六台70KW污水源热泵机组，同时备用三台90KW热泵热水机组。
在污水量不足的时候，由空气源热泵热水系统辅助加热，保证正常所需的水量和水温。
2.2.2.3热水箱的计算
根据公式（2-3），热水温度按机组出水温度45℃计算；冷水温度按自来水温度15℃计算。
经计算，V=80m3。
设置4台20T储热水箱。
2.2.3单余热回收污水源热泵热水系统
2.2.3.1热水负荷计算
根据公式（2-4），热水的温度按45℃取值；冷水的温度按5℃取值。
经计算，Qd=6702KW。
2.2.3.2热泵机组供热量计算
根据公式（2-2）计算，Qg=586KW。
选用六台100KW污水源热泵机组，同时备用三台90KW热泵热水机组。
在污水量不足的时候，由空气源热泵热水系统辅助加热，保证正常所需的水量和水温。
2.2.3.3热水箱的计算
根据公式（2-3），热水温度按机组出水温度45℃计算；冷水温度按自来水温度5℃计算。
经计算，V=80m3。
设置4台20T储热水箱。
三、初投资分析
表3-1初投资汇总表
对比项目
设备
主材
辅材
安装
合计
热水送至宿舍卫生间
直热式空气源热泵
52.64
72.88
40.00
28.14
193.66
双热回收污水源热泵
48.74
75.88
55.00
30.54
210.16
单热回收污水源热泵
66.32
75.88
55.00
33.52
230.72
热水送至公共淋浴室
直热式空气源热泵
59.22
50.01
40.00
25.37
174.60
双热回收污水源热泵
“碧芝”最吸引人的是那些小巧的珠子、亮片等，都是平日里不常见的。
据店长梁小姐介绍，店内的饰珠有威尼斯印第安的玻璃珠、秘鲁的陶珠、奥地利的施华洛世奇水晶、法国的仿金片、日本的梦幻珠等，五彩缤纷，流光异彩。
按照饰珠的质地可分为玻璃、骨质、角质、陶制、水晶、仿金、木制等种类，其造型更是千姿百态：
珠型、圆柱型、动物造型、多边形、图腾形象等，美不胜收。
全部都是进口的，从几毛钱一个到几十元一个的珠子，做一个成品饰物大约需要几十元，当然，还要决定于你的心意尽管售价不菲，却仍没挡住喜欢它的人。
49.74
50.01
45.00
24.61
169.36
2、传统文化对大学生饰品消费的影响单热回收污水源热泵
56.94
50.01
1、DIY手工艺市场状况分析46.00
26.00
178.95
500元以上1224%注：
工程估价不含末端淋浴设备，仅为热泵机组、相关的辅助设备、
管网及计费设备的造价。
加拿大ｂｅａｄｗｏｒｋｓ公司就是根据年轻女性要充分展现自己个性的需求，将世界各地的珠类饰品汇集于“碧芝自制饰品店”内，由消费者自选、自组、自制，这样就能在每个消费者亲手制作、充分发挥她们的艺术想像力的基础上，创作出作品，达到展现个性的效果。
四、节能经济性分析
4.1运行费用分析
目前学校用水、电、气价格执行居民用水、电、气价格收费，电价按0.5元/kw.h，水费按2.2元/吨作为计算基准。
2003年，上海市总人口达到1464万人，上海是全国第一个出现人口负增长的地区。
为保证热泵热水机组的效率和稳定性，直热式空气源热泵热水机组产生40℃的热水，夏季及过渡季节工况下，系统效率（含循环泵功耗）取3.4，全年按200天；冬季工况下，系统效率取2.0，全年按120天。
污水源热泵系统产生45℃的热水，夏季及过渡季节工况下，系统效率（含循环泵功耗）取5.2，全年按200天；冬季工况下，系统效率取3.2，全年按120天。
每天下午16:
00~22:
00供应卫生热水。
制取1吨水，不同的方式，所需的成本分别为：
P1=电价*（1*1.163*△t/效率1*T1+1*1.163*△t/效率2*T2）/320（5-1）
小饰品店往往会给人零乱的感觉，采用开架陈列就会免掉这个麻烦。
“漂亮女生”像是个小超市，同一款商品色彩丰富地挂了几十个任你挑，拿上东西再到收银台付款。
这也符合女孩子精挑细选的天性，更保持了店堂长盛不衰的人气。
P=P1+2.2（水价）（5-2）
我们女生之所以会钟爱饰品，也许是因为它的新颖，可爱，实惠，时尚，简单等。
的确，手工艺品价格适中。
也许还有更多理由和意义。
那么大学生最喜欢哪种手工艺品呢?
