天津市中央空调工程项目可行性报告.docx
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天津市中央空调工程项目可行性报告
办公总部、营销中心、研发中心
天津市津南区双港工程有限公司
一、工程概况
本工程为天津国津九智医药科技有限公司一期空调工程，包括总部办公大楼、营销中心、研发中心。
主体为5层结构建筑。
其中，一层建筑面积为9540m2，二层建筑面积为7208m2，三层建筑面积为5512m2，四层建筑面积为5512m2，五层建筑面积为5512m2，总体建筑面积总计面积33285m2。
通过对各种供暖及制冷方式的综合对比，结合国家能源政策及今后能源供给形式，我们建议甲方采纳地源热泵中央空调系统。
室内均采纳风机盘管加新风系统，一套系统实现冬季供暖、夏季制冷。
同时可提供一定的生活热水.
二、设计依据
2.1.工程设计规范
⑴、《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ50019-2003
⑵、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
⑶、《建筑设计防火规范》GB50016-2006
⑷、《技术设备专业技术措施》北京建筑设计研究院
⑸、《民用建筑工程暖通空调及动力施工设计深度图样》中国建筑标准设计研究院
⑹、行业相关的其他标准及规范。
2.2.空调系统室外气象参数：
项目
参数
1
地名
天津
2
大气压力（kPa）
冬季
10.26
夏季
10.05
4
室外计算（干球）温度（℃）
冬季
空调
－11
通风
－4
夏季
通风
29
空调
33.4
5
夏季空调室外计算湿球温度（℃）
26.9
7
室外计算相对湿度（%）
冬季空调
53
夏季通风
64
8
室外风速（m/s）
冬季平均
3.1
夏季平均
2.6
10
最大冻土深度（cm）
85
11
采暖期天数
130（11.10-3.20）
12
制冷期天数
90（6.15-9.15）
注：
室外计算参数取自《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87（2001年版）
2.3.室内计算参数
序号
1
2
5
房间名称
办公室﹑及接待室
会议﹑学术
报告厅
展示厅
温度℃夏季
24—26
22—24
26
冬季
22
18
18
湿度（％）夏季
50±10
50±10
50±10
冬季
≥40
≥35
≥40
新风量标准
m3/h.人
30
36
40
噪声dB（A）
≤45
≤50
≤55
2.4.热泵机组工况设计参数
夏季空调侧设计供、回水温度为7℃/12℃；
冬季空调侧设计供、回水温度为45℃/40℃；
夏季地源侧设计最高供水温度为32℃；
冬季地源侧设计最低供水温度为5℃；
生活热水出水最高达到50℃
依照我公司在天津地区各区的实际工程案例，冬季地源侧进水温度最低为7℃，夏季地源侧进水温度最高为30℃，运行使用效果良好。
三、负荷计算
围护结构参数:
依照甲方提供的建筑图纸和优化结果，其要紧外围护的热工参数需达到表2要求：
四、地源热泵系统分析
地源热泵是在近年来广泛应用节能环保空调技术，热泵效率高低取决于冷（热）源来源方式。
土壤是热泵良好的热源，并有一定程度的蓄能作用，夏储冬用达到能量平衡。
依照天津市的地理位置情况，夏季向土壤排放的热量与冬季从土壤汲取的热量差不多平衡。
因此特不适合安装土壤源热泵中央空调系统。
这一闭式系统方式，通过中间介质（水或防冻液）作为冷热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流淌，从而实现与土壤进行热交换的目。
其节能、环保效果显著，系统寿命长。
