xx酒店地源热泵可行性研究报告.docx
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xx酒店地源热泵可行性研究报告
地源热泵系统可行性研究报告
委托单位：
负责人：
参加人员：
审核人：
提交单位：
报告日期：
精选文库
1
总论.......................................................................................................
4
1.1
项目概况.....................................................................................
4
1.2
目的和任务.................................................................................
4
1.3
编制依据.....................................................................................
4
1.4
地源热泵技术简介.....................................................................
5
1.4.1
地源热泵工作原理............................................................
5
1.4.2
地源热泵系统的分类........................................................
6
2
地源热泵系统可行性分析..................................................................
9
2.1
主要设计参数.............................................................................
9
2.1.1
气象参数............................................................................
9
2.1.2
负荷计算依据....................................................................
9
2.2
地源热泵中央空调系统方案比较.............................................
9
2.2.1
地埋管地源热泵系统........................................................
9
2.2.2
地表水地源热泵系统......................................................
11
2.2.3
地下水地源热泵系统......................................................
12
2.3
地源热泵适宜性分析...............................................................
13
2.3.1
地埋管地源热泵系统适宜性分析..................................
13
2.3.2
地表水地源热泵系统适宜性分析..................................
13
2.3.3
地下水地源热泵系统适宜性分析..................................
14
2.4
地源热泵系统经济性分析.......................................................
14
2.4.1
对比方案主要设备配置..................................................
14
--2
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2.4.2
系统初投资比较..............................................................
17
2.4.3
系统年运行费用比较......................................................
18
2.4.4
综合效益评价..................................................................
23
3
方案设计.............................................................................................
24
3.1
方案选择...................................................................................
24
3.2
方案设计...................................................................................
24
4
结论与建议.........................................................................................
