地源热泵集中供热系统规划方案及可行性分析报告全文.docx

1、地源热泵集中供热系统规划方案及可行性分析报告全文 河北省高碑店市上东新城住宅小区地源热泵集中供热系统规划方案及可行性分析报告目 录1、工程概况 41.1项目简介 51.2项目概要 62、项目的技术可行性和成熟性 72.1 基本原理及关键技术 72.2 项目的技术经济特性 92.3 项目的成熟性和可靠性 113、项目的技术水平与国内外技术发展状况 113.1 技术水平 113.2 国内外技术发展状况 124、项目技术实施单位概况 134.1 单位概况 134.2 项目实施单位技术负责人情况 145、项目建设热力规划 155.1 建设规划设计依据及气象条件 155.2设计原则 165.3工程规划方

2、案设计 175.4方案分析 215.5末端采暖空调系统型式： 216、结论 236.1经济效益 236.2社会效应 246.3节能效应 246.4环保效应 246.5环境影响分析 256.6市场需求分析 256.7示范项目推广前景分析 251、工程概况 1）、位置及规划范围上东新城位于河北省高碑店市区南部，南防洪大堤以北。基地东临城市干道东盛路，西接经十五路，北临规划的纬七路，南至迎宾路，建筑周边有宽大绿化带，规划总用地面积180516.84平方米。 在规划设计中把小区主干道走向曲折，使小区内部的空间更富于变化，创造更为有利的小区整体形态。在总体空间结构的安排上，把各片区作为一个整体进行考虑，

3、通过交通、绿地和景观把小区的各个区域有机地串连起来。2）、现状小区基本概况基地现状大部分为上东新城居住用地，居住建筑多为6层楼房，居民建设用地约24229平方米。其次还有少量的商业用地和其它用地。3）、交通组织 该小区的道路系统规划，遵循“通而不畅”的原则，采用环形道路作为小区干道骨架，外连城市支路，内接宅前路，以确保小区交通的安全、通畅、便捷。小区的道路系统分为两级：小区级道路和宅间路。小区级道路路面宽6-7米，宅前路面宽3-4米。开发小区规划设有4个出入口，主入口设在中部东西向的城市支路（红线25米）上，次出入口设在南北走向城市支路（红线20米）上；西南部出入口也分别设在两条城市支路上。小

4、区的步行系统同小区的景观体系连成一体，使人进入小区，就在优美的环境里穿行，直达自家门口。 本着政府指导扶持、企业建设管理的原则，上东新城新建小区灵活运用市场运作规则，正确处理当地居民、消费者、投资人、政府和社会其他成员之间的利益关系，通过体制创新、资源整合，实现超常规发展，创造财富、增加税收、解决就业，有效提升当地政府形象。 上东新城开放创新、兼容并蓄，通过创新体制和管理模式，努力营造符合现代市场经济发展规律的现代卫星城运行机制，为投资者创造出一个成本低廉、运作顺畅、安全高效的投资环境。1.1项目简介上东新城改造建设坚持“以人为本”新理念，以“时代特色和地方性居住环境”为主题，积极采用新理念，

5、新技术，新产品，在兼顾环境质量和社会、经济效益的同时，营造人与自然和谐共生的生活环境。以批准的控制性详细规划方案为基础，以安全、适用、经济为原则，符合现行国家规范和高坝店市地方相关条例的要求并积极采用新技术、新材料、新设备，做到技术先进，经济合理。充分体现“以人为本”的现代设计思想。提倡“性能化”设计，创造一个环境优美，功能完善,与新区建筑相协调的热力空调系统。最终实现经济效益和社会效益、环境效益的统一。完成项目28.7万m2建筑热泵集中供热采暖系统设计、安装与施工,并通过工程示范，建立完善应用浅层低温水的热泵技术的法规政策、技术和标准体系。开发城市中水、污水源热泵技术集中供热；研发一批具有自

