强烈推荐中铁建办公楼地源热泵系统项目可研报告.docx
《强烈推荐中铁建办公楼地源热泵系统项目可研报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《强烈推荐中铁建办公楼地源热泵系统项目可研报告.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
强烈推荐中铁建办公楼地源热泵系统项目可研报告
中铁建办公楼地源热泵系统
可行性研究报告
0研究报告概要4
第一章项目综述11
1.2项目概况11
1.3计算依据12
1.4建筑资料12
第二章建筑的冷热负荷14
2.1室外设计计算参数14
2.2室内设计计算参数15
2.3建筑负荷估算15
2.4主要设备容量的选择16
第三章地源热泵空调技术的适宜性19
3.1地源热泵空调系统简介19
3.2地源热泵在本项目中应用的适宜性22
3.2.1地质条件22
3.2.2气候条件22
3.2.3建筑负荷特性23
3.2.4地埋管所需空间23
3.2.5地源热泵系统的冷热平衡24
3.3地源热泵空调全寿命周期技术经济分析26
3.3.1与常用空调系统的运行费用比较26
3.3.2与常用空调系统的初投资比较27
3.3.3与常规空调全寿命周期的回收期分析28
3.3.4与常规空调全寿命周期的技术分析29
第四章地源热泵系统埋管工程技术方案30
4.1土壤热工实验30
4.1.1概述30
4.1.2单位孔深地埋管的换热量与建议30
4.2方案设计35
4.2.1土壤换热系统换热量计算35
4.2.2土壤换热系统的设计35
第五章室内空调末端系统39
5.1中央空调末端形式及原理39
5.2地源热泵系统室内末端设备的选择与比较39
第六章地源热泵监测与控制系统43
6.1地源热泵监控系统的主要功能43
6.2地源热泵自动控制系统45
6.3运行维护48
第七章技术支持50
0研究报告概要
一、三种方案及其比较
中铁建A座办公楼可能备选的采暖制冷方案有如下三种：
1.集中式地埋管地源热泵系统
2.冷水机组与锅炉配套
3.冷水机组与城市热网配套
以上三种可备选的方案技术经济比较详见表0.1-0.3。
表0.1冷热源系统技术性比较
冷热源方式
及序号
项目
方案一
方案二
方案三
地源热泵
冷水机组与
燃气锅炉配套
冷水机组与
城市热网配套
优点
性能系数高、节能；减少CO2排放，环保；无室外机，换热器地下敷设，且冷暖兼用、节省建筑面积；控制灵活方便能分区分段或按房间供冷暖，可靠性高
技术成熟，初投资少，运行可靠，需要锅炉房和冷却塔
利用低温水供热是比较传统的空调冷热源方式，技术成熟，应用广泛设备运行可靠性高。
缺点
需要地下埋管空间，地下埋管性能比较复杂
能源利用率低，且排放大量CO2
噪声和振动较大，设备宜布置在地下机房，需做好消声、减震措施
表0.2冷热源系统初投资比较
冷热源方式
及序号
项目
方案一
方案二
方案三
地源热泵
冷水机组与
燃气锅炉配套
冷水机组与
城市热网配套
冷热水机组（元kW冷量）
800
500
500
燃气锅炉（元kW热量）
300
城市热网（元m2采暖面积）
100
冷却塔（元kW冷量）
无
60
地下钻孔及埋管（元kW）
1500
无
机房水泵、管道、控制
基本相同（按40元m2）
建筑物空调末端
基本相同（按110元m2）
初投资概算比较（冷指标72.6Wm2）
初投资（元m2）
330
267
254
比例
1
0.8
0.77
表0.3冷热源系统运行费用比较
冷热源方式
及序号
项目
方案一
方案二
方案三
地源热泵
冷水机组与
燃气锅炉配套
冷水机组与
城市热网配套
季节
夏季
冬季
夏季
冬季
夏季
冬季
能源形式
电
电
天然气
电
供热网
单位
m3
m2季
价格（元）
0．55
0.55
3.4
0.55
24.5
