北京酒庄空调系统方案.docx
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北京酒庄空调系统方案
延庆姚家营村中坤落樱庄园
空调系统方案
中国建筑科学研究院
建筑环境与节能研究院
二零一一年十二月
第一章项目概况
延庆地处东经115°44′～116°34′，北纬40°16′～40°47′，位于北京西北部，距北京城区70公里，为北京远郊县之一。
南接八达岭长城，北依海陀山群峰，西濒官厅水库，与北京市的怀柔县、昌平县，河北省的怀来县、赤城县接壤。
延庆地处燕山沉降带西端，是华北平原向张北高原的过渡地带，其东、北、南三面被群山环抱。
县城呈东北向西南延伸的长方形，其地形三面环山，一边濒水，中间是北京市最大的盆地，盆地平均海拔500米，山地平均海拔1000米，境内山地面积占全县总面积72.8％。
延庆气候类型属暖温带半湿润大陆性季风气候。
由于延庆处于黄土高原的东部边缘和华北大平原的北端，是个过渡地带且全境海拔都比近郊高400米以上，所以，虽与北京城区距离70公里而气候却有很大区别，突出表现为气温偏低。
其地形特点，特别是水库造成了独有的小气候，夏季凉爽，多阵雨。
而距八达岭长城8公里的康西草原，由于海拔高，又临近湖水，气候湿润清爽。
其次，四季分明，春秋两季时间长。
冬季气温低，结冰期较长，宜于开展冰雪旅游活动；夏季炎热期短，适宜旅游的时间长。
延庆年平均气温8.4℃。
本工程为葡萄酒庄项目，位于延庆县张山营镇姚家营村。
该项目包括34300平方米五星级的酒店、3300平方米的临建及35栋1500平方米的别墅。
根据设计院提供，酒店单体建筑面积如下表所示：
单体建筑
建筑面积（m2）
地下车库
2300
地下其他用房
6300
地下酒窖
1100
地下酒窖厂房
2200
一层地上酒厂
1500
一层其他
6300
二层
8800
三~四层客房
5300
品酒廊
500
合计
34300
第二章
方案编制依据
●中华人民共和国节约能源法（国家主席令[2007]第77号）
●中华人民共和国可再生能源法（国家主席令[2005]第33号）
●中华人民共和国建设部《民用建筑节能管理规定》（第143号部令）
●国家《节能中长期专项规划》（发改环资[2004]2505号）
●可再生能源中长期发展规划（发改能源[2007]2174号）
●《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）
●《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）（2009年版）
●《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）
●《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）
●《供水管井技术规范》（GB50296-99）
●《水源热泵机组》（GB/T19409-2003）
●《室内空气质量标准》（GB/T18883－2002）
●《民用建筑设计通则》（JGJ37-87）
●《办公建筑设计规范》（JGJ67—2006）
●《地源热泵工程技术指南》（徐伟著）
●《实用供热空调设计手册》（陆耀庆著）
●《民用建筑采暖通风设计技术措施》（中国建筑设计研究院主编）
●甲方提供的建筑图及其他技术资料
第三章设计参数及负荷
一、室外气象设计参数
冬季
夏季
空调计算干球温度
-12℃
33.2℃
空调计算湿球温度
26.4℃
通风计算干球温度
-9℃
29.9℃
室外风速
2.6m/s
2.2m/s
相对湿度
56%
59%
大气压
102.04kPa
99.86kPa
二、空调负荷
根据设计院提供的数据，酒店和别墅的负荷如下：
1、酒店
单体名称
面积
冷负荷指标
冷负荷
热负荷指标
热负荷
m2
W/m2
kW
W/m2
kW
地下车库
2300
0
0
0
0
地下其他用房
6300
80
504
70
441
地下酒窖厂房
2200
100
220
80
176
一层地上酒厂
1500
100
150
90
135
一层其他
6300
140
882
120
756
二层
8800
150
1320
120
1056
三~四层客房
5300
90
477
80
424
品酒廊
500
120
60
100
50
小计
33200
3613
3038
地下酒窖
1100
80
88
60
66
合计
34300
3701
3104
2、别墅
单体名称
面积
数量
冷负荷指标
冷负荷
热负荷指标
热负荷
m2
W/m2
kW
W/m2
kW
别墅
1500
1
100
150
100
150
合计
49500
35
4950
4950
三、生活热水负荷
酒店所需热水量：
酒店客房（120人）生活热水：
日用水量7.2m3；
酒店餐饮（360人）生活热水：
日用水量7.2m3；
泳池补水：
日用水量10m3；
SPA及泳池淋浴：
日用水量20m3；
综上，酒店普通热水用水量：
7.2+7.2+10+20=44.4m3/d。
最高日热水量Qr（m3/d）
45.0
小时变化系数Kh
3.0
设计小时热水量Qrh（m3/h）
5.63
最高日平均秒耗热量Qd（kW）
98.1
设计小时平均秒耗热量Qh（kW）
294.4
热水机组设计平均秒耗热量Qg（kW）
154.6
热水机组安全系数
1.05
机组工作时间T0（h）
16
设计小时耗热量持续时间T（h）
2.50
贮热总容积Vr（m3）
7
单栋别墅生活用热水量：
按照110L/人.日设计，日用水量约为0.66m3；
单栋别墅泳池用水量：
日用水量90m3。
第四章空气源、水源、土壤源热泵系统介绍
一、空气源热泵工作原理
空气源热泵以室外空气为一个冷、热源。
在供热工况下将室外空气作为低温热源，从室外空气中吸收热量，经热泵提高温度送入室内供暖。
