新余袁河生态新城商务技术方案.docx

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新余袁河生态新城商务技术方案

新余市袁河生态新城

可再生能源利用项目

技术及商务方案

编制单位：

编制部门：

编制日期：

年月日

第章项目工程简介

项目概况

新余市能源情况

电力政策

自来水价格

设计参数的确定

新余市气候条件

室外设计参数

室内设计参数

空调负荷

设计依据

第章水源热泵空调系统简介

水源热泵简介

热泵的基本概念

热泵的优点

热泵基本分类

水源热泵工作原理

水源热泵系统的特点

地表水水源热泵的发展现状

本案水源热泵系统运行工况

夏季空调工况

冬季供热工况

第章河水源热泵工程技术方案

水源热泵系统原理

能源站选址以及取回水口布置

水源水取回水

水源水流量计算

取水方案的形式

水源水处理措施

水处理工艺

水源水三级过滤处理

胶球清洗装置

第章河水源热泵系统经济分析

水源热泵系统投资估算

水源热泵系统投资估算范围及内容

投资估算结果

水源热泵系统运行费用分析

系统运行电费

人员经费

日常维护费

折旧费

年运行费用分析

第章供冷供热多方案比较

多联机空调系统

风冷热泵空调系统

传统冷水机组电锅炉

水源热泵系统

结论

第章综合效益分析

节能效益分析

环境影响分析

市场需求分析

项目推广前景分析

第章结论与建议

结论

建议

建筑节能工作三要素

第章合同能源管理

合同能源管理简介

操作流程

需办理手续

第章项目工程简介

项目概况

袁河生态新城坐落在江西省新余市，位于老城区东侧袁河两岸，西至新欣大道，东至规划经十八路，北至浙赣铁路，南至规划纬十五路，规划面积约平方公里，见图。

图袁河生态新城用地规划图

区内江河环绕，为建设可再生能源供能系统创造了有利的自然条件。

现规划采用河水源热泵系统实现袁河生态新城的非住宅建筑的夏季供冷，冬季供热。

表袁河生态新城业态分布统计表

如表所示，总供能建筑面积约。

新余市能源情况

1.2.1电力政策

根据江西省发改委处得知的资料，江西省新余市电价如表所示：

表江西省销售电价表

单位：

元千瓦时

用电分类

电度电价

基本电价

不满千伏

千伏

千伏以下

千伏

千伏及以上

最大需量

变压器容量

（元千瓦·月）

（元千伏安·月）

一、居民生活用电

二、非居民照明及商业用电

三、非工业、普通工业用电

其中：

中、小化肥用电

四、大工业用电

其中

电炉铁合金、电解烧碱、合成氨、电炉钙镁磷肥、电炉黄磷生产用电

电石生产用电

中小化肥生产用电

五、农业生产用电

其中

农业排灌用电

贫困县农业排灌用电

1.2.2自来水价格

新余市生活用水价格如下表所示：

表新余市生活用水价格表

设计参数的确定

1.3.1新余市气候条件

新余市是中国工业名城，位于江西省中部偏西，地处东经°′°′，北纬°′°′之间。

新余地处亚热带季风气候区，属亚热带季风性湿润气候类型，全年光照充足，雨量充沛，四季分明。

年降水量在－毫米之间，多集中在春夏两季，历年平均蒸发量毫米，平均相对湿度为。

由当地统计年份资料了解，新余年均气温为17.2℃，月最冷，月平均气温5℃月最热，月平均气温为29℃，年温差为24℃。

极端最高气温达40.1℃，极端最低气温为－8.6℃。

由于全球温室效应，近几年新余市气温在逐渐升高，根据气象局提供的资料，七月份为最热月，平均温度为28℃，最高温度为39℃；月份温度最低，平均温度为5℃，最低温度为-4℃。