负荷累计kW.h
效率
5.5
4
5
0.9
5
1
燃料费用
266396.6
420916.4
304036.3
304036.3
单位燃料费用（元m2.）
6.42
9.78
7.06
29.62
7.06
24.5
机房运行费用（元m2.季）
4.5元m2.两季
冷却塔运行费用（元m2.季）
无
2元m2.季
全年运行费合计（元m2）
20.7
43.18
38.06
费用比例
1
2.08
1．84
综上所述:
方案1：
用地源热泵有较好的节能效果，初投资较高但运行费用低；
方案2：
用锅炉房污染严重，运行简单技术成熟，初投资费用不高但运行费用很高；
方案3：
用冷却塔和市政热力管网，初投资费用较低，运行费用也不高，但节能效果不明显。
二、方案的确定
该办公楼采用集中式热泵机组和集中设置地埋管地热换热器相结合的采暖空调形式,可行、可靠、高效。
可行性分析
1.当地气象条件及地质构造
济南地处中纬度地带，由于受太阳辐射、大气环流和地理环境的影响，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。
其特点是季风明显，四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季较为清爽，冬季气温低，但无严寒。
年平均气温14.3℃，极端气温最高40.5℃，最低零下14.9℃。
从地埋管热泵的工作原理可知该系统在冬冷夏热的地区（即全年冷热负荷较为均衡的建筑物）可以充分发挥大地储能的作用，具有较高的运行效率。
因此该项目具备地源热泵空调技术应用的基本气候条件。
2.建筑物对空调的需求
该工程为高档住办公楼，对室内空调要求较高，不仅需要冬季供热，而且夏季需要供冷。
如果采用传统的水冷机组加城市热网系统，则需要两套设备，不仅增加运行费用，同时从环境保护方面看，城市集中供热系统消耗大量的一次能源，排放的有害气体则对大气环境造成污染。
而冷水机组则是在制冷时将室内的热量以废热形式排放到室外大气中，该系统的性能随室外空气温度升高而显著降低，机组制冷性能及效率较低，耗能较高。
同时排放到环境中的废热无疑更加剧了夏季城市热岛效应。
3.地源热泵系统的冷热平衡
由负荷计算结果知，全年冬季耗热量远大于全年夏季耗冷量，耗埋管全年冷热量不平衡率为13%。
图1为地源热泵系统运行20年期间的循环液进出热泵的月平均温度变化曲线。
由图1可以看出，在运行一个采暖与空调周期后地下岩土温度变化幅度很小，但由于地埋管的年取热量略微大于年释热量，所以地下的温度变化总体上呈缓慢下降的趋势。
取距离周边钻孔10m远处的岩土温度作为钻孔群所处位置的岩土参考温度。
由图1还可以看出，经过20年的模拟运行之后，距离钻孔10m远处的平均岩土温度仅仅比初始温度的16℃降低了约1℃。
这说明地埋管在一年的运行周期内，向地下的散热量与从地下的取热量基本保持平衡，地下岩土温度在一个采暖与空调周期后基本回复到初始温度，这就保证了系统的高效率运行。
值得注意的是，即使设计工况为理想工况，即地下岩土的取热与散热在一个周期内达到平衡，但在实际运行中，地下岩土的年吸、释热量并非要求绝对的平衡，模拟设计结果表明不平衡率在±20%以内是可以接受的。
当然，这种允许的不平衡率会随着不同地区和岩土的热物性、地埋管换热器所在地点有无地下水流动及其流动特点，以及建筑物的冷热负荷变化等因素有关，是因地而异的。
如果整个地埋管区域存在缓慢的地下水的渗透流动，则对地温的恢复有积极的影响。
可以通过埋地的温度传感器来监测地温变化情况，据此进行运行调节。
图1系统运行20年的月温度变化模拟曲线
由于系统的不平衡率比较小，可以通过以下方法来缓解冷热不平衡。
（1）采取分户热计量，提高冬季采暖行为节能的自觉性，提高能源利用率，降低冬季负荷；
（2）适当增加夏季空调运行时间。
