21万平方米小区水源热泵方案暖.docx

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21万平方米小区水源热泵方案暖

一、建筑概况

本工程为21万平方米小区供暖系统。

项目所在地吉林省长春市。

本方案设计采用水源热泵系统，设置一个集中热源机房，满足用户冬季供暖的需求。

二、空调方案及相关系统比较

（一）常规的能源方式

燃气及燃煤锅炉供热，燃气燃烧后会产生CO2等温室物质，煤燃烧后燃烧产物包括CO2、CO、NOX、SO2烟尘等有害物质，排入大气，对环境造成污染。

两者都消耗传统的一次能源，受能源危机影响，当今一次能源价格不断上涨，造成后期运行成本的增加。

燃气锅炉需设调压站等设备，燃煤锅炉需设煤场，两种锅炉都需设消防设施，因此机房面积较大。

据世界能源委员会（WEC）2004年能源调查表明，石油可开采年限40年、天燃气60年、煤炭200年。

市政热力国家前期投入很大，大量消耗一次能源，供热时间受制于市政热力。

直燃机本身体积较大，而且要设置调压站等，机房面积与冷水机组＋燃气锅炉类似，也需消耗传统的一次能源，供热与燃气锅炉类似。

冷水机组需配备冷却塔，冷却塔耗水量较大，水份蒸发对周边环境有一些影响。

其与燃气燃煤等供热方式结合提供冷热负荷，机房总体面积大。

家用空调安装于各个室内，供冷热能力小，可以单个房间进行温度调控，但其室外机影响建筑美观。

另其无法满足大空间建筑的冷热需求。

（二）可再生的能源方式

利用太阳能可实现采暖，但太阳能的利用受天气限制，在阴雨天、雪天、雾天等其他阳光较弱的条件无法利用，会导致供暖系统无法持续运行，达不到正常采暖的需求。

为了防止这类情况发生需另加辅助供暖系统，这样就造成初投资的增加。

另利用太阳能需很大的空间来铺设太阳能板，中大型建筑无法满足其要求。

风能的利用目前暂时停留在发电项目上。

若要采用风能发电来驱动制冷或采暖设备，在风力发电设备投资及占地面积上需要很大的投入，以目前的项目规划来看，利用风能来实现供热及供冷是不现实的。

潮汐能仅能用于发电。

本项目不紧挨海岸，潮汐能的利用无法实现。

生物质能对农村及郊区有农作物的地区有重要意义，但不适宜作为城市供暖能源大面积推广。

浅层地能可用于供暖、制冷。

浅层地能主要是通过热泵形式为用户提供冬季采暖、夏季制冷以及日常生活热水。

主要分为地下水水源热泵系统、地表水水源泵系统、土壤源热泵系统、污水源热泵系统等。

三、地源热泵系统介绍

利用成熟的热泵技术实现建筑物的供暖。

它的工作原理是以地埋管中的水为介质，利用专业装置，实现地埋管与周边浅层土壤及砂岩的热交换，即通过管内水的循环流动实现能量交换及能量采集过程，采集浅层地下可再生低品位能量。

同时利用热泵技术将低品位能量提升为高品位能量，再释放到使用空间。

地源热泵系统冬季可实现每消耗1kW电可获得4kW以上的热效果，因此运行费用低。

利用可再生能源的地源热泵系统具有环保、节能、运行成本低等显著特点，其主要能量取自浅层地下，使用这一系统，将使建筑总能耗的60%以上来自可再生能源，是增加能源供给，改善区域供暖能源结构的重要战略技术措施；同时将大大提升工程的品质，为建筑增添新亮点。