根据新余市气象台站所测典型气象年逐时温度资料，最热月、最冷月温度变化图如下所示：

图新余市最热月干球温度变化曲线图

图新余市最冷月干球温度变化曲线图

1.3.2室外设计参数

据现行技术规范、结合新余市多年平均气候资料，室外主要设计参数确定如下：

夏季空调计算干球温度　　　　35.3℃

　　夏季空调计算湿球温度　　　　27.8℃

　　冬季空调计算干球温度　　　　-2℃

　　冬季空调计算相对湿度　　　　

1.3.3室内设计参数

据现行技术规范，结合新余市实际情况，确定建筑室内主要设计参数确定如下：

表室内设计参数

建筑类型

夏季

冬季

温度（℃）

相对湿度（）

温度（℃）

相对湿度（）

公建

～

≤

～

≥

住宅

～

≤

～

≥

空调负荷

在不同类型建筑或同一建筑中，空调器的运行时间不同，设计时以同时使用系数表示。

根据《实用供热空调设计手册第二版》中所提供的资料，影响同时使用系数的主要因素有：

建筑类型；供冷站的规划数量及位置选取；各类建筑的使用特点；气候特点、生活习惯、经济条件等人为因素有关。

并且设计手册中还给出了某些类型建筑区域的同时使用系数。

见表。

表不同类型建筑同时使用系数表

区域名称

同时使用系数

备注

大学校园

～

教室、实验室、图书馆、行政办公室、体育馆、宿舍等

商务区

～

商业中心、办公类建筑、文化建筑、酒店、医院

综合区

～

上述几类主要建筑及功能同时具有

袁河生态建筑群多样性，有行政办公、商业等建筑，属于商务区范畴，所以本方案在叠加计算各类建筑逐时总负荷时，为了经济合理配置制冷主机，应考虑空调同时使用系数问题。

本项目建筑类型为商务区，同时使用系数理论值是～。

结合相关的区域供能的设计、施工和运营的经验，同时考虑到供能的可靠性。

经研究，本项目实际运行的空调冷热峰值负荷考虑的同时使用系数。

实践证明，空调系统冷热源所提供的冷热量在大多数情况下，都小于设计冷、热负荷。

美国暖通制冷学会有关标准显示，不管是夏季制冷，还是冬季制热，空调冷、热源只有％的时间在最大负荷下运行，％、％、％的时间分别在％、％、％的负荷下运行。

因此考虑空调装机容量时，还应考虑单栋建筑各房间之间的同时使用系数，及供能期内一天内的日负荷变化。

综合计算考虑，单栋建筑各房间之间的同时使用系数取值为。

空调负荷计算见表。

表空调负荷分析表

同时使用系数：

各地块楼栋之间的同时使用系数；

同时使用系数：

单栋楼各房间之间的同时使用系数；

由上表可知，本项目总设计冷负荷为，总设计热负荷为。

设计依据

、建设单位提供的相关资料

、《采暖通风与空气调节设计规范》

、《建筑设计防火规范》

、《公共建筑节能设计标准》（）

、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（）

、《地源热泵系统工程技术规范》

、《实用供热空调设计手册第二版》

、全国民用建筑工程设计技术措施《暖通空调·动力》

、《民用建筑隔声设计规范》

、《城市区域环境噪声标准》

第章水源热泵空调系统简介

水源热泵简介

2..1热泵的基本概念

热泵是以消耗一部分低品位能源（机械能、电能或高温热能）为补偿，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。

其实质是借助降低一定量的功的品位，提供品位较低而数量更多的能量。

由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热、利用环境介质（地下水、地表水、土壤和室外空气等）中储存的能量的重要途径。

2..2热泵的优点

在自然界和工业生产中，存在大量的低温位热源，储藏于空气、土壤、水等介质中，以及废气、废水等工业介质中，利用热泵可以回收这些低温位热量，产生的高温位的热量来供应生产和生活的应用。

热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源，而且拥有较高的能量利用率。

表不同热量提供方式的能量利用率

能量提供方式

燃油锅炉

燃气锅炉

电锅炉

热泵

性能系数

>

另外，热泵的应用可以带来良好的环境效益，在提高能源利用率的同时，减少对电能的需求，进而为减少温室气体的排放发挥作用。

2..3热泵基本分类

在实际应用中，根据热泵系统换热设备中进行热量传递的载能介质，可以将热泵设备归纳为四种类型：

空气空气热泵：

在这类热泵中，热源和供热的介质都是空气，这是最简单和普通的热泵形式。

空气水热泵：

在这类热泵中，热源为空气，供热介质为水。

一般冬季按制热循环，可以供热水进行采暖；夏季按制冷循环运行，供冷水用于空调。

制热与制冷循环的切换通过换向阀改变热泵工质的流向来实现。

水空气热泵：

在这类热泵中，热源为水，供热（冷）介质为空气。

水水热泵：

无论是制热还是制冷运行时，均以水作为介质。

一般可用切换热泵工质回路来实现制冷或制热，有时更方便的是用水回路中的多向阀来完成切换。

如果水质较好，可允许水源水直接进入蒸发器，在某些特殊场合，为了避免污染，常采用中间换热器来实现水源水与进行过水处理的封闭冷水系统的热交换。

2..4水源热泵工作原理

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。

地球表面浅层水源如深度在米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且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。