25
4.1
结论............................................................................................
25
4.2
建议............................................................................................
26
--3
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1总论
1.1项目概况
项目名称：
xxx酒店工程
工程地点：
xxx
拟将其中的xx建筑打造为一商务酒店，含客房、餐厅、会议室及附属用房，
总建筑面积14000㎡。
1.2目的和任务
根据业主提交的相关资料，结合实地考察，评估项目所在地区域采用地源热泵的适宜性。
同时以合理利用资源、保证资源的可持续利用、节能减排为出发点，从技术经济效益、环境效益及综合效益等角度评价本工程采用地源热泵系统的可行性。
最终，提出本项目适宜的初步设计方案。
1.3编制依据
《地源热泵系统工程技术规范》
（GB502366-2009）
《浅层地温能勘察评价规范》
（DZ/T0225）
《四川省地源热泵系统工程技术实施细则》
（DB51/5067-2010）
《成都市地源热泵系统设计技术规程》
（备案号：
J12204-2012）
《成都市地源热泵系统施工质量验收规程》
（DBJ51/T006-2012）
《成都市地源热泵系统性能工程评价标准》
（DBJ51/T007-2012）
《成都市地源热泵系统运行管理规程》
（DBJ51/T011-2012）
《采暖通风与空气调节设计规范》
（GB50019-2003）
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》
（GB50736-2012）
《公共建筑节能设计标准》
（GB50189-2005）
《通风与空调工程施工质量验收规范》
（GB50243-2002）
《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》
（GB50242-2002）
《公共建筑节能设计标准》
（GB50189-2005）
《民用建筑热工设计规范》
（GB50176-1993）
--4
精选文库
《民用建筑节能设计标准》（JGJ26-95）
《工程建设标准强制性条文》（房屋建筑部分）
《空气调节设计手册》
《实用供热空调设计手册》
《供水水文地质勘察规范》GB50027-2001
《供水管井技术规范》GB50296
《供水水文地质钻探与凿井操作规程》CJJ13
建设单位提供的其他相关的工程设计说明文件。
1.4地源热泵技术简介
1.4.1地源热泵工作原理
制冷工况制热工况
图1.1地源热泵工作原理
制冷时：
江水（井水）为机组的排热源。
制冷剂在蒸发器内吸热蒸发，制取7℃冷水，送入房间使用，制冷剂再经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器，由江水（井水）带走热量并排至江水（井水）中。
制热时：
江水（井水）为机组的吸热源。
制冷剂在蒸发器内吸取江水（井水）的热量蒸发，江水（井水）回灌江内（井内）。
制冷剂再经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器，加热循环水，制取45℃到50℃的热水。
地源热泵系统可用于供暖、空调，还可用于加热生活用水，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系统；可应用于宾馆、商场、办公
楼、学校、医院等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。
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控制系统
地源系统机房系用户系
输水管网（室内
图1.2地源热泵系统组成
1.4.2地源热泵系统的分类
以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。
空气源热泵系统
地下水
热泵系统
地表水
地源热泵系统
地埋管
图1.3地源热泵分类
（1）地下水地源热泵
地下水地源热泵与空气源和地表水地源热泵相比较具有较好的节能性。
这是
因为地下水源的温度相对稳定，一般等于当地全年平均气温或高1~2℃。
冬暖夏凉，使机组的供热季节性和能效比较高。
相对于空气源热泵相比，能够节约30%~50%的能量，减少了高峰用电需求量。
由于地下水地源热泵利用地能的特殊性，所以该系统对室外环境无任何污染，但是地下水地源热泵的应用过程中要
注意回灌水对地下水有无污染的问题。
--6
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图1.4地下水地源热泵示意图
（2）地表水地源热泵
地表水地源热泵系统的一个热源是池塘、湖泊、或河溪中的地表水，在靠近
江河湖海等大量自然水体的地方，水源作为热泵的低温热源是值得考虑的一种空
调热泵的形式。
但是，地表水地源热泵也收到自然条件的限制，此外地表水地源
热泵受气候的影响较大，与空气源热泵类似，当环境温度越低时，热泵的供热量
越小，热泵的性能系数也会下降。
图1.5地表水地源热泵示意图
（3）地埋管地源热泵
土壤源热泵具有良好的蓄能性能，冬、夏季从土壤中取出（或释放）的能量
可以分别在夏、冬季得到补偿。
土壤温度全年波动较小且数值相对稳定，机组的
季节性能系数具有恒温热源热泵的特性，比传统的空调运行效率要高40%~60%，