之因此采纳此方式而未采纳地下水式室外换热系统，是因为地下水式室外换热系统存在着以下一些制约因素：
长时刻使用水井老化不可幸免的；在使用一定的年限后会造成地下水水量的不足和回灌的困难，从而增加了以后的维修的费用，严峻的话还需要重新打井增加初投资造价；大量的使用地下水会造成所在地的地面下沉，这一问题已在许多大都市出现；在这种方式的使用过程中还存在向地下水资源治理部门交费的问题，增加了使用运行成本。
而采纳土壤源热泵式是一种一劳永逸的换热系统，不存在地下水式换热系统的水井老化、地面下沉以及地下水使用收费的问题；另外系统稳定，不需要利用地下水的水量，不受地下水使用政策和季节变化阻碍，还可节约地下水资源费；该方式不需要直接抽取地下水，可不能对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何阻碍，可不能受到国家地下水资源政策的限制。
在传统建筑中，空调系统耗电常受室外空气温度阻碍导致耗电增加，空调制冷/供热能耗可占到了建筑物总能耗的50~55%。
我国的能源结构要紧依靠矿物燃料，特不是工业/民用用电、供热仍是以煤炭为要紧燃料消耗。
矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害气体以及CO2等温室效应气体。
大量燃烧矿物燃料所引起的环境问题已日益成为世界关注的焦点。
因此，选择中央空调形式就显得特不重要。
因为最合适的空调方案未必是最先进的方案，也未必是最成熟的方案，而应当综合考虑方案的先进性、可靠性和经济性。
近年来，随着国际经济技术合作的不断深入，地源热泵中央空调系统进入了我国，并通过在工程中的成功运用得到了空调界人士的认可和推崇，成为了我国中央空调进展的趋势，地源热泵系统可利用浅层地热能资源进行供热，具有良好的节能与环境效益。
近年来在国内得到了日益广泛的应用。
采纳地源热泵绿色节能能源技术，不仅具有现代化高科技成果的现实客观经济意义,更具有长远的节约型社会进展进步意义。
土壤源地源热泵技术通俗地讲，是利用地下浅层土壤温度的相对稳定性，通过热泵机组，使深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物进行热交换的技术。
冬季，地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道（地藕管换热系统）从大地汲取自然界的热量，而后由环路中的循环水把热量带到室内。
再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中，并以较高的温度释放到室内供暖。
夏季，此运行程序则相反，地源热泵系统将从室内抽出的多余热量排入土壤，代替一般空调装置给建筑物供冷。
还可常年供应生活热水，被成为21世纪的“绿化空调”技术。
地源热泵机组采纳标准构件,需要时各部件的修配和更换专门方便。
因为设计简单，并不需要高技术的操作工程人员的服务。
唯一需要经常保养的是空气过滤网和凝聚水盘的清洁。
系统设计简单，灵活、安装快速。
机组己在工厂组装好并自带温度操纵装置，现场工作只是少量低压风管、电气连接装置和需要保温的水管的连接。
管道可采纳钢管、铜管或塑料管。
维修方便快捷，机组结构牢固，寿命长久。
地源热泵系统是将低品位热量转换成高品位热量进行供热、制冷的新型能源利用方式之一。
地源热泵中央空调技术的能源利用率为传统方式的3-4倍，即1千瓦的电能能够约4KW的热量，运行过程清洁、环保，运行费用低，得到国家及天津市的大力推广。
地源热泵中央空调系统的节能原理图
地源热泵项目成功与否的标志在于项目的目标能否实现。
而在项目实施过程中，阻碍项目目标实现的因素众多，在实际工程应用中，专门多地源热泵项目因设计、施工及运行治理等问题，远远没有发挥其应有的优势。
