上海祟明地区可再生能源地源热泵可行性报告.docx

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上海祟明地区可再生能源地源热泵可行性报告

上海崇明地区（冲击平原地质）可再生能源--地源热泵能源系统可行性研究报告

崇明堡镇10#地块商品房项目-3

江苏镇洋建工集团有限公司

2011年09月

一、地源热泵空调系统介绍

地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。

地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。

通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的。

地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。

机组提取地埋管系统循环水的低位能量并将其聚变为高位能量，然后输送给冷暖水循环系统（用户末端）。

整个系统仅消耗电能，无任何污染。

由于地埋管系统循环水循环使用无损耗也不提取地下水，因此也不会造成地层沉降。

主机占地面积比传统方式大大减少，可放置在地下室等空间。

与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，地源热泵具有明显的优势。

锅炉供热只能将90~98%的电能或70~90%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量，由于地源热泵的制冷、制热系数可达4.5~5，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50~60%。

随着对空调节能、环保、高效、无污染的要求越来越高的前提下，在国内有很多工程在使用或正在实施期间。

✧地源热泵的特点：

1）环保洁净

✧没有燃烧过程，避免了排放任何烟尘及有害物质，社会效益显著。

✧自由运用地热资源，既解决了热污染问题，又进一步提高能效比。

✧没有冷却塔，减少冷却塔水污染，杜绝“军团病菌”对人体损害。

2）节水省地

✧以土壤为源体，向其吸收或放出能量，即不消耗水资源，也不会对其造成污染。

✧省去了锅炉房，冷却塔及附属的油罐、蓄热水箱等面积，节约机房空间。

3）节能经济

✧能源利润率为传统方式的3—4倍，投入1KW的电能可得到4—5KW以上的制冷或供热的能量。

初投资比其它中央空调系统略高，运行费用可节省1/2—1/3。

✧减少电征容30%，可节约征电成本。

4）灵活安全

✧真正做到“一机两用”。

利用地下水热泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，提高了设备的利用率。

✧机组可灵活地安置在任何地方，节约空间，系统末端亦可作多种选择。

✧无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。

✧自动化程度高，无需专业人员操控。

5）运行可靠

✧机组的运行工况稳定，由于散热、取热均依靠深层土壤不受环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑了。

✧机组主要零部件全部采用进口设备，维护简单，主机运行寿命可达25年以上。

✧不会产生冷量衰减，普通机组夏季极端高温时冷却塔散热不利，制冷效果下降，直燃机因真空度减少及结垢后会产生每年高达15%以上的能量衰减。

✧地下埋管采用PE专用管，耐酸、碱、耐膨胀、不老化，采用热熔连接不需维护，寿命长达50年以上。

二、地源热泵空调系统在本项目中的适用性

本项目为住宅建筑，对办公环境要求较高，通常来说，空调系统能够较好地改善室内居住的环境品质，但是也出现一系列的弊端，如分体空调使用年限短（10年）、夏季高温特别是冬季低温条件下不能达到温度要求（36度以上气温时制冷效果差且电力消耗大）、采用VRV系统后空气干燥、湿度无法控制、建筑外观形象差、室外排热引起建筑局部温升（热岛效应）等。

以上弊端如何进行改善？

改善后投资的增加？

使用成本问题如何？

能源方式改变后对项目整体带来的长期效益？

…

一般来说，建筑中能耗产生最大的一部分为空调系统，而常规的分体空调、VRV空调系统、风冷热泵系统、冷水机组+锅炉系统的能耗水平因制冷制热的方式，能耗都是居高不下的，特别是以直接蒸发式为代表的分体空调、VRV空调系统，能效比（能效比=制冷量/用电量，或制热量/用电量）非常低，分体空调、VRV空调系统是提取室外环境温度的冷热量来进行工作的（夏季将室内热量排到室外环境中，也就是相当于从室外环境吸收冷量；冬季从室外冷空气中吸收热量，也就是相当于将室内的冷量排往室外），因为夏季室外环境温度高，冬季室外环境温度低，使取热/排热效率大打折扣，特别是在寒冷的冬季，甚至是以牺牲更多的电能作为代价仍不能达到舒适的温度。

冷却塔+锅炉系统效率高于分体空调和VRV空调，但是也有其他问题存在，夏季温度高使冷却塔换热效率下降，锅炉燃料紧缺和价格上涨、环境污染、安全等问题，也使使用效果和节能效果大打折扣。