地源热泵系统由地埋井系统、热泵机房系统和末端系统三部分组成：

1、地埋晶井系统——由抽、回水井、室外管线等组成。

水源井系统在冬季采集浅层地下的低位热能，为地源热泵机组持续提供热源。

地埋管中的水通过热泵机组进行冷热流体热量的交换。

回流时与土壤、砂石等进行热交换，实现能量的采集和传递。

2、热泵机房系统——由地源热泵、循环泵、定压装置、控制系统等组成。

热泵机房系统利用热泵主机，提升低位能量。

地埋管中的水通过蒸发器与地能热泵内部工质进行热交换，地源热泵由外部输入电能对能量进行提升，末端系统循环水通过冷凝器与地源热泵内部工质进行热交换。

3、末端系统——将提升的能量通过末端装置向建筑物释放。

末端系统利用末端装置，冬季供暖。

四、设计依据

1、甲方提供的建筑参数；

2、地源热泵系统技术参数及相关配置；

3、《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003；

五、热负荷的确定

1、建筑物热负荷：

建筑物的冷热负荷采用面积负荷指标估算的方法计算。

热负荷：

Qr＝F·q1/1000

式中：

F—供暖面积（㎡）

q1—热负荷指标（W/㎡）

2、热负荷计算见下表：

序号

建筑

类型

建筑面积

（m2）

热负荷

热指标（W/m2）

热负荷（kW）

住宅

210000

14700

六、热源机房方案

1、地源热泵系统

依据热负荷和地源热泵机组技术参数，以及同时使用情况选用1台YSSR750A/2水源热泵机组满足该住宅小区冬季供暖的需求。

单台YSSR750A/2机组实际工况下的性能参数：

制热量：

798kW制热功率：

189.6kW

制冷量：

724kW制冷功率：

140.4kW

水源侧水循环量：

131m3/h用户侧水循环量：

137.0m3/h

制热工况：

蒸发器进出水9/5℃，冷凝器进出水40/45℃

制冷工况：

蒸发器进出水12/7℃，冷凝器进出水18/29℃

机组尺寸4800mm×1420mm×2350mm

依据生活热水负荷和水源热泵机组技术参数，以及同时使用情况选用1台YSSR20A/T水源热泵机组满足该住宅小区生活热水的需求。

单台YSSR20A/T机组实际工况下的性能参数：

制热量：

22.5kW制热功率：

5.3kW

水源侧水循环量：

4.3m3/h用户侧水循环量：

3.9m3/h

制热工况：

蒸发器进出水9/5℃，冷凝器进出水40/45℃

机组尺寸3350mm×1240mm×2200mm

2、水源井系统

水源井系统是地能热泵系统的重要组成部分，是地能热泵机组能否安全、稳定、可靠、经济运行的根本保证。

水源热泵系统以地下水为介质，使地下水与周围土壤沙石进行热交换，从而利用蕴藏在地下土壤、沙石中的丰富的浅层低位能量。

根据本项目的特点，总的循环水量为135.3m3/h。

需要打2套井，即2口出水井，3口回灌井，暂估单井的出水量为80m3/h。

具体井的数量根据试验井的深度、出水量进行调整校核。

抽水井、回灌井设在建筑物附近绿化用地内，采用暗井方式，布置在最少距建筑物外墙10m处，成井后井口与普通市政井盖完全相同，以确保其设置不影响整个建筑物的总体布局，并能与周围环境和谐统一。

相邻2个抽水井之间的距离在30m～50m之间，抽水井与回灌井之间的距离不小于25m。

具体占地面积根据实际情况定。

3、机房设备清单

序号

设备名称

设备型号

数量

功率

（kW）

设备参数

（单台）

备注

水源热泵

YSSR1400A/2

制热364.6kw

制冷275kw

制热量1578kW

制冷量1430kW

永源

热泵

末端循环泵

QPG200-315

流量320m3/h

扬程32m

一台

备用

补水泵

QPG50-160

3.0

流量12.5m3/h

扬程32m

一台

备用

补水箱

4000×2000×2500

容积20.0m3

全自动软水器

TF-1000

处理量13-15m3/h

定压罐

NDB-4.0

DN1600

除砂器

TTX（II）-350

最大流640-865t/h

除污器

CKG-18P

最大流量1590t/h

分集水器

DN800

潜水泵

200QJ80-44

流量80m3/h

扬程44m

成井后

校核

水源热泵

YSSR600A

制热161.3kw

制热量686kW

永源

热泵

热水循环泵

QPG100-315

流量130m3/h

扬程24m

一台

备用

热水供应泵

QPG65-200

流量25m3/h

扬程50m

一台

备用

热水水箱

4000×2500×2500

容积25.0m3

4、热源机房要求：

①位置:

机房占地面积小，无需其他辅助建筑，机房布置灵活，可安置在建筑物地下室或任何楼层的房间内。

②土建：

机房面积约60m2左右（根据深度设计进行调整），机房净高约3.8m。

③供暖：

机房无需供暖设施。

④通风：

机房每小时换气次数为6次。

⑤给水：

机房需流量为40m3/h的自来水。

⑥排水：

每个机房设置排水沟，需DN100排水管。

5、机房电气

①机房设备总功率：

364.6×5+45×5+3.0+15×19+161.3+15+4=2516.3kw

机房需要有5％～10％的富裕量

②电控系统与配置

安装配电柜：

配电柜用于对整个系统提供动力用电和运行控制。

系统运行有手动/自动两种状态：

系统在自动状态下，开启总电源后，冷热源控制系统将根据负荷情况能够自动在多种工况之间调节，保证整个系统处于效率最佳的运行状态。

七、热源末端方案

本项目末端系统采用风机盘管系统，该末端系统可以根据用户的使用要求，灵活启停，舒适度高，节约能源，节省运行费用。

八、初投资分析

名称

规格

数量

单位

单价（元）

合计（元）

备注

一、能量提升部分

水源热泵

YSSR1400A/2

台

950000

4750000

永源热泵

末端循环泵

QPG200-315

台

48800

292800

补水泵

QPG50-160

台

6850

13700

补水箱

4000×2000×2500

个

52000

全自动软水器

TF-1000

个

43000

定压罐

NDB-4.0

台

48500

除砂器

TTX（II）-350

个

22500

45000

除污器

CKG-18P

台

17000

分集水器

DN800

个

21900

43800

潜水泵

200QJ80-44

台

5900

112100

水源热泵

YSSR600A

台

468900

热水循环泵

QPG100-315

台

18500

37000

热水供应泵

QPG65-200

台

17500

35000

热水水箱

4000×2500×2500

个

63500

配电系统

套

1300000

辅助设备及安装

项

2400000

机房部分合计

9722300

二、能量释放部分

风机盘管系统

100000

100元/m2

10000000

合计

10000000

三、能量采集部分

水源井部分

个

150000

7050000

室外管线部分

项

1500000

室外井部分合计

8550000

四、工程总投资

28272300

大写：

贰仟捌佰贰拾柒万贰仟叁佰元整

注：

1、空调设备电源线请由其它分包敷设置设备或控制柜处，并留足线头，以便连接；

2、本报价含机房部分、室内安装部分及室外井的设备主材及安装但不包括设备基础的费用；

3、设备，主、辅料或配件的配置或品牌的更换，价格会有相应调整；

4、室外井的报价部分会根据当地的实际地质状况进行调整；

5、最终报价以合同价为准。

九、经济运行费用分析

1、冬季供暖经济分析（采暖天数以吉林为例）

（1）总热负荷计算：

Qr＝7000kW

（2）采暖天数：

174天，每天15小时

（3）采暖热负荷平均系数：

φr=

=（18+8）/（18+23）=0.63

（4）采暖年热负荷：

Qy=n·n1×Qr×φr=700×174×15×0.63

=1151.1×103kW·h/年

（5）热泵机组消耗的电能：

Ny1=Qy/COP=1151.1×103/4.3=267.7×103kW·h/年

（6）水泵消耗的电能：

Ny2=174×15×（45×5+15×19）×0.63=83.9×103kW·h/年

（7）年总电能消耗量

Ny=Ny1+Ny2=（267.7+83.9）×104=351.6×104kW·h/年

（8）折合每平米采暖用电量

E=351.6×104/100000=35.2kW·h/m2·采暖季

（9）电费按电价0.5元/kW.h计算

采暖部分折合每平米每个采暖季的用电费用

S1=Sp1·E=0.5×35.2=17.6元/m2·采暖季

（10）年运行费用

电费C1=S1×F=17.6×10000/10000=17.6万元

2、夏季制冷经济分析

（1）冷负荷计算Ql＝7200kW

（2）制冷天数：

90天，每天12小时

（3）冷负荷平均系数：

φl=0.6

（4）年冷负荷：

Qy＝n×n1×Ql×φl＝90×12×7200×0.6＝466.7×104kW·h/制冷季

（5）热泵机组消耗的电能：