在制冷工况下，把室内多余的热量排放到室外空气中。
工作原理见下图。
空气源热泵系统简单，初投资较低。
虽然空气源热泵寒冷地区使用存在冬季结霜等问题，但在冬季气候较温和的地区，如我国长江中下游地区，运行效果较好，已得到相当广泛的应用。
二、地源热泵的产生与发展
根据地热能采集系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
1、国外情况
1824年卡诺的论文奠定了地源热泵的理论基础，1912年瑞士的一个专利开启了地源热泵的历史，1928年哈尔登在住宅安装了第一台示范性供热热泵。
虽然历史堪称悠久，地源热泵真正意义上的商业应用也只是近三十年的事。
二十世纪五十年代初期，地源热泵才在美国作为商品出现，六十年代后期才逐渐在各地区大量推广应用。
七十年代初的世界能源危机，使地源热泵的发展产生了飞跃，在民用供暖领域，采用地源热泵技术节能受到了世界范围内的重视。
至八十年代初期，地源热泵在美、日、德、法、及其它发达国家均得到了广泛的应用，并形成了欧洲重点发展大型热泵机组或热泵站，美、日中小型热泵装置领先的格局。
地源热泵技术已成为国外发达国家极力推广的节能环保技术，单就美国而言，地源热泵系统占整个国家空调系统的20％左右，其中新建建筑占30％。
截止2004年底，世界上已安装了1.3亿台热泵，每年仍新增1500万台热泵，发展速度及规模与日俱增。
2、国内情况
在我国，地源热泵的研究起始于20世纪80年代，1997年中国政府与美国政府签署了能源效率及可再生能源利用合作协议书，地源热泵成为了中国政府引进并推广的国际先进建筑节能技术。
随之，地源热泵技术在我国的研究和应用有了发展，理论和实验研究活跃，工程应用逐年增加。
2002年4月4日建设部发布了《关于发布〔建设部2002年科技成果推广项目〕的通知》（建科函〔2002〕84号）中正式将地源热泵技术列为科技成果推广转化项目之一。
在工程实践方面，地源热泵真正意义上的商业应用在我国也就是6、7年左右的时间，但是其发展速度、规模以及与此产生的相关热泵产品可谓是空前，掀起了一股“地热空调”的热潮。
该项技术在我国长江黄河流域、东北、西北、华北等广大对冷热都有需求的地区，具有较高的适用性。
到目前为止，北京、山东、河南、辽宁、河北、江苏、浙江、湖北、上海、西藏等地相继建成了地源热泵工程，应用范围基本覆盖了我国所有省份。
仅以北京为例，2000年北京市利用浅层地能的面积仅为17万m2，2005年初达到500万m2，2005年北京新增浅层地能的建筑面积达到300万m2，至此,仅北京市浅层地能利用面积达800万m2，全国地源热泵系统的应用面积已经接近3000万m2。
建设部组织中国建筑科学研究院编制的国家标准《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）已于2005年11月30日发布，并于2006年1月日实施，该标准对规范该行业市场，推动地源热泵技术的发展与应用具有重要作用。
规范中对地源热泵系统进行了详细的定义：
以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能采集系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。
根据地热能采集系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
我国地源热泵应用工程的冷热源除了上述几种形式外，还用到了地源热泵辅助冷却塔这种形式，部分项目还采用结合蓄冰技术、太阳能利用、城市其他能源联供等方式。
这说明业内在寻求不同能源互相补充来达到节约能源、节约成本、保护能源供应安全方面有了更深入的探索与应用。
由此可见，地源热泵技术是一项在被认可的、成熟的、可推广应用的可再生能源利用技术，适合在本项目中应用。
三、地源热泵空调系统原理
地源热泵是一种从土壤、地下水等浅层资源中提取热量的高效、节能、环保的供热（冷）系统。
是目前可以利用的对环境最友好的和最有效的供冷、供热方式；它以循环水为介质，输入少量的高品质能源（电能等），实现能源的转换，达到供暖、制冷的最优效果。
在冬季为用户供热时，系统从土壤中提取低品位热能，通过电能驱动的地源中央空调主机（热泵）“泵”送至供热循环水，以满足用户供热需求；在夏季为用户供冷时，地源热泵中央空调系统将用户室内的余热通过地源中央空调主机（制冷）转移到水源水中，以满足用户制冷需求。
通常热泵消耗1KW的热量，用户可以得到4KW左右的热量或冷量。
1、地下水源热泵系统
该系统是成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地质勘察成井技术于一体，在相对稳定的水体温度下可靠、稳定、经济的运行。
水源热泵中央空调系统是由末端系统、能量提升转化系统和水源井系统（抽水系统、除砂系统、回灌系统）三部分组成。
系统制冷工况的实现只需通过合理地设计用户系统和水源井系统管道和阀门，通过切换阀门来实现进蒸发器的水源水改进冷凝器，进冷凝器的用户系统循环水改进入蒸发器，以达到制冷的目的。
（反之则为供热工况）
抽水井的地下水通过潜水泵进入机组并进行能量提取后回灌入回水井，构成井水循环系统。
机组提取地下水中的低位能量并将其转换为高位能量，然后输送给末端循环系统。
整个系统仅消耗电能，取能而不取水，不会造成地层沉降，也无任何污染。
在设计合理的情况下可以可靠、稳定、经济的运行。
系统运行原理简图如下图所示。
夏季运行时，阀门1、3、5、7打开，地下水进入机组冷凝器，阀门2、4、6、8关闭。
冬季运行时，阀门2、4、6、8打开，地下水与机组蒸发器出水混合后再进入机组蒸发器，阀门1、3、5、7关闭。
2、地埋管地源热泵系统
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