节能效果明显。
地下埋管无需除霜，没有结霜与融霜的能耗损失，节省了空气源
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热泵的结霜能耗。
运行费用低，减少空调系统对地面空气的热、噪音污染。
热泵机组用
循户
环
泵
垂
环路集管直
地
埋
图1.6地埋管地源热泵系统示意图
--8
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2地源热泵系统可行性分析
2.1主要设计参数
2.1.1气象参数
夏季空调室外计算温度：
31.9℃
夏季空调日平均温度：
27.9℃
夏季计算湿球温度：
27.9℃
平均风速1.4m/s
冬季空调室外计算温度：
1.2℃
冬季平均温度：
6℃
空调计算相对湿度：
84%
平均风速1.0m/s
2.1.2负荷计算依据
按照中国建筑气候分区，xxx属于夏热冬冷地区，酒店属于人员较密集区域，综合考虑间歇运行时间，空调运行时间客房15小时/天，餐厅8小时/天，会议室10小时/天，公共区域18小时/天，夏季运行120天，冬季运行100天。
根据初步计算，本项目制冷负荷为1344kW，热负荷为840kW。
2.2地源热泵中央空调系统方案比较
2.2.1地埋管地源热泵系统
土壤源热泵系统换热器分为水平埋管和垂直埋管两种形式，是一种闭式系统
方式，通过中间介质（通常为水或者是假如防冻剂的水）作为热载体，使中间介
质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目
的。
水平埋管系统，其优点有：
串联系统管路管径大，因此对于单位长度埋管来说，热交换能力比串联系统要高，其缺点有：
该系统采用大管径管道，管内体积
大，需较多的防冻液；管道成本及其安装费用高于并联系统；而且管道不能太长，否则阻力损失太大以及可靠性降低。
--9
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垂直埋管系统，其优点有：
较小的土地占用，管理及水泵用电少，其缺点是：
钻井费用较高；对于水平式埋管系统，其优点有：
安装费用比垂直式埋管系统低，应用广泛，使用者易于掌握，其缺点有：
占地面积较大，受地面温度影响大，水泵耗电量大。
换热器是地埋管的核心部分，采用竖直U型埋管的换热器一般有两种结构形式，一种是在钻孔内布置一组U型孰料管，这就是单U型埋管换热器；见下图（图2.1）。
另一种就是在钻孔内设置两组U型换热器，故又称作双U型埋管换热器，见下图（图2.1）。
双U型换热器由于增加了在钻孔内的传热面积，使得钻孔内的传热热阻降低，因此可以降低钻孔的深度，但是也相应增加了管材和管件的费用。
图2.1
地埋管换热器各钻孔之间既可以采用串联方式，也可以采用并联方式。
在串联系统中只有一个流体通道，而在并联系统中流体在管路中可有两个或两个或者更多的流道。
图2.2串联式流道图2.3并联式流道
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并联管路竖直型换热器与串联式相比，U型管管径可以更小，从而可以降低
管路费用、防冻液费用，由于较小的管路更容易安装制作，因此也减少了人工费
用。
U型管的管径变小，钻孔孔径也就相应减小，钻孔费用也相应降低。
并联管
路换热器中，同一环路集管连接的所有钻孔换热量基本相通，而串联管路换热器
中，每个钻孔的换热量是不同的。
从国内外工程实践来看，中、深埋管采用并联
方式较多，浅埋管采用串联形式比较多。
根据xx平原基岩地区经验参数及本项目地勘资料，场地内双Ude32垂直埋
管地源热泵系统单位孔深排热量为60W/m。
地埋管地源热泵中央空调系统系统
EER按4.5计算，需埋管钻孔深度22400m。
为降低初投资，换热孔按冬季840KW
热负荷计算，夏季不足部分由冷却塔调峰。
则实际钻孔米数为14000m，若钻孔
井深按120m/孔计算，则需钻孔井个数116个，按地埋的4m×4m网格布置原则，
初步估算最少需埋管面积1556m2。
地埋管地源热泵系统方案：
采用双Ude32垂直埋管，总钻孔深度14000m，
孔深120m/孔，共钻孔116个，采用双孔串联方式。
2.2.2地表水地源热泵系统
地表水地源热泵系统就是利用江河、湖泊的地表水作为热泵机组的热源/热汇的一种热泵系统。
当建筑物的周围有大量的地表水域可以利用时，可通过水泵和输配管路将水体的热量传递给热泵机组，或将热泵机组的热量释放到地表蓄水体中。
根据传热介质是否与大气相通，与地表水进行热交换的地源热泵系统，分为闭式系统和开式系统。
闭式地表水地源热泵系统与土壤源热泵系统类似，即通过放置在湖水中或河流中的换热器与热泵机组连接，吸热或放热均通过地表水换热器内的循环介质进行。
闭式系统将地表水与管路内的循环水相分离，保证了地表水的水质不影响管路系统，防止了管路系统的阻塞，也省掉了额外的地表水水处理过程。
但换热管外表面有可能会因为地表水水质状况产生不同程度的污垢沉积，而影响换热效率。
闭式地表水地源热泵系统的优缺点：
（1）热泵机组换热器内的循环介质为干净的水或防冻液，机组结垢的可能
--11
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性小；
（2）闭式系统应用广，当冬季地表水温度较低时，必须采用闭式系统以防止换热机组的介质冻结；
（3）地表水换热器环路水泵比开式系统的耗电量低；
（4）换热器处于公共区域，不好采取保护措施，易遭到破环；（5）地表水水质比较浑浊时，换热器易结垢，影响传热效果。
在开式系统中，从蓄水体底部将水通过管道输送到热泵机组中，直接或通过中间换热器进行热交换。
