江水源热泵可行性研究报告.docx

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江水源热泵可行性研究报告

江水源热泵

可行性研究报告

目　录

8、长江、嘉陵江水文资料

第一章工程概况

1.1项目简介

xxxx太阳城是由xxxx实业有限公司开发建设的集居住及配套的设备用房、地下车库（附建人防工程）、幼儿园和商业服务设施为一体的居住小区。

建设地点位于xx市江北区。

用地范围：

南北向长240m，东西向宽360m，呈四方形状。

东侧临黄花园大桥，东、北邻中央电视台xx记者站培训楼及住宅，南临江北滨江路，场地正在土石方平整，拆迁已基本完成，周边道路交通系统已全部完成，餐饮业发达。

本工程在西南角方向有市政供水管，西南角方向有市政污水管，西南角方向有市政雨水管。

天然气管道由西南方向引入；电力管网由北方向引入；电讯（网络、闭路电视）管网由北方向引入。

1.2一期建设规模和项目组成

表1.1建设规模和项目组成一览表

总图

编号

项目

名称

建筑性质

层数

建筑高度（m）

建筑面积（m2）

工程等级

备注

1

1号楼

商业

-3D

4941.17

二级

2

1-1号楼

住宅

30F/-1D

90m

19862.77

一级

3

1-2号楼

住宅

30F/-1D

90m

19922.67

一级

4

1-3号楼

住宅

30F/-1D

90m

19922.67

一级

5

2号楼

商业

-4D

4318.32

三级

6

2-1号楼

住宅

30F/-2D

90m

19862.77

一级

7

2-2号楼

住宅

30F/-2D

96m

19168.16

一级

8

3号楼

商业

-1D

4.5～7.5

680.11

一级

9

3-1号楼

住宅

32F/-1D

96m

19581.5

一级

10

3-2号楼

综合楼

32F/-1D

96m

20096.49

一级

11

4-14-2号楼

住宅

32F/-1D

96m

36866.26

一级

12

4-3号楼

住宅

32F/-3D

96m

19109.48

一级

13

5号楼

住宅

31F/-1D

93m

19083.96

一级

14

6-16-2号楼

住宅

30F/-3D

90m

35604.65

一级

15

7-17-2号楼

住宅

28F/-4D

84m

45446.88

一级

16

8号楼

综合楼

32F

96m

21414

一级

17

9号楼

地下车库

-2D

8.4m

42654.71

一级

一期工程总建筑面积为368536.6m2；其中空调示范面积307641.81m2,其中住宅面积为293753.08m2，公建面积为13888.73m2。

1.3场地概述

1.3.1本项目位于xx江北区滨江路刘家台片区，该片区东临黄花园大桥，与繁华的渝中半岛商业区隔江相望，交通便利，地势优越。

1.3.2项目用地形状规则，南北长240m，东西宽360m，用地面积77864.3m2，地势呈西北高，东南低，相对较陡的阶梯状，总高差约50m，最高处241.82m，最低处192.39m。

1.3.3项目内原有刘家台正街，场地内多无保留的建（构）筑物。

1.4总平面布置

1.4.1在平面布局上，根据小区地形北高南低以及南面朝向嘉陵江的特点，整体布局采用塔式高层以点状布置的方式，为每一幢住宅留出观江景观的视线走廊，整个小区倚山就势，拾阶而上，空间上呈现为向上而行的“S”形，根据商业建筑形式不同，将整个小区分为八个居住组团，共有16个建筑子项及1个地下车库。

图1.1xx太阳城区位图图1.2一期工程平面图

1.4.2在功能布局上，根据该地区控规的要求，主要商业步行街布置于南侧与A-1-2区商业相呼应，形成休闲娱乐的整体气氛，其它商业沿用地四边的城市道路展开。

4-3号楼底层及裙楼设置会所，以满足居民休闲、娱乐和健身等日常生活需要，在3-1号楼裙楼设置幼儿园，满足幼儿就近入园。

1.4.3在空间布局上，通过空间的流动、连通和引导，视线走廊串起了一个个不同的景点，从而营造出“步移景异”、“曲径通幽”的格局。

通过对空间有意识地压缩和开放处理，以及对景观路线的精心组织，形成了“峰回路转”、“豁然开朗”的感觉。

通过前排点式建筑的空间以及竖向上的高层错落使更多的住户具有良好的景观视野，将纵向的高压控制线内的绿化空间与横向的小区两大公共空间融合为一体，互相延伸和渗透。

1.4.4竖向布置

1.4.4.1小区排水方式以路面排水为主。

雨水由北向南排出场区。

设计中将场地进行平整，使场地略高于城市道路，并使建筑有良好的视觉形象，同时为场地内雨水、污水排放提供了便利条件，场地平整设计后最大高差为25m，道路最大纵坡为6.9%，最小纵坡为1.06%，室外场地的连接方式采用平坡式与台阶式相结合。