Ny1=Qy1/EER=466.7×104/5.3=88.1×104kW·h/制冷季

（6）水泵消耗的电能：

Ny2=90×12×（45×5+15×9）×0.6

=23.3×104kW·h/制冷季

（7）年总电能消耗量：

Ny=Ny1+Ny2=（88.1+23.3）×104=111.4×104kW·h/制冷季

（8）折合每平方米制冷用电量：

Np=111.4×104/100000=11.4kW·h/m2·制冷季

（9）折合每平米运行费用（电费按0.5元/kWh计算）：

A1=Sp1×Np=0.5×11.4=5.7元/m2·制冷季

（10）年运行费用

A=5.7×10000/10000=5.7万元/制冷季

3、生活热水经济运行费用分析

（1）运行1台YSSR600A水源热泵机组消耗的电能

=176.3kW

（2）运行1台YSSR600A水源热泵机组可以制取的热水

（3）制取1吨热水消耗的电能

（度）

（4）制取1t热水的运行费用（电费0.5元/kWh）

元/t

（5）每天制取热水的运行费用（每天200t水）

元/天

4、总结

冬季年运行费用：

176万元；

单位面积供暖费用：

17.6元/平方米·采暖季

夏季年运行费用：

57万元；

单位面积制冷费用：

5.7元/平方米·制冷季

年总运行费用：

233万元；

制取1t生活热水的运行费用：

5.2元

十、初投资分析（燃煤锅炉+冷水机组）

名称

规格

数量

单位

单价（元）

合计（元）

备注

一、能量提升部分

燃煤锅炉

台

600000

1800000

带省煤器

末端循环泵

QPG200-315

台

48800

292800

补水泵

QPG50-160

台

6850

13700

补水箱

4000×2000×2500

台

52000

全自动软水器

TF-1000

个

43000

定压罐

NDB-4.0

台

48500

分集水器

DN800

个

21900

43800

电热水器（家用）

80L

500

台

4000

2000000

配电系统（锅炉）

套

450000

辅助设备及安装（锅炉）

项

4500000

水冷机组

YSS1500A/2

台

1050000

5250000

空调循环泵

QPG200-315

台

48800

292800

补水泵

QPG50-160

台

6850

13700

补水箱

4000×2000×2500

个

52000

全自动软水器

TF-1000

个

43000

定压罐

NDB-4.0

台

48500

冷却水循环泵

QPG200-315

台

48800

292800

冷却塔

DHJL-500

台

250000

1250000

分集水器

DN800

个

21900

43800

配电系统（水冷）

套

1300000

辅助设备及安装（水冷）

项

2450000

机房部分合计

20280400

二、能量释放部分

地暖盘管系统

100000

60元/m2

6000000

风机盘管系统

100000

100元/m2

10000000

合计

16000000

三、煤场及附属建筑部分

附属建筑部分

2000000

合计

2000000

三、工程总投资

38280400

大写：

叁仟捌佰贰拾捌万零肆佰元整

注：

1、空调设备电源线请由其它分包敷设置设备或控制柜处，并留足线头，以便连接；

2、本报价含机房部分、室内安装部分及室外井的设备主材及安装但不包括设备基础的费用；

3、设备，主、辅料或配件的配置或品牌的更换，价格会有相应调整；

4、室外井的报价部分会根据当地的实际地质状况进行调整；

5、最终报价以合同价为准。

十一、经济运行费用分析（燃煤锅炉+冷水机组）

1、冬季供暖经济分析（采暖天数以吉林为例）

（1）总热负荷计算：

Qr＝7000kW

（2）采暖天数：

174天，每天15小时

（3）采暖热负荷平均系数：

φr=

=（18+8）/（18+23）=0.63

（4）采暖年热负荷：

Qy=n·n1×Qr×φr=4500×174×15×0.63

=1151.1×104kW·h/年

即1151.1×104kW·h/年×3600=4144000×104KJ/年

（5）燃煤的热值19678kj/kg（燃煤的燃烧效率为65％）

则一年的燃煤量为4144000×104KJ/19678×65％kj/m3=323.6×104kg

（6）年燃煤运行费用为（煤价：

800元/t）

