xx办公楼中央空调地源热泵设计.doc

XX办公楼水地源热泵中央空调系统方案2012年11月目 录方 案 概 要1一、项目概况2二、设计依据2三、冷热源方案2四、负荷计算34.1室外气象参数34.2室内设计计算参数34.3负荷计算34.4冷热源选择3五、地下换热器选型设计45.1、冬夏季地下换热量计算45.2、埋管孔数的计算45.3、占地面积估算45.4、全年冷热不平衡校核计算4六、辅助设备选型及初投资概算56.1冷却塔选型56.2水泵选型56.3初投资概算5七、机房运行费用计算6八、清华同方机组特点7方 案 概 要项目名称XX办公楼中央空调系统设计方案空调面积8500m2项目介绍本工程为XX办公楼中央空调设计，总建筑面积为1万平方米，空调面积约为8500平方米。空调负荷冷负荷：900kw；热负荷：600kw；系统构成地源热泵+直燃机复合式双能源中央空调系统主机选型1台SGHP560LII螺杆式地源热泵机组1台GX-0210M直燃机组空调年运行费合计：24.98万元单位建筑面积费用：25.0元/m2机房总投资433.2万元一、项目概况本工程为XX办公楼中央空调设计，地上建筑面积约为1万平方米，空调面积约为8500平方米。二、设计依据1）地源热泵系统工程技术规范GB50366-20052）室外给水设计规范GBJ 13-86(1997)3）建筑给水排水设计规范GB 50015-20034）采暖通风与空气调节设计规范GB 50019-20035）公共建筑节能设计标准GB50189-20056）通风与空调工程施工质量验收规范GB50243-20027）建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范GB50242-20028）甲方提供的设计任务、文字资料及建筑总图、建筑平、立、剖面图9）设计单位提供的其他图纸资料三、冷热源方案 根据建筑功能分布情况，考虑浏阳地区能源构成及系统经济、运行的合理性，本工程拟采用“地源热泵+直燃机复合式双能源”中央空调系统；全面保证中央空调系统的持续安全运行和可靠性。冬季在制热情况下，优先使用地源热泵机组，当地源热泵机组出现某些意料之外的情况时，可迅速切换到直燃机组实现供热，确保系统持续正常运行；夏季在制冷情况下，结合当地的能源价格，合理优先使用直燃机组或地源热泵机组，冷量不足部分由相对应的机组补充。同时，由于此套系统采用双能源（电力+燃气），当某种能源供应不足或中断时，另一种能源可起补充和代替的作用，“双能源双保险”进一步确保系统的可靠、持续、安全运行。地源热泵COP值高、运行费用低等特点，优先使用具有显著的经济效益，其具备以下几个优点：1）地源热泵性能系数高，节省能源、运行费用低，约为传统空调的2/3左右。2）地埋管换热器从土壤中取热、散热，性能稳定，环保、安全。3）机组运行可靠稳定，不受外界恶劣气候环境的影响；4）与冷却塔组成复合地源热泵系统可相对为用户节省造价。5）地源热泵属于国家节能减排和可再生能源建筑应用重点推广技术，可申请国家补贴。四、负荷计算4.1室外气象参数表4.1浏阳市室外气象参数夏季空调干球 35.8冬季空调干球温度 -3夏季空调湿球 27.7冬季空调相对湿度 %814.2室内设计计算参数表4.2 室内设计计算参数分类夏季冬季温度（）相对湿度（%）温度（）相对湿度（%）办公242665%182260404.3负荷计算所有建筑的围护结构均按“夏热冬冷”地区建筑节能50%的要求，设计围护结构隔热保温。根据以往浏阳空调工程的冷热负荷指标取值，办公楼夏季冷负荷指标为：105w/m2，冬季热负荷指标为：70w/m2，按照空调面积8500m2计算，计算出冷负荷约为：900kw（约78万大卡），热负荷约为600kw（约为52万大卡）。4.4冷热源选择考虑当地地理环境的特点，按照设计的冷热源方案，冬季空调工况热负荷选择地源热泵机组，选择一台螺杆地源热泵机组SGHP560LII，制热量607kw，制冷量735kw，采用垂直地埋管形式；另外选择一台GX-0210M直燃机组，制冷量739kw，制热量618kw。机组总制冷量为1062kw，总制热量为607kw，满足办公楼的需求。