通常水源热泵消耗的能量，用户可以得到以上的热量或冷量。

水源热泵机组工作的原理（空调热回收工况）示图如下：

图水源热泵机组工作的原理图（带空调热回收工况）

水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。

闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。

（其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵，埋于海水中的系统又称海水源热泵）。

开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。

与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。

锅炉供热只能将的电能或～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；由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为～25℃，其制冷、制热系数可达～，与传统的空气源热泵相比，要高出左右，其运行费用为普通中央空调的～％。

2..5水源热泵系统的特点

由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源，所以其具有以下优点：

、可再生能源利用技术

水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。

地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，而且是一个巨大的动态能量平衡系统，所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。

、高效节能

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为-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-35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。

据美国环保署估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户～％的供热制冷空调的运行费用。

、运行稳定可靠

水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。

是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，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。

不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

极端工况下有电锅炉作为辅助热源，保证了供暖的可靠性。

、环境效益显著

水源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。

所以节能的设备本身的污染就小。

设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比，相当于减少％以上，与电供暖相比，相当于减少％以上。

水源热泵技术采用的制冷剂，可以是或134A、407C和410A等替代工质。

水源热泵机组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，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

、一机多用，应用范围广

水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，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系统。

特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点。

不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。

水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。

、使用方便

可根据各区域的实际需要开启关闭空调，各区域的空调使用独立方便，对租售的功能调整，可轻松更换机组，满足大范围负荷的不同需求，轻松配合二次装修与区域分隔，并可根据需要独立电表计费。

、自动运行

水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到年。

当然，像任何事物一样，水源热泵也不是十全十美的，其应用也会受到制约。

2.1.6地表水水源热泵的发展现状

世纪年代，地表水源热泵系统问世，是地源热泵中最早使用的热泵系统形式之一。

世纪年代，瑞士、英国早期使用的热泵装置中大部分是地表水源热泵。

世纪年代瑞典和前苏联开始大规模应用以地表水、地下水、城市污水和工业废水为低位热源的大型热泵站。

截止年，瑞典有座热泵站投入运行，总供热能力达。

近年来，我国也十分重视热泵技术的发展，年月中国科技部和美国能源部签署的中美能源效率及可再生能源合作议定书中专门设有有关地源热泵的发展战略。

此后，在年颁布的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《建设部建筑节能“十五”计划纲要》中都明确指出要大力发展和应用热泵技术。

年月日，我国颁布了《地源热泵系统工程技术规范》（），并自年月日起正式实施。

本案水源热泵系统运行工况

夏季空调工况

水源热泵系统以袁河水作为冷热源，河水夏季水温约30℃，由于水源水温度较冷却塔温度低，可使得水源热泵主机效率相应提高，水源水水温每降低1℃，主机的效率可提升，因此水源热泵系统夏季的能效比可达约，远高于传统的冷却塔冷水机组空调系统。

结合水源热泵机组高效、节能、经济的特点，制冷时取水源热泵的能效系数。

（）夏季直供工况

夏季直接供冷工况下，空调末端温度设定为℃，进入热泵系统的水源水温度设定为℃。

工况运行简图如下所示：

图夏季直供工况

（）夏季蓄冷工况

夏季蓄冷工况下，热泵主机蓄冷供回水温度设定为℃，进入热泵系统的水源水温度设定为℃。

工况运行简图如下所示：

图夏季蓄冷工况

冬季供热工况

冬季，采用袁河水作为水源热泵机组的热源水，热泵系统采用主机串联方式运行。

根据已知水文资料显示，冬季河水温度约为5℃。

（）冬季供热正常工况

冬季正常工况下，河水水利用温度为℃。

直接供热时，空调末端供回水温度为℃；蓄热时，蓄热供回水温度为℃。

此时热泵系统制热能效系数为。

工况运行简图如下所示：

图冬季供热正常工况

图冬季蓄热正常工况

（）冬季供热极端工况

当水温低于7℃时为极端工况，需采用乙二醇溶液作为进入主机蒸发器的媒介水（乙二醇水溶液结冻温度为-6℃）才可以解决供热，水源水侧进出水温度控制在℃，乙二醇溶液进出主机的温度控制在2℃。