地源热泵能源系统解决了以上所有问题，因为利用地下土壤（并不抽取地下水，因此不会造成地质灾害）一年四季相对恒温且温度品质较高的特点来进行制冷制热的，所以利用效率较高，至少比以上系统节约能耗30~40%，而且不破坏建筑外立面，没有锅炉的安全因素存在，对于本项目而言，是一个较好的能源利用方案。

随着低碳时代的来临，越来越多的产品在营造概念，但是如何在保证经济实用的前提下走低碳道路，地源热泵能源系统无疑是首选的新能源技术。

通过地源热泵新能源的利用，经济方面使开发商（发展商）省钱、环境保护方面满足国家要求（减排）、实用效果方面使用户满意（效果稳定、节省运行费用），通过本方案的论证，证明了地源热泵能源系统以及室内辅助末端系统的集成化应用在本项目中技术可靠、经济可行。

三、地源热泵能源系统室内辅助末端的集成化应用简介

当现代化家居与高科技住宅逐渐取代传统住宅系统，地产业竞争激烈程度也日益加剧，我们不得不选择新颖、高档、舒适的现代化的集成系统，才能使得品牌战略与产品价值得以提升。

地产业销售对室内的环境设计非常考究，也是定价的主要考虑因素，我们建议采用高端、实用的几项新技术集成。

3．1、中央吸尘系统

用户不用自备吸尘器，采用中央吸尘系统后，用户只需将软管接到中央吸尘口即可实现自动吸尘，且不需自行处理含有细菌的尘埃及颗粒物，由物业管理人员专门集中处理。

中央吸尘系统又称内置式清洁系统，它是由固定式吸尘主机、管道系统、吸尘阀门、除尘工具组件组成。

吸尘主机通过管道系统与设计定位的墙面阀门吸口相连接，在进行清洁工作时只需将吸尘软管另一端插入墙面阀门吸口，打开手柄上的控制或控速开关，整个系统就开始正常工作。

这样使室内浊留的气体及灰尘通过暗置在墙体内的真空吸尘管道强力吸到系统主机内进行气尘分离，大于0.3微米的粉尘屏蔽在主机的集尘桶内，尾气通过主机消音器装置排出室外。

建筑房屋安装了中央吸尘系统不但增添了房屋的功能实用性，而且给日常清洁带来无限的便利性和乐趣，它的吸力比普通吸尘器将近大五倍，操作时就像驾车一样，可以不断地换档要它吸力大就大，要它吸力小就小，可以方便您强力深度清洁地面和柔和地吸除宠物身上的毛屑，帮宠物梳理毛发及按摩。

由于主机不在清洁现场，故它没有噪音也不用担忧灰尘在室内循环污染，除尘时不会干扰到家人看电视也不会担忧惊醒小孩或老人的美梦。

通过嵌至在墙体内的专用管道,将安装在房屋地板/墙面上的吸尘插口与安装在生活区域之外（厨房橱柜/设备室/阳台/地下室/车库）的主机连接在一起,形成完整的吸尘系统；进行清洁工作时，将吸尘软管插入任意插口,系统就会自动开始工作；所有直径0.3微米以上的灰尘/碎片/微生物/花粉等物质都会被吸附到管道内,并被排放到主机内的大容量集尘仓中。

　中央吸尘系统与手提式吸尘器有实质的区别，见下表：

性能

传统吸尘器

中央吸尘系统

吸尘效果

利用60%带有微粒的吸入空气冷却马达，使真正对人体有害的细小灰尘留在室内，使室内有一种灰尘“味道”，日积月累，造成更大的污染，特别是地毯上的微生物，如“螨虫”更加损害身体。