表4.3 机组选型及性能参数机组型号制冷工况制热工况制冷量kW功率kW冷冻水m3/h冷却水m3/h制热量kW功率kW冷温水m3/h冷却水m3/hSGHP560LII地源热泵735141126151607154151126GX-0210M直燃机739/127210618/127/合计1474/2533611225/278/五、地下换热器选型设计5.1、冬夏季地下换热量计算设夏季优先采用地源热泵制冷，则地源热泵制冷量为735 kw；则，夏季向土壤排放的热量：=735 (1+1/5.2)=876.3KW；冬季从土壤吸收的热量：=600(1-1/3.94)=447.7KW。5.2、埋管孔数的计算根据冬夏季地埋管系统从土壤吸收的热量和向土壤排放的热量，以及根据当地的地质资料，夏季埋管交换的热量取：70W/延m；冬季取50 W/延m。则夏季地埋管打孔数：=876.3/（100*0.07）=125.2冬季地埋管打孔数：=447.7/（100*0.05）=89.5为满足冬季季向土壤吸收热量的要求，并考虑一定安全性，确定地埋管打孔数取为100口。5.3、占地面积估算一般地埋管间距取36m，此项目地埋管间距取4.2m，即占地面积为1764m2。5.4、全年冷热不平衡校核计算从上面冬夏季换热量的结果来看，若夏季完全优先采用地源热泵机组会造成地下土壤冷热不平衡，因此应控制地源热泵夏季的使用时间，使夏季向土壤排放的热量等于冬季吸收的热量。若按照夏季空调运行120天、冬季运行90天，每天8小时进行计算；则地源热泵夏季优先全力运行使用的时间为46天，其余夏季供冷由直燃机提供。则整个制冷期从土壤排放的总热量：=876.3*8*46*0.66=212836KWh以上数据取值是根据美国暖通制冷学会有关标准进行计算（不管夏季制冷，还是冬季采暖，空调冷热源只有17%的时间在最大负荷下运行，39%，33%，11%的时间分别在75%，50%，25%的负荷下运行），并优先采用地源热泵机组的情况下得出。整个制热期从土壤吸收的总热量：=447.7*8*90*0.66=212747KWh冷热不平衡率=1.00，满足规范要求。即通过计算，在保证夏季优先采用地源热泵机组的情况下，地下地埋管系统在一年的周期运行中冷热基本处于动态平衡状态。六、辅助设备选型及初投资概算6.1冷却塔选型根据直燃机组的冷却水量210m3/h，选择一台HD-250L的圆形逆流式低噪声冷却塔，循环水量为250m3/h，N=5.5kw，运行重量4720kg。6.2水泵选型为方便控制以及夏季优先采用地源热泵，循环水泵采用一机对一泵的形式，具体型号及参数如下表所示。表6.1水泵选型表水系统类别水泵型号流量（m3/h）扬程（m）选配电机（kW）数量（台）备注地源侧循环泵150-315A187282221用1备直燃机冷却循环泵200-315A24324.52221用1备冷冻循环泵100-160(I)A1402818.532用1备6.3初投资概算表6.2中央空调系统设备初投资概算表设备名称型号规格数量单价（万元）合计（万元）备注地源热泵SGHP560LII1清华同方直燃机组GX-0210M1同方川崎地源侧循环泵150-315A21用1备单冷机冷却循环泵200-315A21用1备冷冻循环泵100-160(I)A32用1备冷却塔HD-250L1/机房集分水器D=500mm2电子水处理仪DN2002膨胀水箱V=0.5 m31总计表6.3中央空调系统工程安装初投资概算表序号项目型号单位数量单价合计（万元）1地埋管工程（打井）地埋管de25延米10000100元/延米2机房辅助设备安装工程机房辅助设备工程安装（包括水平埋管）3室内工程安装室内工程安装（含末端设备）4设备见上表5小计6利润5%7税 金3.36%合 计/七、机房运行费用计算冬夏季优先使用地源热泵机组，机房最大运行功率：制冷期266.4kw，制热期：191kw。运行期负荷百分数时间百分数小时耗气量+电量运行天数运行时间总耗气+电量运行费用%Nm3/h+kwdhNm3+kwh元制冷期10017/120810552.0 13908.3 43895.3 7539/120818155.6 23930.5 75525.7 5033/120810241.6 13499.3 42604.2 2511/12081706.9 2249.9 7100.7 制热期100170+194.5908023806.8 20950.0 75390+194.5908040961.7 36046.3 50330+194.5908023106.6 20333.8 25110+194.590803851.1 3389.0 制冷期耗电量（kwh）53588.0 制热期耗电量（kwh）91726.2 