直供时，空调末端供回水温度为℃；蓄热时，蓄热供回水温度为℃。

此时热泵系统制热能效系数为。

工况运行简图如下所示：

图冬季供热极端工况

图冬季蓄热极端工况

第章河水源热泵工程技术方案

水源热泵系统原理

本项目采用河水作为热泵机组的冷热源，热泵系统设置一个3000m³的蓄能水池，在夜间蓄能，白天释能，可提供冷、热负荷。

夏季能源站为项目区内建筑提供冷负荷为，冬季可提供热负荷为。

河水源热泵系统原理图如下图示：

图河水源热泵系统原理图

能源站选址以及取回水口布置

建设一个集中式能源站，集中制取冷热水，通过室外空调管网送到各用能建筑。

一般区域集中供能的制冷站选址主要有以下几个原则：

（）制冷站宜布置在公共区域或防护绿地，尽量远离居住用房。

（）制冷站宜设置在地下，这样既可节省地上面积，又对地面的整体规划影响较小。

（）制冷站宜设置在每个区域负荷中心位置，便于能源输送系统的设计，减少输送距离，降低管道能量损耗，有利于管网的水力平衡。

图能源站及取回水口示意图

如上图所示，综合考虑各方面因素，能源站建在地块，取水口设置在排水口的上游位置。

水源水取回水

3.3.1水源水流量计算

一、夏季热泵主机水源水小时流量的计算

夏季，热泵装机负荷为，热泵机组约为。

则取冷凝器总的换热量约为：

’×（’）×（）

夏季水源水进出水温度为℃，温差为5℃。

则夏季小时最大需水源水量为：

式中：

水源水小时流量，；

’冷凝器总的换热量，；

冷凝器换热温差，℃。

二、冬季热泵主机水源水小时流量的计算

（）冬季正常工况

冬季正常工况下，热泵机组串联运行，装机负荷为，水源热泵主机约为，主机的输入功率可转化为热量送到室内，则取蒸发器总的换热量约为：

’×（）×（）

水源水进出水温度为℃，温差为5℃。

则冬季正常工况下，小时最大需水源水量为：

式中：

水源水小时流量，；

’冷凝器总的换热量，；

冷凝器换热温差，℃。

（）冬季极端工况

冬季极端工况下，热泵机组串联运行，装机负荷为，水源热泵主机约为，主机的输入功率可转化为热量送到室内，则取蒸发器总的换热量约为：

’×（）×（）

板换一次侧水源水进出水温度为℃，板换二次侧乙二醇溶液进出温度为℃，主机蒸发器侧乙二醇溶液进出温度为2℃。

则冬季极端工况下，小时最大需水源水量为：

式中：

水源水小时流量，；

’冷凝器总的换热量，；

冷凝器换热温差，℃。

3.3.2取水方案的形式

方案一：

打井渗透取水

（）取水原理：

该方案不是直接取用河水，而是通过围堰钻井取用河水，相当于经过一次过滤，水中杂质较少。

主要由围堰、河水取水广口井、河水取水潜水泵、以及其他辅助装置组成。

如附图所示，在近河岸设置围堰,在围堰内钻一广口井，河水则通过渗透渗入广口井内，空调水源水受河上水位的影响较小，河水也可以通过一次沙滤的过程，提高了河水的水质，再通过河水取水潜水泵将广口井中的河水送至能源站。

原理图见下图：

图打井渗透取水方式

优点：

、水处理简单，无需砂滤，节约投资。

缺点：

、地下资料不详细，岩石裂缝不好找。

、需进行地质勘探，对地质数据进行分析。

方案二：

设置岸边取水头

（）取水原理：

该方案将能源站建在浅水岸边，整个机房放在地平面以下，取水头放在河水较深的位置。

取水头部内设格栅及旋转滤网，其中格栅采用膨胀螺栓进行固定。

共设两套旋转滤网，一用一备，本项目采用内流式旋转滤网，其优点为格网工作面积得到充分利用，可增大设计水量，滤网上未冲净的杂质不会进入吸水井内，被截留的杂质在网外，容易清除及检查。