Q1=323.6×104×800/1000×10000=258.9万元

（7）燃煤锅炉风机的电能（鼓风机、引风机、电动给水泵）

　Qy１=174×15×（11＋22＋15）×3×0.63=23.7×104kW·h/年

（8）水泵消耗的电能：

Ny2=174×15×（45×5+15×19）×0.63=83.9×104kW·h/年

（9）年总电能消耗费用：

（电费：

0.5元/kWh）

　Q2=（23.7＋83.9）×104×0.5/10000＝53.8万元

（10）年总运行费用为

Q=Q1＋Q2=258.9＋53.8=312.7万元

（11）折合每平米运行费用

A1=Q1/M=312.7×104/100000=31.27元/m2·季

2、夏季制冷经济分析

（1）冷负荷计算Ql＝7200kW

（2）制冷天数：

90天，每天12小时

（3）冷负荷平均系数：

φl=0.6

（4）年冷负荷：

Qy＝n×n1×Ql×φl＝90×12×7200×0.6＝466.7×104kW·h/制冷季

（5）热泵机组消耗的电能：

Ny1=Qy1/EER=466.7×104/5.3=88.1×104kW·h/制冷季

（6）水泵、冷却塔消耗的电能：

Ny2=90×12×（45×5+45×5+44×5）×0.6

=43.4×104kW·h/制冷季

（7）年总电能消耗量：

Ny=Ny1+Ny2=（88.1+43.4）×104=131.5×104kW·h/制冷季

（8）折合每平方米制冷用电量：

Np=131.5×104/100000=13.15kW·h/m2·制冷季

（9）折合每平米运行费用（电费按0.5元/kWh计算）：

A1=Sp1×Np=0.5×13.15=6.6元/m2·制冷季

（10）年运行费用

A=6.6×100000/10000=66万元/制冷季

3、生活热水经济运行费用分析

（1）使用电热水器制取1t生活热水消耗的电能：

Q1＝1×103×4.19×（50-15）/3600＝40KW/h

（2）制取1t热水的运行费用（电费0.5元/kWh）

元/t

（3）每天制取热水的运行费用（每天200t水）

元/天

4、总结

使用燃煤锅炉冬季年运行费用：

312.7万元；

使用燃煤锅炉单位面积供暖费用：

31.27元/平方米·采暖季

使用冷水机组夏季年运行费用：

66万元；

使用冷水机组单位面积制冷费用：

6.6元/平方米·采暖季

年总运行费用：

378.7万元；

制取1t生活热水的运行费用：

20元

十二、初投资及运行费用对比表

方案

选项

水源热泵系统

燃煤锅炉+冷水机组

初投资

初投资（万元）

2827.23

3828.04

总运行

费用

年运行费用（万元）

233

378.7

单位面积总运行费用（元）

23.3

37.87

使用年限（年）

20-25

8-10

制取1t生活热水的费用（元）

5.2

（1）水源热泵初投资节省部分：

3828.04-2827.23=1000.81万元

（2）水源热泵年运行费用节省部分：

378.7-233=145.7（万元）/年

十三、其他因素分析

（1）水源热泵使用寿命是燃煤锅炉的2.5倍，对于长期投资和稳定运行非常有利。

（2）水源热泵的运行管理比燃煤锅炉简单，不需要太多维护和值班人员，大大减少人员运行成本。

（3）水源热泵系统的自动控制程度大大领先于燃煤锅炉系统，可以实现自动运行，故障自动停机，开机自动恢复记忆等功能，使用更安全，更方便。

（4）水源热泵系统机房的建筑面积和建筑高度大大低于燃煤锅炉系统机房，节省大量的建筑用地，降低土建投资成本。

十四、附件

附件一水源热泵机组配置表

附件二永源热泵厂家简介

附件三永源水（地）源热泵特点

附件四永源热泵部分工程项目表

附件一水源热泵机组配置表

序号

材料名称

品牌

备注

压缩机

Bitzer（比泽尔）/Refcom（莱富康）

德国/意大利

蒸发器

永源环球/永源姜堰

上海/江苏

冷凝器

永源环球/永源姜堰

上海/江苏

膨胀阀

DANFOSS/SPORLAN/Alco

丹麦/美国/美国

电磁阀（配线圈）

DANFOSS（丹佛斯）

丹麦

干燥过滤筒

丹华

天津

滤芯

ALCO（艾柯）

美国

压力控制器

DANFOSS（丹佛斯）

丹麦

视液镜

DANFOSS（丹佛斯）

丹麦

高压压力表

REFCO（威科）

瑞士

低压压力表

REFCO（威科）

瑞士

保温棉

Armacell

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