100%将室内灰尘、有害气体吸走，彻底杜绝二次污染。

可吸走0.1μm以上的颗粒，充分保证居住者的健康。

吸尘效率

吸力小，无法彻底吸尘，残留地面的灰尘及微生物需来回反复拖动才能局部干净。

吸力比传统吸尘器大5倍，一次吸尘地面即可干净，无须来回拖动，缩短清扫时间。

室内噪声

使用时室内噪音70-80分贝。

室内无噪音，使用时只有轻微的气流声。

使用情况

拖动吸尘器到每一个房间，查找电源，行动不方便，安全性低。

只用一条10米长的软管与手柄，插到房间的吸尘插口内，拉动吸尘手柄即可。

环境影响

清扫时噪音和灰尘将严重影响人员正常的工作、生活。

人员办公或休息时不被打扰，不影响正在进行的工作。

垃圾清理

清扫2-3次后就需要及时更换储尘袋。

每年只需1-2次清空储尘室。

有些产品无需储尘袋。

电源供应

每次吸尘都要找电源。

只要将软管插入吸尘插座即可使用。

地面磨损

来回拖动，经常磨损。

基本不磨损。

特殊功能

湿吸系统可吸水。

3．2、新风系统

不开窗户即可呼吸新鲜空气，且新风与排风热量进行回收，减少能量浪费。

建筑、装修、家具、装饰和办公设备释放的有害物质是引起室内污染的重要原因。

加上夏季和冬季人们更多地依赖空调降温和室内采暖，室内通风状况差，室内有害气体得不到释放和置换，有害气体不断地积累，浓度不断的增高，导致室内空气质量恶化，使人感到困倦、乏力、胸闷、容易患病、工作效率下降，这就是世界卫生组织定名的“病态建筑综合症”，也就是俗称的“空调病”。

这些困境的根源是新风量不足。

使用新风换气机更换室内空气，保持室内空气清新，可以彻底解决这些问题。

新风换气机是根据在密闭的室内一侧送风另一侧引风，则在室内会形成“新风流动场”的原理进行设计研制的。

它依靠机械送风、引风，强迫在系统内形成新风流动场。

是一种时刻保持室内空气洁净清新的新型环保电器。

这种独立的室内空气置换、净化循环系统，能在排除室内的污染空气的同时，输入自然新鲜空气，将输入室内的新风先经过滤、杀菌、加热、增氧等多项处理。

它采用双向换气，把室外新鲜空气（新风）送入室内的同时，也把室内污浊空气（旧风）排向室外。

送入室内的新风经空气过滤器过滤，保障了室内空气的洁净。

由于冬季和夏季室内外存在较大温差，为了不因双向换气而造成室内温度有较大的波动，新风换气机内设置了空气热交换器，令旧风和新风交换温度，达到既通风换气又维持室内温度基本稳定的效果。

新风换气机采用全送新风、全排旧风的工作方式不会造成交叉污染。

新风换气机选用了低噪声风机，机内还进行了消声处理，保障了室内的安静。

3．3、地源热泵生活热水系统

365天每天24小时均可在户内实现生活热水即开即用。

通常热泵机组在供冷时，工质的冷凝大多采用单纯冷却水冷却，这部分巨大的热能就浪费了，并且冷却水系统消耗大量的电能。

我们在设计中巧妙的将这部分热能加以利用（如做生活热水），其做法就是在高温高压的气态工质进入冷凝器初端时，再加一套热回收用的热交换装置，即将生活热水与高温高压的气态工质进行间接热交换，生活热水吸收高温高压气态工质的热量而成为相对高温的生活热水。