6、主知识产权的热泵设备及成套技术。为在河北地区尤其是在住宅区规模化推广应用热泵技术做好政策、技术、标准和成果扩散的准备。1.2项目概要热泵式供热（冷）系统是依据国家专利技术，由天然冷热源（水源）系统、热泵机组及热力管网等组成。其特点是高效节能、环保、经济。我公司通过实地考察，多方咨询，多方比较，建议在新开发改造建设的岳庄村28.7万平米建筑中整体采用热泵技术供暖，利用项目所在地天然热源，丰富的“地下土壤热源”资源，采用“土壤热量交换”联动热泵技术，实现对全区居住项目、公共设施项目进行集中供热的节能环保示范项目建设。 根据国家地源热泵设计施工规范和行业、企业标准，大面积实施热泵系统工程须对项目所在

7、地地质情况进行全面勘探，设计、专业施工单位还需准确地计算项目可利用土壤25-30年总的地下土壤热平衡“热汇”计算，科学合理地利用地能进行供热，而不影响热泵项目的长期、安全、高效的运行。根据现阶段国家、国际能源现状和国家节省能源法十一五节能规划要点节能建筑管理条例可再生能源法的相继出台，可看出节能工作万分重要。而采用热泵技术，利用天然冷热源向城市建筑集中供热（冷）系统，是一种新型的环保的可再生的能源利用方式，如在本项目中得以实施，将使高碑店市在新能源利用上，创造保定地区总体建设规模（热泵系统）最大、系统形式（热泵）最全的节能示范项目，对推进保定地区现代化城镇建设具有明显的示范作用，其最大的社会意

8、义是节能、节水、节电、无污染、保护环境。因此，建议高碑店市政府、建设主管单位、开发单位能够支持该项热泵集中供热示范工程项目的建设，多方论证实现项目规划建设实施，为美化环境，造福人类做出贡献。同时建设单位也可根据国家建设部、河北省发改委和“京都议定书”中CDM减排援助项目等的示范项目申报要求，积极申报，以获得各界的项目援助，减轻投资压力。2、项目的技术可行性和成熟性2.1 基本原理及关键技术热泵定义：通过消耗少量高品位的能量，将土壤里、江、河、湖泊水中及废水中或空气中大量不可直接利用的低品位热能变成可直接利用的高品位热能的装置叫做热泵。热泵工作原理大功率无燃料供热冷机组（地源热泵）是根据“卡诺”

9、循环原理。利用天然冷热源作为低位能源，冬季，借助机组系统，通过消耗少量电能(25%)，不断地将水中（土壤中）大量的低品位热能取出来，变成高品位的热能，供给建筑物的采暖或空调系统。其运行过程是将温度相对恒定土壤中的水，连续不断地按规定流量送到水源热泵机组，再由机组内的压缩机工作，迫使工质(R22制冷剂)蒸发、压缩，吸收这些循环水中的热量，使其温度降至5以下，再回放到原取水层位。机组吸收的热量再通过工质的冷凝而被释放出来，用以加热采暖系统水。最高供水温度可达60。夏季制冷时，机组进行反向循环，利用低温水作为机组冷却水，而常规制冷机则是利用室外冷却塔水循环冷却（或室外空气），其温度一般都在3038，

10、而夏季土壤中的浅层水却只有1517，比循环冷却水（空气）低715，大大提高了机组的工作效率，从而达到节能的效果。本项目产品结构由压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀及制冷元件和微电脑控制器系统组成；所有部件压缩机、冷凝器、蒸发器、干燥过滤器和微电脑控制系统均安装在机体的体内；压缩机的进、出端分别通过管路同机体内的蒸发器和冷凝器相连接，蒸发器的出口端通过管路同干燥过滤器相连接，并在出口端装有热力膨胀阀；在压缩机的顶端装有自动回液阀。本项目压缩机根据担负建筑面积不同，根据建设项目规模大小选择半封闭螺杆式压缩机，蒸发器、冷凝器选择为壳管式换热器。该机组根据型号的不同可分别独立担负200平米到40000