因此一个节能环保的地源热泵项目就要从方案、设计、施工及科学的现场治理等，科学论证、精细化施工，才能保证最终的中央空调系统达到高效节能。
5、空调系统校核依据
依照建筑物结构、朝向、房间的空调面积和空调环境的功能等特性对各房间所需冷、热负荷进行计算，利用冷负荷系数法计算出房间的所需制冷量。
依照房间所需最大冷负荷的峰值和房间同时使用系数，共同决定各房间所选空调的制冷容量及型号。
另外，还要紧考虑了空调在制冷时的各修正系数，分不为：
1室内空气湿球温度能力修正；
2室外空气干球温度能力修正；
3风量变化率的阻碍能力修正；
4管长、落差对能力阻碍的修正；
5室内机容量能力修正。
依照修正后的冷负荷值选择空调内机的容量。
确定内机的型式。
6、冷热负荷计算及地源热泵主机选型：
1）建筑物的冷热负荷采纳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/㎡）
冷负荷：
Qc＝n·F·q2/1000，
式中：
F—供冷面积（㎡），q2—冷负荷指标（W/m2）
2）人体散热量：
总散热量=人均散热量*数量
负荷计算见下表：
选型讲明：
1．《全国民用建筑工程设计技术措施－暖通空调.动力》
2．地源热泵空调机组技术参数基于以下工况确定：
制冷：
地下循环水进出水温度：
25/30摄氏度；用户进出水温度：
12/7摄氏度。
制热：
水源水进水温度：
10/5摄氏度；用户进水温度45/40摄氏度。
机组热回收最高出水温度55摄氏度。
第七章室内系统设计
1.室内末端系统
本建筑室内空调末端采纳统同程式风机盘管系统，风机盘管依照使用的环境不同，有欧式明装和卧式暗装，夏季由位于空调机房的地源热泵空调机组提供7oc/12oc的冷水制冷，冬季提供45oc/40oc的温水采暖。
布置要求
1、机组振动小，噪音低，但要注意减振和隔声。
2、室内机要紧密配合装饰工程，并满足室内合理的气流组织，幸免强烈的吹风感，并要注意选择低噪声的风机盘管。
当选用带风管的风机盘管时，应注意室内净空的要求并满足室内良好的气流组织，风管内风速2~4m/s为宜，风管宜采纳覆面为铝箔玻纤复合风管，送风口风速操纵在0.8~1.6m/s之间。
3、室内水管及凝水管必须保证不漏，不渗，不结露滴水，做好保温，保温材料宜用橡塑泡沫塑料（难燃B1级），管道穿墙穿楼板必须按施工验收规范进行施工。
4、空气处理与分布：
4.1室内空气分布宜采纳上送上回方式，当采纳侧送时，回风口宜布置在送风的同一侧下方。
人应处在气流的回流中，室内气流布置应均匀，幸免死角。
4.2空调的夏季送风温差不宜大于10℃
4.3房间空调空气循环次数不宜小于5次/h。
4.4送风口风速应依照送风射程，送风方式、风口类型，安装高度，室内同意噪声和风速标准等因素确定。
对有消声要求的场所风速按下表选取：
风速选择表（m/s）
室内同意噪声DB（A）
出风口风速）
25~35
≤0.8
≤40
≤1.2
≤45
≤1.6
≤50
≤2
≤55
≤2.4
≤60
≤2.8
4.5回风口不应设在射流区或人员长期逗留地点，可采纳集中回风或走道回风，但断面风速，不应大于0.5m/s。
回风口风速选择表
回风口位置
吸风速度m/s
房间上部
4~5
房间下部
不靠近人经常停留的地点
3~4
靠近人经常停留的地点
1.5~2.0
用于走廊回风时
1.0~1.5
8.2消声和隔振
2.1消声设计应符合《民用建筑隔声设计规范》（GBJ118-88）和《都市区域环境噪声标准》（GB10070-88）等的有关规定。
2.2防振设计应符合《都市区域环境振动标准》（GB10070-88）的规定。
2.3选择设备和进行系统设计时，应采取下列降噪措施：
2.4风机出风口和回风口的风管不宜急剧转弯和变径。
2.5弯头三通处宜设导流片，尽可能少装或不装调节阀。