全热回收功能由具有多种工作模式的电脑程序控制，在制冷季用户可免费得到生活热水，冬季可在供暖的同时提供生活热水，过度季节可以单独提供生活热水。

采用地源热泵空调热泵机组提供卫生生活热水，节省了热水锅炉的设备的一次性投资，能源利用能效比高，节能意义明显。

3．4、风机盘管系统

夏季制冷、冬季可实现制热，推荐主要夏季使用。

原理：

风机盘管空调系统的工作原理，就是借助风机盘管机组不断地循环室内空气，使之通过盘管而被冷却或加热，以保持房间要求的温度和一定的相对湿度。

盘管使用的冷水或热水，由集中冷源和热源供应。

风机盘管空调系统与集中式系统相比，没有大风道，只有水管和较小的新风管（配合新风系统使用），具有布置和安装方便、占用建筑空间小、单独调节好等优点。

3．5、地板采暖系统

提高居住舒适度，冬季采暖无温度死角，舒适性好，比常规空调低2度仍可享受更好的采暖效果。

原理：

由于地板辐射采暖的管道敷设于整个房间地面,热量由下向上传递,加

上辐射热度和分层温度的双层效应,因而真正形成符合人体要求的脚热头凉的热环境。

这种供暖方式早在30年代就被公认为是一种最舒适的供暖方式。

室内空气流速小，减少了空气中的扬尘和浮游病菌，保持了较好的空气清洁度。

室温自下而上逐渐递减，室内温度变化缓慢，舒适度强。

四、地源热泵系统能源利用方案主要参数

4．1、能源利用负荷（确定总装机容量）

空调制冷制热负荷确定：

项目建筑面积9209m2，建筑功能为居住，一般来说，空调负荷集中于上午8时至下午5时，建筑维护结构负荷在上午9时及下午4时出现两个峰值。

综合人员及照明、设备等负荷，住宅空调逐时负荷峰值出现在晚上，因缺少本项目具体的建筑资料，只能对其进行节能估算，建筑建筑节能至少大于50%，装机冷负荷按照70W/m2计算，热负荷按照50W/m2计算，总冷负荷为645KW，总热负荷为460KW。

生活热水制热负荷确定：

根据基础资料显示，本项目共88户，平均104平方/户，可判断住户以三口之家居多，用水总人数可按264人计算，考虑到入住率问题、长期只有少数人在家、即使在家也不用或很少用生活热水等因素，综合考虑220人。

最大小时用热量为176KW（小时瞬时最大用热）

贮热水箱容积设计6立方

实际所需制热设备小时供热量为90KW。

4．2、主要制冷制热设备配置

采用三台地源热泵主机，单台主要参数如下：

型号：

PSRHH0601

制冷量/输入电功率：

219.8KW/40.5KW

制热量/输入电功率：

234.0KW/54.0KW

运行重量：

1060kg

设备尺寸（长×宽×高）：

2230×825×1300（mm）

其中两台设备带全热回收功能提供卫生热水。

4．3、地源热泵系统冷热源

采用垂直埋管式地埋管系统，系统夏季制冷时散热向土壤排放，冬季在土壤中取热供室内制热，不消耗水资源、不开采地下水，做到绿色、生态、环保。

由于冷热负荷偏差过大（约1.2倍），因为夏季单位冷量的排热量远远大于冬季单位热量的取热量（约1.5倍），又因为夏季制冷时间是冬季制热时间的1.3倍，因此，全年向土壤的排热约是取热的1.8倍多，如果不加以控制，土壤温度将会升高，制冷效率逐年下降直至无法正常制冷，因此，需要考虑土壤热平衡措施，我们仅按照热负荷来作为埋管的依据，夏季制冷靠冷却塔和地埋管共同解决（另外，设计一台50m3/h冷却塔）。

埋管深度按100米有效深度计算，需钻孔78口，钻孔间距约4.5-5米，需要的钻孔占地面积2000m2。

五、对建筑的相关要求

01、空调机房

空调机房用于放置主机、水泵等设计及主要输送管道，需约100m2面积,建议位于1#楼或2#楼地下室，层高要求梁下4米。

02、地埋管位置

可在建筑基础下埋管，也可在建筑外埋管，如果在建筑外埋管，需要在水、电、通讯、气管以下进行作业后再进行其他专业作业，施工完毕后可作为正常的停车场、马路、草坪。

如果才建筑下埋管，对建筑无任何影响，在国内已经十分成熟，是地源热泵首要的建议条件（目的在于减少钻孔面积），可在地下室开挖前施工，也可在开挖后施工。

基础开挖前施工

基础开挖后施工

垫层施工前

垫层施工后

优点

与土建工程交叉工艺减少

现场清洁、施工方便

缺点

浪费管材

使原土暴露时间过长影响土质

专业交叉面多

03、风机盘管

需有二次吊顶，吊顶高度至少30mm。

同时吊顶上需开风口尺寸。

04、地板采暖

地面向上至少需有80mm的高度，在加热管铺设区内，严禁穿凿，钻孔或进行射钉作业。

同时在加热管铺设区内不准在铺设任何线管。

同时地板需选用变形量小，有利于热传导的地板。

在铺设地板时最好使用地板专用胶；不能打钉，不应打龙骨及铺胶垫。

六、经济估算

01、初投资

空调机房部分：

125万；

地埋管部分：

65万；

室内空调末端部分：

218万（其中风机盘管系统约100万、地板采暖系统约75万、中央吸尘系统约18万、新风系统约25万；

合计：

408万

02、运行能耗

因缺少具体的建筑数据，只能按照地源热泵在住宅建筑的运行特性进行预测，保守估计，运行费用约0.09-0.13元/建筑平方米.天。