11、平米民用建筑工程的供热冷要求，较大供热冷区可两个或多个以上机组连接组成多机组使用。根据项目规划容积率指标等估算，一般一个热泵循环系统最大供热面积不宜超过30万平米。机组实物图片（大连奥德热泵机组）：2.2 项目的技术经济特性 高效节能：冬季，供热系数高达4.3，正常为输入1KW的电能，可产生4KW左右的热能；夏季，输入1KW的电能，可得到4.5KW(4倍)以上的冷量。能源利用效率为电采暖的3-4倍。 绿色环保：该机组在供热时，省去了锅炉房系统，没有燃烧过程，不排放任何废物，无需设烟囱。制冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔噪音及霉菌污染，使环境更加洁净优美，是真正的绿色环保产品。 节省费用：该机组运

12、行费用低。冬季供热，其地下水和电相当于供热锅炉燃用的煤、油或气，而从废水中提取的热量占总热量的70-75%。机组在制热过程中，有70-75%的“燃料”是不用花钱的。所以，其运行费用仅为燃煤供热锅炉的3/4，燃油锅炉的3/10，电热锅炉1/4。每平方米建筑面积供暖运行费用只有1016元/一个采暖期。而目前的锅炉供热收费标准为22-25元/平方米，1万平方米建筑物一个采暖期可节省采暖费9-12万元，可节省燃料煤350吨，减少烟尘排放量385万立方米。 操作简便：该机组运行维护十分简便。全部为自动化控制，每班只需1个人，操作人员仅为锅炉的1/4。 维修量小：燃煤锅炉每年换炉排、修炉拱等费用，年平均需

13、投资1元/平方米，以10万平方米供暖面积计算，使用该机组每年可节省维修费用约10万元。初投资省：用该机代替锅炉供暖的一次性投资为每平方米采暖面积60-80元/平方米，低于或等同于城市集中供热入网费。用该机组代替传统的中央系统，其总投资可节省3040%。节约资源：以地下土壤为源体，吸收热量，从而达到供热的作用，不会对地下土壤结构造成污染。 节省土地：该机组占地面积小，机房不需要单独考虑建设位置，可与变电所合建（设于变电所下面），作成半地上、半地下式，层高3.3米即可，省去了锅炉房及与之配套的煤场的渣场，节约了土地资源。该机组占地面积仅为锅炉用房的1/10-1/15。以一个10万平方米的小区为例，

14、该机组机房面积仅为150平方米就足够用，而建锅炉房则需占地至少1500平方米。凡3.5万平方米以上规模的小区，即能省出一栋楼的位置，可建2000-5000平方米的住宅。其剩余价值足够支付安装该机组的费用。 用途广泛：该机组一机多用。利用一套设备可以在冬季供热，夏季制冷，同时供应生活热水，可广泛应用于城市区域供热（暖气片、地板热系统均可）；建筑物（宾馆、商场、学校、办公楼、酒店、大型公共设施、别墅及高级住宅小区）中央空调（风机盘管、全空气系统均可）；游泳池水加热；水产养殖及工厂种植（养殖水加热、室温、地温保持均可）。 经久耐用：该机组主机及辅件采用世界名牌压缩机德国比泽尔或意大利莱弗康公司的产品

15、，厂商保证主机安全运行5万小时，正常使用约合15-23个采暖期。2.3 项目的成熟性和可靠性热泵技术源于90世纪初，于90世纪中期60年代能源危机时在欧美发达国家发展起来，每年都以20%速度递增，几十年的应用证明热泵技术环保节能、成熟可靠。我国在90年代中后期引进该项技术，经8年的推广应用，在全国已建成热泵项目近千个，总建筑面积几千万的建设规模，证明该项技术在我国是可行并安全的。国家、各级政府等颁布的多项法律、条例、通知等都明确提出：提倡、鼓励使用热泵技术。从侧面反映热泵技术的成熟。于2006年元月颁布实施地源热泵系统的设计施工规范，进一步规范和肯定了热泵系统的安全可靠性。本项目拟采用的热泵技

16、术已于2000年10月14日获国家知识产权局授予实用新型专利证书；并通过国家产品质量监督检验所的质量检验，同时获得国家建设部新产品的认证。现国内已有3600多万平米成功示范项目。3、项目的技术水平与国内外技术发展状况3.1 技术水平 本项目拟采用的热泵技术是由大连奥德空调集团有限公司提供，该公司与世界著名的压缩机制造商德国比泽尔(Bitzer)公司合作，于1998年成功地研制开发了SSR系列，0.012.0MW供热冷量等不同规格的无燃料供热热泵机组及热泵机组集中供热（冷）整套技术，公司拥有100%的知识产权，利用一套设备可以在冬季供热，夏季供冷，同时四季供应热水。据专家预计，该项技术将会成为2