此次调查统计如下图（1-3）T1：
夏季及过渡季节运行时间；
创新是时下非常流行的一个词，确实创新能力是相当重要的特别是对我们这种经营时尚饰品的小店，更应该勇于创新。
在这方面我们是很欠缺的，故我们在小店经营的时候会遇到些困难，不过我们会克服困难，努力创新，把我们的小店经营好。
T2：
冬季运行时间；
年轻有活力是我们最大的本钱。
我们这个自己动手做的小店，就应该与时尚打交道，要有独特的新颖性，这正是我们年轻女孩的优势。
效率1：
夏季及过渡季节系统效率；
效率2：
冬季系统效率；；
年运行费用=L（总用水量）*P（5-3）
表4-1
系统形式
年运行费用（万元）
水单价（元/吨）
热水送至宿舍卫生间
直热式空气源热泵
52.7
9.7
双热回收污水源热泵
35.87
6.2
单热回收污水源热泵
45.11
7.7
热水送至公共淋浴室
直热式空气源热泵
42.42
9.3
双热回收污水源热泵
22.1
5.8
单热回收污水源热泵
30.39
7.2
表4-2数据分析汇总表：
系统形式
初投资（万元）
年运行费用（万元）
热水送至宿舍卫生间
直热式空气源热泵
193.66
52.7
双热回收污水源热泵
210.16
35.87
单热回收污水源热泵
230.72
45.11
热水送至公共淋浴室
直热式空气源热泵
167.58
42.42
双热回收污水源热泵
169.36
22.1
单热回收污水源热泵
178.95
30.39
4.2风险分析
在采取BOT模式下，不同热水使用量对投资回收期的影响较大。
选择40L/人.天（基准）、30L/人.天、50L/人.天三种条件下，在热水定价为40元/吨、扣除每年的管理费用、交给学校管理费用25万/年时，进行热水使用量变化对回收期的影响分析。
表5-3（万元）
用水量
L/人.天
对比项目
初投资
运行费用
运管费
管理费
盈利
回收期
30
直热式空气源热泵
182.45
42.2
18
25
89.52
2.04
双余热回收系统
204.4
26.9
18
25
104.82
1.95
单余热回收系统
202.1
33.83
18
25
97.89
2.06
40
直热式空气源热泵
193.66
56.27
18
25
133.69
1.45
双余热回收系统
210.2
35.87
18
25
154.1
1.36
单余热回收系统
230.72
45.11
18
25
144.85
1.59
50
直热式空气源热泵
224.27
70.34
18
25
177.86
1.26
双余热回收系统
238.52
44.83
18
25
203.37
1.17
单余热回收系统
254.4
56.39
18
25
191.81
1.33
通过以上分析可知，在支付给学校相同的管理费的前提下，用水量越大，对回收期越有利。
系统越节能，回收周期越短。
五、结论
1、在光照条件和场地允许的条件下，可适当采用少量太阳能，热水供应系统采用太阳能与热泵热水机组、污水源热泵热水机组的复合式系统；
2、采用节能技术后，卫生热水的生产成本较低，约5.5元/吨~10元/吨；
3、根据目前已有项目经验，收费标准为0.2元/min，约合40元/吨（正常淋浴出水量为5~6L/min）;
4、在假定的使用量和运管费用、支付费用标准下，投资回收期较短，静态回收期在2年以内基本结束，投资效益较好；
5、热水送至宿舍卫生间初投资较高，约高20%，主要因为管材及计费系统投资增多，远距离输送产生的能量损失较大，设备容量增大，投资增多；
6、热水送至宿舍卫生间运行费用高，约高7%，主要因为远距离输送产生的能量损失及传输功耗较大；
7、节能性方面，双余热回收系统〉单余热回收系统〉直热式空气源热泵系统；
8、由于外界气温的变化对空气源热泵热水机组的效率影响较大，空气源热泵热水机组不宜单独使用，须与其他形式配合使用。
同时在冬季温度较低的夜间，热泵机组的效率较低，不宜运行；
9、热水使用量对投资回收期影响较大，采取BOT模式供应卫生热水时，定价机制要充分考虑使用量对回收期的影响。