全年耗电量（kwh）145314.2制冷期耗气量（Nm3）40656.1 制热期耗气量（Nm3）0全年耗气量（Nm3）40656.1 制冷期运行费用（元）169125.7 制热期运行费用（元）80719.1 全年运行费用（元）249844.8 制冷期单位建筑面积运行费用（元/m2）16.9 制热期单位建筑面积运行费用（元/m2）8.1 全年单位建筑面积运行费用（元/m2）25.0 注：1、此种机型的燃气热值为11010.8 kcal/ Nm3，由于天然气热值不同，换算成当地的燃气热值8600 kcal/ Nm3；2、电0.88元/KWh；燃气价格为3元/m3；3、运行时间按照地源热泵夏季运行时间为46天，直燃机运行时间为74天折算。八、机组特点地源热泵1、优化设计：完全遵照国际标准，结合中国国情设计，结构紧凑，占地小，安装简便。氟系统的设计采用独立的模块化思想，系统部件数量少而品质精良。能效比高。冬季制热工况，能效系数COP值（供热量与输入功率的比值）约为4.04.6 之间；夏季制冷工况，能效系数COP值（制冷量与输入功率的比值）约为4.57.2之间。 计算机辅助最优设计，保证机组在任何工况下均处于最佳运行状态。机组具有压缩机排气超温、电机超温、冷水防冻温度保护；过电流、缺相、逆相、过载电气保护；冷媒系统高低压、油位、油压差、断水异常状态保护等多重保护功能。2、选料精良：A、压缩机：压缩机选用德国BITZER公司生产的螺杆压缩机。具有特殊高效的制冷能力和COP值以及更长的运行寿命。单台压缩机累计运行时间不低于60000小时。采用经多年验证的高质量材料和零件，结构可靠耐用；并且安全保护功能完备。使用R134a环保制冷剂。B、壳管换热器： 壳管换热器是清华同方与国内著名专业配套厂商（上海环球）共同开发研制，专门为清华同方SGHP水源中央空调机组特殊设计生产。其特点是：换热器换热效率高（换热效率比同类产品2030%），能适应恶劣的水路环境，便于拆洗维护。制冷剂侧和水侧阻力损失小，结构紧凑， 筒体采用优质钢板卷筒焊接而成，承压能力高，气密性好，运行安全可靠、高效。蒸发器、冷凝器、管路等外包软质闭孔橡塑绝热保温材料，有效地防止了蒸发器和机房外界空气的传热，降低了能量损耗。C、制冷管路配件 制冷配件选用世界著名制冷配件厂商生产的产品，性能稳定，可靠性高。（1）制冷管路配件 使用范围广，安装方便快速。管道与感温包之间传热良好、热平衡冲注，功能稳定，结构紧凑。钎焊焊接接口：一体式热力执行元件、最佳密封效果。激光焊接的不锈钢感温元件：保证最佳调节功能、动作迅速、膜片寿命长、耐压强度高、耐腐蚀。双平衡阀口设计，宽广的负荷为蒸发温度，冷凝温度范围提供准确可靠的控制，特别适合夏季制冷、冬季制热的水源中央空调（2）干燥过滤器 干燥过滤器选用高效过滤芯，对系统内的水分和酸性物质具有极强的吸收能力，保证整个系统安全、可靠的运行。视镜准确的水分显示，采用玻璃整体焊接，不存在泄露问题指示剂对水和酸性物质具有抗腐蚀性，因此使用寿命长，压力损失小。（3）电磁阀 阀体结构紧凑，体积小。直接导通，动作快捷，无须外力引导。工作压力范围广，制冷剂经过该阀时压力损失小。性能可靠，使用寿命长。（4）先进的机组控制技术与网络功能： 水源热泵机组电控部分主要部件均来自国际名牌供应商，性能稳定，可靠性高。例如：接触器为法国施耐德，母线式刀熔开关为德国维那尔鑫宝，接线端子为德国凤凰端子。机组的核心控制部分为我公司与意大利CAREL公司联合开发的水源热泵专用控制器，其中硬件部分使用CAREL公司成熟的PCO系列微电脑控制器，结合我公司自己开发的水源热泵专用控制程序使机组在智能化和网络化方面优于其它同类机组。本控制器主要具有以下特点： 先进的输入输出口管理。控制器具有8路模拟量，12路开关量输入；13路开关量，2路模拟量输出。可检测和控制机组的各种工作状态。完善的信息显示。控制器采用LCD液晶显示屏，可以显示每台机组的工作状态、测量参数、报警信息、维护信息以及各种内置参数的设定等。全部显示均为文字信息，清晰直观。 灵活方便的参数设置。控制器具有八十多个可以改变的内置参数，通过这些参数的设定可随时调整机组的工作状态，以使机组更加适应用户的现场需要。先进的口令操作管理。控制器具有三级口令操作，针对不同的对象限定了不同的操作权限，以确保机组不会因误操作而损坏。 可方便的升级为网络控制管理。当有多台机组时，利用控制器的网络管理功能可以方便