17、1世纪最有效的供热和供冷空调技术。经中国科学院上海文献情报中心查证结论为：该机组在整体技术、结构及主要性能指标上已达到国际同类产品先进水平。其创新性和先进性在于以全新的概念进行最佳的整合设计，是唯一获得此种类型水源热泵机组的国家专利（专利号：ZL00202282.6）。先后被认定为：高新技术成果转化项目和国家建设部重点推广项目。该项技术已列入中国高新技术产品目录产品；建设部公布首批住宅建设推荐新技术新产品；国家经贸委十五新能源和可再生能源产业发展规划重点项目；国家经贸委公告第5号：当前国家鼓励发展的节水设备等。3.2 国内外技术发展状况 国内现状：我国的热泵技术研究工作始于五十年代，取得了一些

18、研究成果。八十年代在工业废热的利用上，应用了热泵技术。民用热泵仅限于小型的空气热泵（如家用供冷暖的空调机）。空气热泵由于受室外温度限制（低于零下7度将无法正常工作），很难在三北采暖地区广泛应用。国外现状：水地源热泵的历史可以追溯到1912年瑞士的一个专利，而水源热泵真正意义的商业应用也只有近几十年的历史。尤其是近三十年来，水源热泵空调系统在北美如：美国、加拿大及中、北欧，如：瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展。二十世纪七十年代初爆发的石油危机，使热泵技术得到了迅猛发展。美国1971年热泵发货量为8万台，到1976年五年间，就猛增到30万台，到1979年美国已经有200万套各种类型的热泵装置在运行

19、。如今，热泵技术已经成为节能环保的技术产品，在世界各工业发达国家正越来越多地得到应用。在瑞士和德国，已经有大量的热泵设备得到了应用。这些热泵，主要是集中供暖，供热量通常在10005000kw之间。这种装置不仅有利于集中控制能量，而且还达到了高效节能的目的。据统计，作为家用的供热装置中热泵所占比例，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。4、项目技术实施单位概况4.1 单位概况大连奥德空调集团是一家集科研、生产、安装、经营为一体的股份制企业，是全国首家也是截止目前为止的唯一一家获得“半封闭壳管式换热器热泵机组”“污海水源热泵机组”国家专利的热泵专业生产厂家。（专利号：ZL 00 2 0228

20、2.6，200410155197.2和2004201503423）。公司多年与德国比泽尔公司，丹麦APV公司以及天津大学、重庆大学、大连海事大学热能动力系等科研院校合作进行热泵技术研究，不断提高产品技术档次。经众多用户使用，充分体现出奥德水源热泵的高效、节能、环保、经济的特点。公司现有职工586人，其中高级工程师11人，中级39人，各类专业技术人员122人。公司经济实力强，技术力量雄厚，坚持以市场为导向，自主开发为基准，引进吸收欧美发达国家先进技术，生产适合中国国情的空调产品。随着企业的不断发展,先后在大连设有热泵技术研究中心和大连奥德热泵厂作为研发和生产基地；在上海设有水源中央空调有限公司作

21、为技术信息中心；在北京设有奥德新能源服务有限公司作为运行服务中心；在天津设有奥德新能源研究所；在瓦房店设有空调安装工程有限公司为用户提供系统安装服务。截止到2010年底,大连奥德热泵空调集团已在北京、天津、上海、广西、贵州、河南、河北、内蒙、辽宁、吉林、福建、山东、山西、湖北、江西等十几个省市自治区的400多个项目，1000多万平方米的工程中成功应用(其中包括国家级项目、世行贷款项目多项), 积累了丰富的热泵空调、采暖系统设计、施工经验。公司已取得国际质量管理体系ISO-9001：2000认证和机电设备专项安装资质（二级），获得了众多的荣誉及称号，公司始终严格按国家现行施工质量标准要求进行生产