南北高差较大通过设置地下车库来减少填方量，以道路的绕行来减少挖方量。

1.4.4.2该场地地形复杂，高差较大。

竖向布置以结合地形，满足总体布局，不搞高切坡为原则。

场地竖向设计标高考虑与城市道路标高协调一致，以台地结合自然地形，减少土石工程量投资等因素来确定各组团的室内外标高。

每个组团基本采用同一标高。

室内地平标高定在203.90m—226.60m之间。

第二章建筑节能设计

2.1设计依据

[1]国家《节能中长期专项规划》

[2]建设部《建筑节能工程实施方案》（报批稿）

[3]中华人民共和国《节约能源法》

[4]中华人民共和国《可再生能源法》

[5]中华人民共和国《民用建筑节能管理规定》（第143号部令）

[6]建设部办公厅（建办科函[2005]656号）

[7]xx市建设委员会，xx市财政局《关于申请2007年度可再生能源建筑应用示范工程项目的通知》（渝建发[2007]8号）

[8]《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003;

[9]《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134—2001）

[10]《公共建筑节能设计标准》DBJ50-052-2006。

[11]《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005。

[12]《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95）

[13]《建筑照明设计标准》GB50034-2004

[14]《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

[15]建筑节能技术及产品标准、规范

[16]《xx市居住建筑节能设计标准》DB50/5024-2002；

[17]《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）

[18]《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）

[19]《泵站设计规范》（GB/T50265-97）

[20]《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）

[21]《防洪标准》（GB50201-94）

2.2建筑节能

2.2.1总平面设计

⑴尽量减少硬化（混凝土、石板等）地面，增加绿地和水域；

⑵建筑群的布置、建筑物的平面布置有利于自然通风；

⑶小区90%以上住宅布置在南偏东150至偏西150范围内。

2.2.2建筑单体设计

根据建筑功能要求和当地的气候参数，在建筑单体设计中，科学合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、外观体形、间距及层高。

⑴将住宅主要活动房间布置在南面，使房间夏天可减少室外热量侵入，冬天可获得较多的日照；

⑵选用合适的外窗尺寸和窗墙比，使其传热系数符合《xx市居住建筑节能设计标准》DB50/5024-20024.0.4的规定。

门窗洞口的开启位置有利于自然采光，也有利于自然通风；

⑶原则上减少建筑物外表面积。

选用合适的建筑体型系数，条式建筑的体型系数均不超过0.35，点式建筑的体型系数均不超过0.40，满足《xx市居住建筑节能设计标准》DB50/5024-20024.0.3的规定；

2.2.3建筑物外围护墙

改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷，选用节能型建筑材料、保证建筑外围护结构的保温隔热等热工我是建筑设计上的首要节能措施。

在满足基本的承重、安全围护、防水、防潮功能外，考虑以下几点：

⑴采用保温隔热性能好的墙体材料，如烧结岩空心（多孔）砖、加气混凝土砌块、陶粒混凝土砌块、加保温层的复合墙板等；

⑵对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位（“热桥”）拟采用外保温体系，以满足相应建筑节能设计标准的相关规定。

⑶对垂直墙面采用外廓、阳台、挑檐等遮阳设施。

⑷厨房和卫生间排风口的设置，避免强风时的倒灌现象和油烟等对周围环境的污染。

⑸单面采光房间的进深不宜过大。

⑹屋面、外墙表面采用浅色处理。

⑺楼梯间采用可开启式外窗。

⑻加强楼地面、分户墙的保温隔热处理。

2.2.4门窗

除满足基本的采光、通风和安全围护作用外，还应从以下及各方面来考虑门窗的节能特性，以满足相应建筑节能设计标准的相关规定：

⑴选用塑料（断热铝合金、玻璃钢、铝木复合材料等）窗框型材；

⑵采用密闭双层玻璃（中空玻璃、镀膜中空玻璃等）材料；

⑶门窗应具有良好的密封性能。

住宅外窗气密性七层以下不低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107规定的3级，七层及以上不低于4级。