同时取水头部设闸板，调节流量。

最低设计水位按保证率水位，以历史最低水位校核。

采用侧面进水，进水孔下缘距河底0.6m，进水孔上缘距离保证率水位0.52m。

图岸边取水方式

优点：

、水温条件较好，取水点温度稳定。

、取水管道较短，节约管网方面的投资。

、有成熟的取水经验。

缺点：

、在河水深处建立取水头部及取水管道较困难。

、取水泵的效率较低。

方案三：

岸边设栈道至深水处（十米深左右）取水

（）取水原理：

图岸边设栈道取水方式

优点：

、水温条件较好，取水点温度相对恒定。

、无河底作业要求，施工方便。

、欧洲的河水源热泵用此取水方式较多，可借鉴。

缺点：

、能源站离工程用地太远，能源损耗太大。

、设栈道取水造价较高。

、影响海岸线美观。

方案四：

虹吸取水方案

（）取水原理

在能源机房内设置水环真空泵，初次运行时调节池内充水至虹吸设计水位，启动水环真空泵，虹吸管在真空泵的作用下获得了虹吸真空压强，形成虹吸取水，将取水头部河水引入调节水池，启动河水取水泵，运行稳定后真空泵停泵。

当测得虹吸管压强低于设定值时，再次启动水环真空泵。

虹吸管取水量应满足能源机房最大需水量要求。

以下为虹吸取水原理图：

图取水头部真空虹吸取水方式

虹吸取水条件：

、取水点液面高于需水点；即袁河枯水位需高于调节水池最低水位；

、取水点液面与虹吸最高点高差不得大于7米（吸水时）；

、虹吸管内空气较少；

、水管无破损；

、产生虹吸后取水点不会产生漩涡，满足以上条件后可长时间出水。

具体采用哪一种取水方案，要根据项目所在地的地形特点、能源站与袁河的地势差和距离、袁河水流量情况以及详细的经济性分析后确定。

水源水处理措施

3.4.1水处理工艺

根据本项目河水的水质特点，制定合理可行的水处理方案，妥善解决堵塞和河水腐蚀问题。

如通过采用特殊材料的换热器，以及安装高自动换热器清洁系统，或者采用特殊设计的河水源热泵系统，本方案采采用水源水三级水源处理系统。

能够有效解决河水对换热器的腐蚀和堵塞等问题。

图水处理工艺流程图

3.4.2水源水三级过滤处理

（）一级过滤处理：

取水口前设置斜板过滤装置（格栅）作为一级处理，有效去除水体中大型颗粒、悬浮物等物体。

防止水中的大块漂流杂物进入水泵，阻塞通道或损坏叶轮以及换热管（板）。

常采用斜板式机械格栅，一般小于目。

（）二级过滤处理：

为了保障系统的安全运行，加装二级机械旋流除砂器，可以有效去除水中的砂子等颗粒，可有效保护主机等设备的安全稳定运行。

（）三级过滤处理：

为了保障系统安全运行，在二级过滤器后，加装三级机械过滤器，过滤等级为目英寸。

普通的水处理装置（如格栅）处理毛发、短纤、活性微生物胶体时，毛发、短纤、活性微生物胶体容易缠绕在格栅上，不利于反冲洗。

采用自动反冲洗功能的机械过滤器，可以有效彻底去除水中的毛发及短纤维，保证系统的连续性。

3.4.3胶球清洗装置

图胶球清洗装置示意图

利用胶球清洗装置不断清洁机组换热壁，使得换热壁面时刻保持洁净状态，提高了主机效率。

此项技术在南通新城小区污水源热泵三联供项目中成功运行至今。

胶球清洗装置主要功能有如下两点：

（）防止产生生物黏泥，避免对管线、设备及换热器的堵塞和结垢，进而导致降低热交换器的传热效率，水头损失增加。

（）防止微生物生长繁殖对换热器及管道的腐蚀。

因为生物黏泥在金属表面上的黏附不可能是均匀的，于是黏泥较厚或有黏泥的金属部位则贫氧而成为腐蚀电池阳极，而黏泥较薄或无黏泥的金属部位则氧浓度较高而成为电池的阴极，从而加速金属的腐蚀。

第章河水源热泵系统经济分析

水源热泵系统投资估算

水源热泵系统投资估算范围及内容

水源热泵系统工程投资范围及内容如下：

（）取回水投资

主要为取水口土建、格栅设备、取回水管网等费用。

（）室外空调管网投资