此系统中地表水的作用与冷却塔类似，而且不需消耗风机的电能及运行维护费用，因此，可以减少初投资。
根据现场条件情况，拟设计本地表水地源热泵系统为间接换热式系统，即地表水通过板式换热器与地源热泵主机进行热交换。
根据空调负荷计算书及相关经验数据计算得，本项目地表水式地源热泵夏季
制冷地表水侧最大需水量为
192m3
，冬季制热地表水侧最大需水量为
3
，
/h
172m/h
取最大值，故本项目地表水侧设计最大取水量为192m3
/h
。
地表水地源热泵系统方案：
采用开放式间接换热系统，在河堤砌井或在河床
底部埋设取水构筑物，通过水泵取水至冷冻机房在板式换热器进行热交换，热交
换的河水通过余压由管道直接排回河道下游，地表水侧设计最大取水量为
192m3/h。
2.2.3地下水地源热泵系统
地下水地源热泵系统通常也称为深井回灌式水源热泵系统。
通过建造抽水井
群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至地源热泵机组，经提取热量或释放热
量后，由回灌井群灌回地下。
优点：
热泵机组运行稳定并且效率较高，造价低，占地面积小；
缺点：
受水文地质条件等限制。
根据负荷计算书及相关数据计算得，本项目地下水地源热泵夏季制冷水源侧
最大需水量为125m3/h，冬季制热水源侧最大需水量为70m3/h。
取最大值，故本项目地下水设计最大取水量为125m3/h。
地下水地源热泵系统方案：
采用直接式换热系统，通过深井取水泵在取水井
取水，直接输送至地源热泵主机进行热交换，热交换后的地下水回至回灌井内同
--12
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层全部回灌至地下。
水源侧设计最大取水量为125m3/h，取水井设计深度50m/口，回灌井设计50m/口，单井设计取水量为80m3/h，单井设计回灌量为60m3/h，
共设计2口取水井，3口回灌井。
2.3地源热泵适宜性分析
2.3.1地埋管地源热泵系统适宜性分析
根据初步设计方案，需埋管钻孔深度22400m，若钻孔深度按150m/孔计算，
则需钻孔井个数150个，按地理的4m×4m网格布置原则，初步估算最少需埋管面积1856m2。
根据项目总平面图得到，项目规划净占地面积约20000.06m2，除去地下建筑面积16462.9m2，剩余车道、绿化等占地面积约3537.16m2，满足埋管使用面积。
综上所述，地埋管地源热泵系统具有较好的适宜性。
注：
为节约初期投资，本系统可根据冬季负荷设计埋管，地埋管地源热泵系统满足冬季制暖需要，夏季以地埋管地源热泵系统制冷为主，冷却塔辅助调峰的复合冷暖系统。
由此经计算，需埋管钻孔深度14000m，若钻孔深度按120m/孔计算，则需钻孔井个数116个，按地理的4m×4m网格布置原则，初步估算最少需埋管面积1152m2；夏季调峰冷却塔配置容量为100m3/h。
2.3.2地表水地源热泵系统适宜性分析
场地东侧紧邻xxx支流xxx排洪渠，河宽15~20m、目前水深0.6~2m，排洪能力500m3/s，水流量较小。
此渠道为xxx乡主要水源，后期规划排水量将加
大。
河水温度受气温影响较大，特别是水面1m深度范围内影响最为明显，随着深度的增加，水温变化幅度逐渐变小。
目前xxx排洪渠水位偏低，水深在1m左
右，温度不稳定。
对于地表水硬度超标，不满足直接进入水源热泵机组的水质条件，为使机组
铜管内不结垢，建议工程运行时在水源侧设置换热器，地表水不直接进入机组。
含砂量超出规范允许的范围，细砂、粉砂存在于机组进水端，对机组换热的钢管
具有一定的负面影响。
设计时，在水源侧仍需设置除砂器对循环水进行除砂处理。
综上所述，地表水源距离近、水量匮乏、水温不稳定和水质不合格，故目前
--13
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不适合采用地表水地源热泵系统。
只有在后期xxx乡大量引入xxx渠水后，水量
水温方可达标，才可采取地表水地源热泵系统。
2.3.3地下水地源热泵系统适宜性分析
根据查看该区域地下水文资料，初步预计场地地下水可开采量为2800m3/d
（116.7m3/h）。
（详细水量需进一步做水文勘测）
本项目设计的取水量约为125m3/h，大于地下水的可开采量116.7m3/h，因
此本项目地下取水不能保证空调系统正常运行。
综上所述，地下水地源热泵系统不具有适宜性。
2.4地源热泵系统经济性分析
地表水地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统均属可再
生能源利用技术，工程应用广泛，技术成熟，针对本项目的地质及水纹情况，从
经济角度出发分析此三种系统与常规冷水机组+燃气锅炉的经济情况。
2.4.1对比方案主要设备配置
1、方案一：
常规冷水机组+燃气锅炉
主要设备及性能参数如表2-1所示。
2-1常规空调系统主要设备及性能参数
设备编号设备名称型号、规格数量
TWSD-EC2-210.1
额定制冷量：
733.5KW
1离心式冷水机组额定制冷功率：
158.7KW2
蒸发器流量：
126.2m3/h
冷凝器流量：
157.7m3/h
2
燃气锅炉
制热功率：
700KW
2
天然气消耗量：
81.5Nm3/h
额定流量：
175m3/h
3水质处理设备2电机功率：
2KW
DHJL-175
4冷却塔额定流量：
175m3/h2
风机功率：
4.0KW
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ISL125-80-250
5
冷冻水循环水泵
流量：
150m3
/h
，扬程
70m
2
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