2.6当达不到消声要求时，应装消声设备。
2.7空调机组设置应远离有较高隔振消声要求的房间当机房对该房间有阻碍时，必须采纳隔声、隔振、消声、吸声等措施。
2.8消声器宜设在空调机房外，消声以后的风管不应再受高噪声污染，否则应采取隔声措施。
2.9消声和隔声
2.2.1空调设备的声功率级，宜采纳实测数值。
2.2.2选择消声器时，应依照系统所需消声量，噪声频率特性和消声器的声学性能及空气动力特性等因素，宜采纳阻抗复合型消声器。
2.2.3消声器宜布置在气流稳定的直管段上，必要时，也可在总管和支管上分不设置，以防止各房间互相串音。
2.2.4机房门窗应采纳隔声门窗。
2.2.5管道穿墙处必须用弹性材料密实填充其缝隙。
2.2.6风管连接应幸免突扩或突缩连接方式，三通不宜采纳T字连接，支管与主管连接宜用45°顺气流方向连接，风口与风管连接应设置扩散管。
2.3隔振
2.3.1风机、冷热源设备，空调末端装置以及风管水管的支吊架均应考虑隔振减振措施。
2.3.2当设备转速小于1500r/mm时，宜选用弹簧减振器，设备转速大于1500r/mm时宜采纳橡胶减振器或隔振垫。
2.3.3选用隔振器时，应按隔振器厂家规定，经计算后确定，隔振器与基础之间宜加一层弹性隔振垫。
2.3.4有振动的设备与系统连接的风管、水管、宜采纳软管连接。
并注意防火。
2.3.5管道的支吊架宜采纳弹性支吊架。
8.3防腐与保温
3.1防腐
3.1.1所有非镀锌铁件，均须除锈后刷防锈漆二度，非保温件外表面刷调和色漆二度。
3.1.2管道支吊架处必须采纳浸渍沥青防腐木垫。
3.2保温
3.2.1空调送风管，回风管、冷、热水供回水管，制冷剂管道、凝水管、膨胀水箱、储热（冷）水箱、热交换器、电加热器等的有冷、热损失或有结露可能的设备，材料和部件均需做绝热保温。
3.2.2非闭孔性保温材料外表面应设隔气层和爱护层。
3.2.3保温管道的支架，穿墙或楼板时应防止“冷桥”。
3.2.4设备和管道的保温应以《设备及管道保冷设计导则》（GB/T15586）的防结露计算方法确定保温层厚度。
3.2.5保温材料应采纳不燃和难燃材料。
3.2.6穿越防火墙，变形缝两侧各2m范围内的风管和风管型电加热器前后0.8m范围内的风管保温材料必须采纳不燃材料。
3.2.7对於水温为7~65℃的冷热水管道保温，其保温层厚度不应小于表6.2.7
表3.2.7空调冷热水管最小保温厚度表（mm）
管经DN
≤20
25~32
40~50
70
80
100~125
150
≥200
橡塑保温
室内
27.5
30
32
35
35
38
38
41
室外
35
35
38
41
41
44
47
47
玻璃棉绝热管壳
室内
30
30
40
40
45
45
45
50
室外
40
40
45
50
55
55
60
60
2.室内机房系统设计
本工程空调工程拟采纳两个独立的机房，集中布置方式，即总部办公大楼和营销中心设置一个集中的空调机房；研发中心大楼、游泳池等设置一个集中的机房。
空调末端供回水管道（地下直埋）由中央机房分不通向各个子系统建筑物，布置原则为机房设置于一层，机房面积约为150-200平方米。
空调水系统采纳两管制异程式系统，冬夏采纳同一套循环水泵（两用一备），空调水循环泵与地源热泵机组一一对应，采纳电子水处理装置对空调补水进行处理，以防止长时刻运行后系统管路内的结垢。
第八章室外换热系统设计
室外换热系统设计是地源热泵系统设计的重点，依照项目所在地区的土壤热物性、建筑负荷、系统使用时刻及地源热泵空调主机、地埋管布置形式等特性，结合前期经验数据及相关规范，利用模拟软件进行模拟设计，计算结果如下：
由于该项目所在地的现场地质勘测报告和热响应试验报告均未提供，故本建议书在地埋管的设计中，一些计算数据均依照我司在国内的成功项目得到的经验值确定。
土壤平均导热系数：