公建外窗气密性不低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107规定的4级。

透明幕墙的气密性不低于《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225规定的3级。

2.2.5屋面

⑴利用屋顶植草、栽花、种植灌木、形成生态屋面；

⑵采用集防水、保温于一体的屋面防水做法；

⑶在防水层上设保温层，形成倒置式屋面；

⑷在屋面上贮水，形成蓄水屋面。

2.2.6南向窗设置水平遮阳板。

2.2.7附表

表2.1项目主要节能措施选用表

项目名称

1-1、1-2、1-3、2-2、3-1、3-2、4-1、4-2、5、6、6-1、6-2、7-1、7-2、8号楼

江水源热泵集中空调系统

利用项目建址紧临的嘉陵江河床丰富的含水砂卵石层，采用渗滤取水方式（专利技术）采集经砂卵石层天然渗滤的江水（水温比江中水更恒定，夏季约为22℃，冬季约为16℃）作为水源热泵机组的热交换水源，能效比可达5.93。

屋面主要材料及厚度

水泥膨胀珍珠岩找坡2%（最薄处30）：

密度1000kg/m3、导热系数0.37（W/m.K）；20-35厚挤塑聚苯板：

密度≤40kg/m3导热系数≤0.03（W/m.K）。

保温

形式

外保温

外墙主要材料及厚度

200厚钢筋混凝土墙或双排六孔水泥陶粒砌块：

密度≤850kg/m3、抗压强度≥2.5Mpa、热阻（包括墙体双面各20厚抹灰层）≥0.57（m.K/w）；20-40厚聚苯乙烯保温板：

密度≤280kg/m3、抗压强度≥0.2Mpa、导热系数≤0.057（W/m.K）。

保温

形式

外保温

楼地面主要材料及厚度

35～50（底层架空楼板）厚聚苯颗粒保温砂浆：

密度≤500kg/m3、抗压强度≥0.47Mpa、导热系数≤0.11（W/m.K）。

分户墙主要材料及厚度

200厚钢筋混凝土墙或双排6孔页岩砌体：

密度≤850kg/m3、抗压强度≥2.5Mpa、热阻（包括墙体双面各20厚抹灰层）≥0.57（m.K/w）。

窗玻璃材料

中空玻璃

中空空气层

6～12mm

窗框材料

塑料窗框型材

第三章示范目标及主要内容

3.1示范目标

总体目标：

将xxxx太阳城一期工程项目建设成为xx市及国家级可再生能源建筑应用示范工程。

主要技术指标：

1、节能50%以上；

2、采用江水源热泵空调系统；

3、水源热泵制冷能效比为5.93，采暖能效比为4.7；

4、江水源热泵冷却水一水多用技术；

5、采用渗滤取水技术降低取净水工程运行费用，减少占地面积；

3.2示范主要内容

水源热泵技术在我国进行深入研究的历史并不悠久，主要是从国外引进技术，该技术使制冷、制热的效率大大提高，值得广泛推广。

xx地处长江上游，可再生淡水资源丰富，为应用水源热泵技术提供了很有利的自然条件。

3.2.1水源热泵技术概述

水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低品位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。

地球表面浅层水源的温度一般都十分稳定。

水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量；而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为10～22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。

而夏季水体为18～30℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，能效比提高。

水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用。

热泵的特点：

1、淡水源热泵是利用地表水资源作为冷源和热源，是再生能源利用技术。

2、属经济有效的节能技术

地能或地表浅层水资源是很好的热泵热源和空调冷源，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

3、环境效益显著

该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废物的排放，不需要堆放燃料废物的场地。

4、一机多用，应用范围广

水源热泵系统可供暖、供冷、还可以供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或多套系统，可应用于宾馆、商场、办公楼、住宅小区、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

