中 铁 产 业 中 心中央空调系统水源热泵方案说明四川辉腾机电设备安装有限公司二一一年七月一、 项目概况1.1 项目概况中铁产业园项目总占地面积102127.86m2，总建筑面积328582.74m2，由18幢建筑组成，其中产业中心大楼为园区标志性建筑，建筑面积68302.14m2，其中裙房808.14m2，共30层。1.2 主要技术指标该方案就产业中心大楼中央空调系统方案进行比较分析，空调系统夏季冷负荷和冬季热负荷暂按照指标进行计算，作为方案对比和分析的参数基础，夏季空调系统冷负荷指标按照150w/m2计算，冬季热负荷指标按照90w/m2计算，同时使用系数按照0.90记取。每层建筑面积按照2000m2计算，据此各楼层空调系统冷、热负荷和建筑总冷、热负荷如下：每层空调夏季冷负荷：300kw； 冬季热负荷：180kw；空调系统总冷负荷：8100kw； 冬季总热负荷：4860kw；在以下的方案中就产业中心大楼中央空调系统进行综合对比分析，从系统的技术可靠性、经济性、运行成本和维护管理等方面进行全面比较，望给贵方选择最佳的空调方式有所参考。方案一：集中式水源热泵机组方案方案二：小型分散式水源热泵机组方案方案三：水冷冷水机组燃气热水机组方案方案四：模块式风冷热泵机组方案；方案五：VRV多联机方案二、 水（地）源热泵技术介绍水（地）源热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利，而热泵真正意义的商业应用也只有近二十年的历史。如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45,000台，到目前为止已安装了400,000台，而且每年以10的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19，其中在新建筑中占30。美国热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国曾计划到2001年达到每年安装40万台热泵的目标，届时将降低“温室气体”排放1百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放量或种植树1百万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元，此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。与美国的热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管（埋深400米深）的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，为家用的供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士为96，奥地利为38，丹麦为27。在我国，水（地）源热泵技术应用较晚，大范围的推广首先在北京地区得以实施，为保证北京空气质量达标要求，北京市禁止在城区内使用污染严重的燃煤锅炉，加之北京地区冬季寒冷，风冷热泵机组无法正常工作，水（地）源热泵技术的推广得到了有力的政策支持，随后在我国的河北、天津、山东、河南、湖北、辽宁、四川等省市地区广泛应用。2005年国家出台了相关的政策鼓励节能技术，提倡建设节约型社会。在城市中，建筑物空调系统能耗占城市电力能耗的4045，节能、环保型空调技术得到了进一步的关注和重视，水（地）源热泵技术得到了国家的大力支持和肯定，并在资金上给予奖励，鼓励采用节能环保的地源热泵技术，为四川地区的水（地）源热泵技术的推广提供了过一个良好的社会环境，加之国内外成功实施的案例和经验，水（地）源热泵技术将会成为空调系统发展的一个主流。夏季水（地）源热泵机组运行产生的冷凝热通过冷凝器释放到地下水（土壤）中，地下水在吸收机组制冷过程中产生的冷凝热，温度由180C升高至290C，排放进入地下。冬季水（地）源热泵机组通过吸收地下水（土壤）中的低品位的能，通过压缩机做功提升为高品位的热能向空调系统供热，水（地）源热泵机组具有如下优点：2.1环保效益显著水源热泵利用蕴藏在地下水中的热能，即间接利用太阳能，进行能量转换的制冷、制热系统。冬季制热时省去了燃气热水机组，不消耗宝贵的天然气资源，没有燃烧过程，避免了排放CO2等“温室气体”；夏季制冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。2.2高效节能地下水温度常年稳定在180C左右，冬季制热工况下，地下水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也相应得到提高。在夏季制冷情况下，地下水温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果优于冷却塔和风冷表冷器，机组效率提高，能耗相应降低。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵系统，平均来说可以节约用户3040的供热、制冷空调的运行费用。2.3运行稳定可靠地下水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。是很好的水源热泵热源和空调冷源，地下水温度较恒定的特性，使得机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。2.4制冷、制热品质高稳定的地下水温度为机组的运行提供了一个良好的外部运行条件，最佳的地下水温度保证机组高的运行效率。机组在制冷、制热运行过程中外部环境稳定，不受季节、气温变化的影响，不论夏季室外温度高至380C、冬季室外温度低至100C，机组运行状态点不发生任何变化，平稳运行。机组的制冷、制热效果不受任何影响，夏季制冷空调冷冻水温度恒定在70C/120C，冬季供热热水温度恒定在450C/400C，供热热值和品质高。