2.24W/m·K,平均热阻：
0.162m2·K/W。
依照以上参数，通过软件计算（叠代方法）地埋管的数量。
在厂房规划图中能埋管区域面积，进行地埋管布置，地埋管间距5M，依照经验值，给予估算垂直双U埋管换热量取65W/m（井深），完全能够满足夏季冷负荷要求。
a.冬夏季地下换热量分不是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤汲取的热量。
能够由下述公式计算：
kW
（1）
kW
（2）
其中
——夏季向土壤排放的热量，kW
——夏季设计总冷负荷，kW
——冬季从土壤汲取的热量，kW
——冬季设计总热负荷，kW
——设计工况下水源热泵机组的制冷系数
——设计工况下水源热泵机组的供热系数
依照选型设备的平均能效比，本项目设备可取
=5，
=4
夏天依照公式
（1）、
（2）计算其夏季的排热量和冬季的吸热量如下：
=
=4518kW
（1）
=
=2067kW
（2）
依照以上公式计算，夏季总的排热量为：
5120KW,冬季总的吸热量为：
2268KW。
由于夏季的排热量大于冬季的吸热量。
因此，地下换热器计算以夏季的排热量为依据进行计算。
b.确定竖井总长度
地下热交换器长度的确定除了系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。
在实际工程中，我们利用管材“换热能力”来计算管长。
换热能力即单位垂直埋管深度或单位管长的换热量。
依照经验值，给予估算垂直双U埋管换热量取70W/m（井深）。
计算冬、夏季地埋管系统竖井总长度为：
计算公式如下：
L=
*1000/70=4518*1000/70=64000米（3）
其中
——竖井埋管总长，m
——夏季向土壤排放的热量，kW
分母“65”是夏季每m井深散热量，W/m
依照公式计算夏季总排热量
＝4518Kw
c.确定竖井数目及间距
建议单孔深度设计为100m，因此该项目埋管孔数计算如下：
=64500/100=640（个）
室外系统为四管制（双U）垂直式地埋管换热系统，垂直管道总换热长度为64000米即在建筑物运动场地下面钻孔640个，孔间距孔4.0米（可依照现场条件灵活调整），打孔面积约8500平方米。
孔径150mm，孔内埋设垂直双U型（PE100SDR11De32）换热管,回填料采纳原浆无压自流回填，换热管道内换热介质为纯水。
为确保本工程的高质量、高稳定性，室外换热系统水系统布置方式采纳多环路同程集管＋检查井的连接方式，即每20个垂直换热孔组成一个换热单元，采纳PE100SDR17D63集水管同程连接，每个环路D63水平集管均接入附件区域检查井内的集分水器,每环路供回水集管均设置阀门，在保证流量调节的同时，如有一个环路发生渗漏可将其切断，进行检修，其他环路可正常运行。
每个检查井内集分水器的主供回水管在进入空调机房前汇合，并在总供回水管末端设置循环泵，与集中空调机房内的地源热泵机组的换热器形成一个闭式循环系统，通过系统中的循环水与地下的岩土体进行换热，将能量在空调房间和地下的岩土体之间进行转换，实现建筑物夏季制冷，冬季供暖。
室外换热系统单一环路连接示意图如下图所示：
第九地源热泵空调系统运行费用分析
计算讲明:
二、本系统与其它形式投资运行费用对比
1.投资对比
项目
土壤源热泵
冷水机组与燃气锅炉配套
冷水机组与都市热网配套
直燃式溴化锂冷热水机组
初投资概算比较元/m2
320—360
220—250
260—280
240—260
2.运行费用对比
与其他采暖系统进行对比的资料为：
中国国际工程咨询公司2001年所做的《北京都市采暖供热方式研究》，该报告中计罢了各种采暖方式折合为标准煤的能耗和污染物的排放量。
表一本系统采暖与其它系统采暖能耗及污染物排放表
指标
采暖方式
单位面积能耗