22、管理，保证施工质量和产品质量。是目前国内唯一坚持研、产、供、销、安装、售服为一体的节能空调产品开发单位。公司高层管理人员具有丰富的项目经营管理和市场拓展能力；专业技术及销售管理人员平均年龄不到35岁，是一支有高专业水平、具有开拓精神的年轻队伍。4.2 项目实施单位技术负责人情况于永辉，男，55岁，高级工程师，现任公司董事长兼任总经理，总工程师，历任五届辽宁省大连市人大代表（第九、十、十一、十二届、十三届、十四届）；辽宁省瓦房店市公用事业局副局长、总工程师；市科协副主席；辽宁省大连市空调制冷学会副主任委员；辽宁省瓦房店市建筑设计院副院长等职。工作29年来，在工程设计中成绩突出；先后荣获各级各类荣

23、誉称号40多次和国家发明和实用新型专利各两项。从事暖通空调专业技术工作以来，先后有9个项目11次获省（部）、市级科技成果奖和科技进步奖；在省以上杂志发表技术论文31篇，并有5篇论文获国家、省、市优秀科技论文奖。其中“半深井射流瀑气活性污泥法处理北方地区屠宰废水新技术”填补了国内空白。1973年其结合本职工作开始自学暖通专业技术；1974年进入勘测设计室担任暖通设计；1981年出席全国首届青年自学成才经验交流会，受到国家主席的接见；并荣获国家颁发的“自学成才奖励证书”，成为全国自学成才的典型。1988年破格晋升为工程师，1991年任建筑设计院副院长、专业负责人;1993年被评为大连市“拔尖人才”

24、，1994年又破格晋升为高级工程师。1994年被授予市“十大杰出青年”。1994年完成的“蒸汽管道直埋敷设”研究课题，获国家实用新型和发明专利，获多项国家奖。被评为全国最佳环保推广项目，获国家环保局技术成果奖，国家环保科技进步三等奖；1997年该项技术还应德国暖通空调学会邀请，到柏林进行技术交流。1998年研制的“智能型自锁式热计量表”获国家发明专利。2000年开发研制的“大功率无燃料供热机组”获国家实用新型专利证书,大连市科学进步奖。5、项目建设热力规划5.1 建设规划设计依据及气象条件采暖通风和空气调节设计规范（GBJ50019-2003）地源热泵工程设计施工规范（GB91970-2006

25、）供水管井设计施工验收规范公共建筑节能设计标准（GB50189-2005） 建筑规划等专业提供的本工程有关设计资料 气象参数(高碑店市)基地位于中国北方河北省高碑店市，地处温带半湿润季风区域，大陆性气候显著。该地区四季分明，全年气候温差较大，春季干燥多风；夏季炎热多雨，多东南风；秋季干爽；冬季寒冷少雪，多西北风。年平均气温16度。雨水充沛，雨日为140天，主要集中在5-8月，年平均降水量约931mm，无霜期为230天。高碑店市地区：冬季采暖室外计算温度:-9冬季空调室外计算温度:-11夏季空气调节温度：34.8夏季空气调节日平均温度：29.6夏季空气调节室外计算湿球温度：26.8年平均温度：1

26、2.3极端最低温度：-22.0冬季平均温度：-0.9最大冻土深度：55cm极端最高温度:43.3采暖期：120-144天工程方案设计依据1、根据建设单位提供的高碑店市上东新城项目一期集中供热拟采用地源热泵地板热采暖系统的建设使用要求；2、建设单位提供的建筑规划平面图及功能需求；3、设备厂家产品样本说明书；4、现行有关设计、施工规范。5.2 工程设计原则地源热泵地板热采暖系统工程是上东新城住宅项目一期工程的配套工程，总建筑面积约28.7万；要求采暖系统设计与整体工程设计理念结合,与土建工程同步进行，以尽快发挥其经济效益和社会效益。工程方案中应明确的设计原则如下：1、充分利用土壤中的低品位热源，采