（3）适当提高夏季热泵机组冷却水的进出水温度，增大释热量。
（4）增大埋管间距，降低埋管间的热干扰，增大蓄热体。
（5）间歇运行，有利于地温的恢复
4.建筑中利用可再生能源符合国家建筑节能政策
建筑中应用可再生能源，利国、利民、利己。
在建筑中应用地源热泵系统，对于后期申报绿色建筑，申请政府补贴，创造了先决条件；对于提升项目档次、品味，实现长期高效、节能运行奠定了重要的物质基础。
三、结论
由于该地区附近无热电厂和区域锅炉房，根据各方案的技术可行性与经济比较，拟选用方案1，地源热泵系统既符合当前国家的节能减排的方针政策，运行费用也较低，当然每个方案都不是完美的，地源热泵的初投资较高，但要考虑长期运行费用和长远的利益，故拟选用方案1，方案2是比较常用的空调系统，运行费用也不高，可作为备选方案。
第一章项目综述
1.1气象地理条件
本项目位于济南市。
济南属于北温带季风型大陆性气候,四季变化和季风进退都较明显。
与同纬度的内陆地区相比,具有雨水丰富、年温适中、气候温和的特点。
1.2项目概况
中铁建办公楼位于济南市历城区奥体西路西侧，南邻经十路，规划总用地为41501.5㎡。
本工程为高档办公楼，主体建筑分主楼和裙楼主楼楼层为26层，裙楼为3层，地下二层。
建筑面积为40355㎡，主楼部分36975㎡，裙房部分5680㎡，机房其他400㎡。
该办公楼的冷负荷为4520.775KW，热负荷为3229.125KW。
图1为建筑平面布置图。
图1中铁建集团办公楼平面图
1.3计算依据
1、《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019－2003
4、《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力》
5、《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水》
14、《中华人民共和国节约能源法》
15、《中华人民共和国可再生能源法》
1.4建筑资料
各个围护结构的热物性参数如下：
（1）外墙：
建筑外墙为200厚加气混凝土砌块墙,管井局部100厚，填充墙为加气砼砌块，采用粘贴40厚挤塑型聚苯板外保温，传热系数为0.345W㎡·K。
女儿墙、阳台、外挑构件、管道穿墙采用25厚聚苯颗粒保温砂浆保温。
（2）隔墙：
采用20厚胶粉聚苯颗粒保温层，导热系数为1.368W㎡·K。
（3）窗户：
外窗采用铝合金隔热断桥中空玻璃窗（Low-E玻璃或普通玻璃），以提高建筑物的整体节能效果。
传热系数为2.70W㎡·K。
（4）屋面：
采用粘贴100厚挤塑型聚苯板外保温，传热系数为0.427W㎡·K。
（5）户门：
采用保温防盗安全门，传热系数为2.00W㎡·K。
（6）门窗建筑物理性能
1）抗风压性能:
4级p3≥2.5kpa；
2）空气渗透性能（气密性）:
4级q1≤1.5m3m.,k≤2.79
5）隔声性能:
3级Rw>30dB
第二章建筑的冷热负荷
2.1室外设计计算参数
济南市纬度37°,经度116°98′。
冬夏季各气象参数如下：
•夏季室外计算干球温度34.8℃
•夏季室外计算湿球温度31.3℃
•夏季大气压力99850Pa
•最热月室外计算平均湿度73%
•夏季室外平均风速2.80ms
•冬季室外采暖计算温度-7℃
•冬季室外空调计算温度-10℃
•冬季室外相对湿度54％
•冬季大气压力102020Pa
•冬季室外平均风速3.20m
济南地区典型年的室外日平均温度，极值温度变化曲线见图2.1（数据来自建筑负荷计算软件Dest数据库）。
图2.1济南全年室外日平均温度、极值温度变化曲线
2.2室内设计计算参数
表2.1室内设计参数
房间名称
温度℃
相对湿度%
新风量
m3（h·人）
夏季
冬季
夏季
冬季
客房
24~27
升级会员 