Kg/m2.a
热效率
折算标煤
（Kg/m2.a）
So2
（g/m2.a）
Nox
（g/m2.a）
烟尘
（g/m2.a）
都市热网
21.73
（Kg/m2.a）
0.65-0.85
21.73
326
121.7
34.8
蓄热式电锅炉
142.72
（K.W.h/m2.a）
0.95
57.1
壁挂式燃气炉
135.58
（Nm3/m2.a）
0.8
20.82
43.4
2.95
直燃机
16.33
（Nm3/m2.a）
0.85
19.59
40.8
2.8
本系统
（地源热泵）
31.82
（Kw.h/m2.a）
3.5
11.26
本系统供暖季节能耗折合成煤耗为11.26Kg/m2.季，与其它采暖方式相比能耗最低。
与都市热网采暖相比每平方米每季少耗煤10.47Kg/m2.季，节能48.2%，每平方米每季少排二氧化硫326g/m2.季、氮气化物121.7g/m2.季、烟尘34.8g/m2.季；与蓄热式电锅炉相比每平方米少耗煤45.84Kg/m2.季，节能80%，与壁挂式燃气炉相比每平方米每季少耗煤9.56Kg/m2.季，节能46%，每平方米少排氮氧化物43.4g/m2.季、少排烟尘2.95g/m2.季，与直燃机相比每平方米少耗煤8.33Kg/m2.季，节能42.5%，每平方米每季少排氮氧化物40.8g/m2.季、少排烟尘2.8g/m2.季。
表二本系统制冷与冷水机组制冷能耗表
指标
采暖方式
单位面积耗能
折算标煤（Kg/m2.季）
冷水机组
19.87（KW.h/m2.a）
7.04
本系统（地源热泵）
18.69（KW.h/m2.a）
6.62
本制冷系统折合标煤6.62KW.h/m2.季，与冷水机组制冷相比少耗煤0.42KW.h/m2.季，节能6%。
表三不同空调系统总能耗统计表
统计周期
系统类型
采暖季节折合标煤
Kg/m2.a
采暖季节折合标煤
（Kg/m2.a）
采暖季节折合标煤
（Kg/m2.a）
都市热网+
冷水机组
21.73
7.04
28.77
蓄热式电锅炉+
冷水机组
57.1
7.04
64.14
壁挂式燃气炉+
冷水机组
20.82
7.04
27.86
直燃机+
冷水机组
19.59
7.04
26.63
本系统
（地源热泵）
11.26
6.62
17.88
本系统年耗能折合标煤17.88Kg/m2.年。
与都市热网+冷水机组相比少耗能10.89Kg/m2.年，节能37.8%；与蓄热式电锅炉+冷水机组相比少耗煤46.26Kg/m2.年，节能72%；与壁挂式燃气炉+冷水机组相比少耗9.98Kg/m2.年，节能35.8%；与直燃机+冷水机组相比少耗8.75Kg/m2.年，节能32.8%。
投资及运行费用分析
通过以上表格中的数据，我们能够得出如下结论：
1.地源热泵空调系统运行费用最低，其全寿命周期价值可因此而趋于最佳。
2.关于空调系统中，系统的节能与减排具有统一性。
热泵系统没有直接排放、其耗能间接排放相对较低，，因此是目前理想的空调系统。
从初投资来看，地缘热泵中央空调与其他形式空调供热方式比较相对较高，但运行费用比其他形式最少节约30%以上，初投资增加的费用一般4-6年即可收回。
综合比较，土壤源热泵是比较经济的空调系统。
3.地源热泵的项目实施符合国家产业政策和行业进展规划，对促进我国节能环保、降低建筑能耗有着重要的意义，目前地源热泵中央空调已成为我国暖通空调行业的热点，成为建设部重点推广的技术之一。
天津是是我国第一批地源热泵空调项目示范都市。
4.天津滨海新区2011年3月出台了《关于鼓舞绿色经济、低碳技术进展的财政金融支持方法》，其中对
开源节流，尤其是开发各种可再生新能源是我国今后进展的关键。
因地制宜地采
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