3.2.2水源热泵工作原理及其系统构成

水源热泵系统的基本工作原理是在夏季将建筑物种的热量转移到水源中，而冬季通过逆向热力循环，从水源中提取热量。

因为水体温度的比较恒定，使得水源热泵系统运行稳定可靠、不受外界气候变化的影响，高效节能，且不存在空气源热泵冬季除霜的难点问题。

因此，水源热泵系统是值得积极推广应用的一项以节能和环保、可再生能源利用为特征的先进技术。

这项起始于1912年的技术，最近10年在欧美工业发达国家取得了迅速的发展，已成为一项成熟的应用技术。

在我国，水源热泵技术的研究在20世纪90年代末已成为工程实践并刮起了一股“水源空调”的热潮。

热泵的工作原理是从周围环境中吸收热量而传递给被加热的对象，其工作原理与制冷机相同，按热机的逆循环工作，所不同的只是工作范围不同，对于热泵来说就是可逆的冷冻循环，正循环时由需要的制冷空间吸热而将其热排弃到空气或水中，称为制冷工况，逆循环时则向外界的空气或水中吸热而传递到需要采暖的房间称为制热工况。

（1）制冷工况：

制冷时恒温控制器启动风机，打开换向阀示制冷方向，此时低温低压的冷媒进入压缩机压缩成高压气体，再经换向阀进入冷媒（水的散热器）而冷凝成液体。

冷媒通过毛细管而进入冷媒（空气的蒸发器），蒸发成为低温气体，该气体吸收从风机吹过盘管的空气之热而使温度降低，循环不断往复进行制冷。

（2）采暖供热工况：

采暖供热时，冷媒液再经过一个细管而进入冷媒蒸发器，吸收循环水热能而蒸发为低温气体，低温低压的冷媒气体经过反向阀进入压缩机入口成为下一循环的开始往复循环采暖供热。

对于大型水源热泵机组，也可以不采用制冷剂换向方式，而是采用水换向的方式，使机组更简化、运行更稳定。

但淡水源热泵系统由于水质问题，采用水换向会使得蒸发器和冷凝器都要进行频繁的清洗。

水源热泵工程是一项系统工程，一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端送冷（热）系统三部分组成。

其中，水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等。

图3.1水源热泵工作原理

3.2.3水资源情况及渗滤取水技术概述

xx市地处两江交汇处，长江与嘉陵江在市区内汇合后穿市而去进入三峡库区，市区可利用淡水资源异常丰富，据据两江汇合口朝天门下游7km的寸滩水文资料统计，长江在xx市地区多年平均流量10930m3/s，常年洪水水位181.3m，97％枯水水位158.9m。

根据长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局提供的长江、嘉陵江的水文数据（见附件），总结了嘉陵江、长江江水水温和含沙量的变化曲线图，如图3.2、图3.3：

图3.22004年3水文站月平均水温图

图3.32004年3水文站月平均含沙量变化图

从嘉陵江、长江江水水温季节变化曲线图可以看出：

1月份为嘉陵江、长江水温最低点，分别为9.3℃、10.3℃，8月为嘉陵江、长江水温最高点，分别为26.2℃、24.7℃。

从3个水文站月平均含沙量变化图可以看出：

江水高含沙量时段出现在6－10月洪水期，拟实施项目采用嘉陵江北培断面水文资料。

最高含沙量2.43kg/m3、最低含沙量0.001kg/m3，年均含沙量0.4512kg/m3。

根据以上分析得出嘉陵江水水温适合用于水源热泵冷热源系统，嘉陵江水的含沙量较高，如采用常规的江中取水方式获取水源，须采取沉淀过滤等工程技术措施降低含沙量，以满足换热器对水质的要求。

而本工程中拟采用渗滤取水技术,从天然河床的砂卵石层下采集渗滤水，可降低抽取上来的江水的含沙量，改善水质。

江河水通过渗滤床泥膜和砂卵石层的净化过程中将产生一系列物理、化学和生物净化作用（包括滤净作用、除菌作用、吸附溶滤作用、保护作用、再生作用等），过滤水质得到显著改善，可以大大的降低含沙量。

多项已实施的渗滤取水工程水质检测报告表明，渗滤水完全可以满足水源热泵机组对水质的要求。

以渗滤取水方式直接从天然河床砂卵石层下取水，一方面水温比江中水更稳定，夏季保持在22℃左右，冬季保持在16℃左右，作为水源热泵机组的热交换水源其品质更高；另一方面，由于其水质可直接达到机组的使用要求，减少地面净化处理过程中的热源损失，因此本方案中充分利用xx·太阳城紧临嘉陵江河段有丰富砂卵石层的有利条件，拟采用渗滤取水与水源热泵机组相结合的方式实施建筑节能示范工程。