2.5一机多用，应用范围广水源热泵系统可制冷、制热，并可以提供卫生热水（带热回收功能的机型），热回收型水源热泵机组可以对机组运行产生的冷凝热进行回收，用于加热卫生热水，且该部分热能的获取不需要消耗任何能源，省去了卫生热水系统加热所需的燃料费用。2.6自动运行，使用寿命长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，设计寿命为1520年，若使用、管理和维护保养得当，可使用25年左右。2.7不破坏建筑美观，无噪音污染水源热泵机组一台机组可以实现制冷和制热两种功能，与其附属设备（水泵、除砂设备等）均安装于机房内，无室外设备，不影响建筑立面的美观，不会对整个建筑的风格造成任何破坏。水源热泵机组和附属设备均安装与机房内，运行噪音低，省去了冷却塔，不会对周围的环境造成噪音污染。三、 集中式水源热泵方案及运行管理模式3.1机组配置思路系统设置集中冷（热）站，向空调系统供冷和供热，根据空调系统负荷配置3台PSRHH8404-Y型水源热泵机组，机组参数如下：型号：PSRHH7804-Y制冷量：2664.0kw，输入功率；429.0kw，COP6.21；制热量：2753.0kw，输入功率：573.3kw，COP4.80；夏季冷冻水供回水温度：7/12度；冬季热水供回水温度：45/40度。3.2空调系统运行模式夏季：开启3台水源热泵机组向空调系统供冷；冬季：开启2台水源热泵机组向空调系统供暖。3.3地下水用量夏季，3台水源热泵机组满负荷运行，地下水最大用量为720m3/h，冬季，2台水源热泵机组满负荷运行，地下水最大用量为480m3/h。单口取水井出水能力按照60m3/h计算，需要设置12口取水井和18口回灌井。3.4补充说明若现场钻凿水井位置受限的情况下，空调系统可以调整为水源热泵机组水冷冷水机组方案，以冬季热负荷确定水源热泵机组容量，不足的冷量由水冷冷水机组补充，系统设置冷却塔，据此，地下水用量可以降低至420m3/h，水井总数量降低为18口（7口取水井、11口回灌井）。3.5楼层计量问题目前，常用的空调费用计量方法为“时间当量法”，具体方法如下：1、根据室内每台风机盘管的规格型号的技术参数，对其制冷量和制热量性能参数建立数据库，根据温控器反馈该台风机盘管分别在高、中、低档位运行时间综合计算其能量的消耗量。2、通过安装于冷（热）站中的能量计量仪表记取空调系统输出的总冷（热）量；3、系统软件自动累计计算空调系统所有风机盘管能量消耗情况；4、按照各自风机盘管能量消耗系数计算得出其空调能量使用情况；5、用户根据当月（年）空调费用支出费用和能量输出总值，计算得出单位冷（热）量的价格；6、用户当月（年）空调使用费用即可得出。四、 小型分散式水源热泵模式方案及运行管理模式4.1机组配置思路系统设置集中地下水供水系统管网，将地下水送至各楼层小型水源热泵机组，系统初步设置30个小型冷（热）站，以楼层为计量单元，每层设置一台水源热泵机组，向各自楼层空调系统供冷（热），根据空调系统负荷配置30台HRHH0904-Z型水源热泵机组，机组参数如下：型号：HRHH0904-Z制冷量：297.9kw，输入功率；55.5kw，COP5.37；制热量：340.5kw，输入功率：81.1kw，COP4.20；夏季冷冻水供回水温度：7/12度；冬季热水供回水温度：45/40度。4.2空调系统运行模式用户可以根据自身需求，独立的选择空调系统的运行模式，可以选择制冷或者制热，即：相邻楼层空调系统可以选择不同的制冷、制热模式，运行管理。4.3地下水用量30台水源热泵机组满负荷运行，地下水最大用量为840m3/h。单口取水井出水能力按照60m3/h计算，需要设置14口取水井和21口回灌井。五、 水冷冷水机组燃气热水机组方案该系统中，制冷和制热采用不同的设备。夏季利用水冷冷水机组进行制冷，向空调系统提供70C冷冻水，以电能作为能源；冬季利用燃气热水机组进行供暖，向空调系统提供600C的热水，主要以天然气作为能源（附属设备以电力为能源）。水冷冷水机组以R22/R134a（离心机采用R123）等环保冷媒为制冷剂，利用电动机带动压缩机作功，利用制冷剂物理相态的变化（液态/气态）过程中放热和吸热的原理制冷，制冷剂在制冷环路循环过程中在蒸发器内由液态变为气态，吸收水中的热量，从而为大楼提供冷冻水。水冷冷水机组有螺杆式压缩机、涡旋式压缩机、离心式压缩机等多种机型，所有这些机组均以电能作为推动力，运行效率较高，电力能源为洁净能源。标准设计工况下，水冷冷水机组夏季冷冻水供回水温度为70C/120C，冬季燃气热水机组热水供回水温度为600C/500C。5.1优点：1、 水冷冷水机组和燃气热水机组为传统成熟的制冷/制热技术，具有多年的运行历史，系统运行稳定，广泛的在各种建筑中应用，如：宾馆、写字楼、商场、运动馆等场所。2、 机组运行效率高，夏季冷水机组运行能效比在4.8以上，运行成本较低，离心式冷水机组能效比更高，可以达到5.0以上。3、 冷水机组自动控制化程度高，可以根据空调系统冷量的需求情况自动的进行增载和卸载，可实现无人值守，并可与水泵、冷却塔等附属设备联动控制无需增加其他设备。4、 机组设计寿命长，设计寿命为1520年，若使用、管理和维护保养得当，可使用25年左右。5、 设备操作维护简单，对空调系统操作人员要求较低。5.2缺点1、 需要设置独立的热水机组机房，增加机房面积；2、 热水机组运行过程中，燃烧天然气，产生大量的二氧化碳，不利于环保。5.3楼层计量问题计量方法与方案四相同。六、 模块式风冷热泵机组方案风冷热泵机组以洁净的“电能”为动力，可实现制冷和制热两种功能，广泛在餐饮、茶楼、营业用房等中小型建筑中，该制冷方式优、缺点分析如下：6.1优点1、 实现了“一机两用”，一套设备可同时解决制冷和制热的需求；2、 系统简单、操作简便，主要设备仅风冷热泵机组和水泵等；3、 空调使用费用记取简便。6.2缺点1、 机组运行重量大，每层设置机组安装平台，造成建筑结构成本增加；2、 机组在运行中排放出大量的“废冷”和“废热