支付给学校的管理费可以根据热水使用量进行相应的调整。
六、实施注意事项
热水供应系统相对简单，项目施工难度很小，主要存在协商、配合问题。
6.1界线划分
界限是指施工项目接口的界限，主要包括水管接口的界限、计量系统、控制系统和收费系统的实施界限。
室内管网要与室内工程进度、装修配合，但卫生热水系统室外部分的施工相对独立，施工进度不受整体项目的影响。
室内管网的施工则须给予配合和协调支持。
6.2合作模式
BOT合作期间，合作模式可进行约定，若采用年约定支付方式，由于用水量的多少关系到我方的收入多少，在进账变化的情况下，支付给学校的管理费用越高，对我方的投资回收越不利。
建议采用动态的支付比例方式：
根据用水量实行阶梯制支付，用水量越大支付给学校的管理费用越高；或者约定收益比例，根据收益给予相应比例的管理费。
七、合同能源管理方案
7.1合同能源管理概念
70年代中期以来，一种基于市场的、全新的节能新机制——“合同能源管理”在市场经济国家中逐步发展起来，而基于这种节能新机制出现了相应专业化运作的“节能服务公司”（简称ESCO），尤其在美国、加拿大，EMC已发展成为一新兴的节能产业。
节能服务公司（ESCO）通过与用户签订能源服务合同，采用先进的节能技术及全新的服务机制来为客户实施节能项目。
节能公司为客户提供能源审计、分析节能潜力、进行节能项目设计、帮助项目融资、选择设备、采购并安装调试、培训项目管理及操作人员、与客户共同验证项目节能效果和经济效益，并进行合同期内的系统设备维护等一条龙服务，最后通过与客户分享项目实施后产生的经济效益来回收项目投资和获得应有的利润。
合同结束后，高效的节能设备和节能效益全部移交给客户。
7.2合同能源管理实施方法
由我公司出资为项目投资进行卫生热水系统的实施，采用稳定可靠、高效节能的热水供应系统满足学生宿舍卫生热水需求，并负责施工、安装、调试，合作期内的系统运行管理维护、保养等费用根据合作模式协商确定。
我公司通过收取卫生热水节省的能源费的方式收回成本并受益。
在EMC收回全部设备投资并获得相应投资回报后，将投资的节能热水系统移交给校方，即设备所有权归校方。
7.3合同能源管理费用
1、合同能源管理合作期根据双方约定，在设备生命周期内，合作期限越长，我方收益越高，合作期内，我公司向学生出售卫生热水0.04元/L，实行预付费充值模式；
2、我方跟校方约定，每年给予一定比例的节能收益，支付的收益量根据用水量、总收益决定。
3、合作期限届满后，节能热水系统的所有权归校方或校方指定的产权公司所有，节能热水系统的所有权也随之转移。
八、公司简介
江苏必格新能源有限公司是专业从事新能源系统的研发、设计、咨询、系统集成、安装及施工于一体的高新技术企业。
江苏必格新能源有限公司是在整合了南京市长洲建筑工程勘察有限责任公司和南京爱克特水业有限公司的基础上建立的股份制企业。
初创于1992年的南京市长洲建筑工程勘察有限责任公司，专业从事岩土工程、地质勘察；地源热泵系统设计、安装及施工；项目管理、施工总承包。
拥有华东地区最大的地埋管施工队伍。
南京爱克特水业有限公司是专业从事水处理技术研发、设计、生产、销售及安装的高新技术企业。
同时，江苏必格新能源有限公司与南京大学、南京工业大学、江苏现代低碳技术研究院等科研院所紧密联系，致力于新能源技术的开发与应用，拥有以研究员、教授为主体的研发团队，以中青年专业工程师为骨干的技术与项目管理团队，具有丰富的岩土工程勘测、地源热泵设计、系统集成、钻探和安装的经验，并拥有一支工程经验丰富的水处理技术团队。
江苏必格新能源有限公司整合了两家公司的优质资源，集中力量，以坚持技术创新为导向，实现迅速扩大市场的占有率的市场影响力。
江苏必格新能源有限公司将为用户提供健康、舒适、低碳、环保、节能的一站式解决方案，必格人致力于在新能源技术开发及应用上影响全球，拯救地球，让节能技术为全人类发展造福！
公司地址：
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