3.2.4空调系统的智能监控系统

空调系统的智能监控系统可适时地调节冷却水、冷冻水等参数以达到充分的节能效果，本工程智能监控系统采用了以下手段：

1、空调机组的冷（热）水回水管道安装电动比例调节阀，通过调节表冷器的过水量以控制室温。

每台风机盘管回水管设电动二通双位阀。

2、每台冷水机组出水管设流量衡流阀及电动蝶阀。

3、在冷热水供回水总管上设温度传感器，在总供水管上设流量传感器，根据末端所需负荷来改变冷水机组的运行台数与冷冻水出水温度的设定值。

4、整个空调系统的控制均考虑纳入BA系统中，节能运行管理。

第四章工程示范技术方案

随着世界能源短缺问题越来越严重，建筑节能以及可再生能源的利用已作为最理想的建设方案，针对xx市的地理、气候和资源特点，进行了广泛的调研和论证，发展淡水源热泵技术的资源条件、技术储备和产业基础方面均具有较大的优势，发展淡水源热泵是xx市因地制宜发展应用可再生能源的最有效的途径。

4.1冷热负荷估算

4.1.1室外设计气象参数：

台站位置：

xx市

北纬：

2935东经：

10628海拔：

259.1m

大气压：

冬季991.2hpa夏季：

973.2hpa

冬季室外空调计算干球温度：

2℃

冬季室外空调计算相对湿度：

82%

夏季室外空调计算干球温度：

36.5℃

夏季室外空调计算湿球温度：

27.3℃

夏季通风室外计算干球温度：

33℃

冬季通风室外计算干球温度：

7℃

冬季室外风速：

1.2m/s夏季室外风速：

1.4m/s

4.1.2室内设计参数：

表4.1室内设计参数

房间名称

室内温度（℃）

相对湿度（%）

新风指标

噪声

备注

夏季

冬季

夏季

冬季

（m3/h人）

dB（A）

住宅

24-26

21-22

45

商业

25-27

18-20

40~65

30~60

20

50

4.1.3夏季负荷计算

根据建筑物的不同功能与面积，本项目一期的夏季的负荷最大值估算见下表。

表4.2一期工程夏季最大负荷估算表

楼号

面积（m2）

面积指标（W/m2）

冷负荷（kW）

合计（kW）

1-1住宅

19862.77

100

1986.28

1-2住宅

19922.67

100

1992.27

1-3住宅

19922.67

100

1992.27

2-1住宅

19862.77

100

1986.28

2-2住宅

19168.16

100

1916.82

3-1住宅

19581.5

100

1958.15

3-2住宅

18512.81

100

1851.28

4-1、4-2住宅

35122.19

100

3512.22

4-3住宅

16221.28

100

1622.13

5住宅

19083.96

100

1908.40

6-1、6－2住宅

33767.08

100

3376.71

7-1、7－2住宅

31311.22

100

3131.12

8住宅

21414

100

2141.40

住宅合计

293753.08

29375.31

1#商业

4941.17

200

988.23

2#商业

3015.02

200

603.00

3#商业

1347.61

200

269.52

4#商业

2462.98

200

492.60

7#商业

2121.95

200

424.39

商业合计

13888.73

2777.75

住宅取同时使用系数0.5，住宅总冷负荷14687.655kW，商业取同时使用系数0.9，其总冷负荷2499.975kW。

一期工程总冷负荷17187.63kW。

4.1.3冬季负荷计算：

根据建筑物的不同功能与面积估算出本项目的冬季的负荷最大值见下表：

表4.3一期工程冬季最大负荷估算表

楼号

面积（m2）

面积指标（W/m2）

热负荷（kW）

合计（kW）

1-1住宅

19862.77

40

794.51

1-2住宅

19922.67

40

796.91

1-3住宅

19922.67

40

796.91

2-1住宅

19862.77

40

794.51

2-2住宅

19168.16

40

766.73

3-1住宅

19581.5

40

783.26

3-2住宅

18512.81

40

740.51

4-1、4-2住宅

35122.19

40

1404.89

4-3住宅

16221.28

40

648.85

5住宅

19083.96

40

763.36

6-1、6－2住宅

33767.08

40

1350.68

7-1、7－2住宅

31311.22

40

1252.45

8住宅

21414

40

856.56

住宅合计

293753.08

11750.12

1#商业

4941.17

90

444.71

2#商