27、用节能、环保的热泵技术，做到热能综合利用，达到最佳经济运行状态。2、室内温度设计：冬季18。3、系统的热源设备按大连奥德大功率地源热泵机组设计选用，设集中式供暖机房。4、室内末端系统设计采用“低温水地板辐射采暖”系统。本工程设计方案遵循技术先进、投资省、效率高、经济实用、节省能源，无污染，运行管理简便的原则。5.3 地源概况本工程现场可利用的地下土壤资源可满足地源热泵冬季采暖运行的需要。根据保定地区水文地质资料情况可知，其地下120米以下地层平均初始温度为14.0。5.4 工程设计及施工范围1、工程设计范围：地源热泵集中供热机房设备、工艺管道及电气控制设计，室外土壤埋管换热器系统、室内末端地板

28、热系统及室外热力管线系统等设计。2、工程施工范围：地源热泵供热机房设备、工艺管道安装、机房内电气控制安装，室外土壤埋管换热器系统安装、室内末端地板热系统安装及室外热力管线安装。6 工程方案6.1 热负荷根据建设单位提供的项目规划平面图，结合我公司在以往同类地板热采暖系统工程设计施工中积累的经验，确定该住宅小区一期26.2万（因一期工程内各个建筑单体户型设计、功能不明，这里按照一般住宅区综合考虑）工程的采暖负荷指标为45w/（含3w/的管网损耗），公建部分2.5万（含5w/的管网损耗），计算如下：住宅26.245w/0.9=10611KW公建2.5万55w/0.95=1306KW总采暖期平均热负

29、荷11917KW采暖期平均热负荷系数： tn-tp= tn-twtn 设计室内计算温度tp 采暖期平均计算温度tw 设计室外计算温度 18-（-2.1）保定地区= =0.65 18-(-12)6.2 地埋管换热器设计一、地下土壤换热量计算根据上述计算的热负荷，计算该工程冬季的地下换热量，即冬季从土壤吸收的热量，计算如下：冬季吸热：11917kw0.75=8937kw二、地下热交换器设计选择根据该工程所在的地理位置及地质条件可确定地质条件良好，建议钻设120m的深孔，每个管孔可实现5.06KW左右的热交换量。根据当地地下地质结构及土壤类别热物性估算每个换热管孔需要占用的地面面积约为1625。这样

30、根据该建筑计算负荷以及可作为埋设地耦管的空地面积数据，评估具备采用垂直式地耦管系统的条件。综合考虑现场可用地表面积及土壤热特性及开挖钻孔费用,运行费用，本方案推荐地热交换器采用垂直竖井布置，埋管方式为双U型管并联同程的形式，管材选用聚乙烯（PE）管材。流程示意图如下：根据保定地区地质资料，项目所在地钻设120米深孔，可实现40w/延米的冬季取热量，则该项目工程一期工程冬季集中采暖系统室外地埋管管长计算如下：按埋管换热传热量计算：冬季吸热40w/m（每延米井深），具体计算公式如下：=1,00040其中竖井埋管总长(m)冬季从土壤吸收的热量(kw)分母“40”是冬季每延米埋管管长吸热量(w/m)竖

31、井数目及间距：竖井深度按120m计算，间距56米（具体深度及间距依据现场勘探结果而定） =其中竖井总数(口)竖井埋管总长(m)竖井深度(m) U型管竖井的水平间距取5m 根据上述换热量计算该建筑地热交换器埋管管长及钻井个数: =89371,00040=223425m=223425m120m=1862考虑系统同时使用率和埋管地温变化，取井数：1862口三、室外换热器施工工艺 土壤埋管换热器的地源热泵系统是在钻孔内置入U型管，并在钻孔内灌注传热材料，上部用直径较大的PE管连接，与地源热泵机组换热器形成一个密闭的循环管路，与热泵和室内散热循环体系组成地源热泵系统。其施工的工艺流程如下：1、放线、定位根据现场情况，依照设计图纸及地建地基基础图进行施工现场定位，竖孔间距为5m，如遇到自然基础桩基梁处等应适当的避让。2、钻孔直埋式地源热泵需要用钻机进行施工，要求钻机的钻进深度达到150m，本工程设计孔的有效深度为120m。钻头的直径为200mm，由于钻孔深度较浅，一般采用常规的正循环钻进方法