（工商管理专业论文）牛栏山中分校地源热泵工程可行性研究报告.pdf

摘要 随着能源的日趋紧张，地源热泵的的研究和应用会更加引起政府和用户的关 注地源热泵技术是一种可持续发展的建筑节能新技术，是利用低温热源进行供热 制冷的新型能源利用方式，与使用煤、气、油等常规能源供热制冷方式相比，具有 清洁、高效、节能的特点。因地制宜发展热泵系统，有利于优化我市能源结构，促 进多能互补，提高能源利用效率。实现了环保性与节能性的统一，在建筑中采用地 源热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少二氧化碳和其它燃烧产生污染物 的排放。 本文从介绍地源热泵的技术特点及其应用的重要意义，并详细分析地源热泵工 程建设的成本构成，建设所需的必要条件涉及交通位置、地形地貌、气候水文、特 别是地质结构及地下水流对工程的造价及成功与否影响重大。通过对项目的使用功 能进行科学的分析研究作出准确的计算，加强对施工工艺及过程的管理，为保证用 户的使用提供了有力保障。 牛栏山一中分校地源热泵工程项目使用的地源热泵属于土壤源热泵，是北京地 区学校第一个采用土壤源使用的案例。而且在系统设计方面有换热井回填料、末端 温控、生活热水等几个方面的创新。对于地源热泵在学校供热系统改造的应用模式 有重要的启迪作用。本文采用理论研究和实证研究相结合的方法，通过地源热泵在 牛栏山一中分校项目的整个应用过程的论述，探讨在供热改造项目中运用地源热泵 空调系统的可行性和必要性。 关键词：地源热泵，再生能源，节能 a b s t r a c t a sp r i m a r ys o u r c e so fe n e r g yo ne a r t ha r eb e i n gi n c r e a s i n g l yd e p l e t e d ，r e s e a r c h a n da p p l i c a t i o no fg r o u n ds o u r c eh e a tp u m p ( g s h p ) h a v ed r a w ni n c r e a s i n ga t t e n t i o n f r o mg o v e r n m e n ta n di t se n d u s e r s b a s i c a l l ys u c hg e o t h e r m a lh e a tp u m pt e c h n o l o g yi sa t y p eo f n e ws u s t a i n a b l ea p p r o a c hf o re n e r g yc o n s e r v a t i o na p p l i e di nb u i l d i n gc o n s t r u c t i o n w h e r el o w t e m p e r a t u r eh e a ts o u r c ei su t i l i z e df o rh e a t i n ga n dc o o l i n g g s h ps y s t e mi s m u c hc l e a n e ra n dm o r ee n e r g y e f f i c i e n ti nc o m p a r i s o n 、衙t l lt h ec o n v e n t i o n a lh e a t i n ga n d c o o l i n gs y s t e m sc o n s u m i n gc o a l ，g a so rf u e le t c i ti sp r a c t i c a lt oc i t yp l a no fi n t e g r a t e d u t i l i z a t i o no f m u l t i p l ee n e r g yi nb e i j i n g h e n c eb o t l le n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n de n e r g y c o n s e r v a t i o nc a nb ea c h i e v e db yo n ea p p l i c a t i o no fg s h pt e c h n o l o g i e s m e a n w h i l e c a r b o nd i o x i d ea n do t h e rp o l l u t a n te m i s s i o n sc a nb es i g n i f i c a n t l yr e d u c e ds oa st ob o o s t e n e r g ye f f i c i e n c yo fp r i m a r yu s e t h i sa r t i c l ed e s c r i b e st h es i g n i f i c a n c eo ft e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o no fg r o u n d s o u r c eh e a tp u m ps y s t e ma sw e l la se l a b o r a t i o no fi t sc o s ts t r u c t u r e c o n c e r n i n g c o n s t r u c t i o nb a s e du p o nt h en e c e s s a r yc o n d i t i o n si n c l u d i n gl o c a t i o n ，t o p o g r a p h y ，c l i m a t e a n dh y d r o l o g y e s p e c i a l l yt h ee v a l u a t i o no fc r i t i c a lc o s ti m p a c tf a c t o r sl i k eg e o l o g i c a l s t r u c t u r ea n du n d e r g r o u n dw a t e rh a v eb e e na l s oa d d r e s s e dh e r e i n p r e c i s es c i e n t i f i c c a l c u l a t i o na f t e ri n d e p t ha n a l y s i sb a s e do ns p e c i f i cp r o j e c ta n de x c e l l e n ts u p e r v i s i o no n t h ew h o l ep r o c e s so fc o n s t r u c t i o np r o v i d ep o w e r f u lg u a r a n t e et og s h pe n du s e r s ag s h ps y s t e mb u i l to nb r a n c h c a m p u s a f f i l i a t e dt on o 1m i d d l e s c h o o l , n i u l a n s h a ni sat y p i c a ls o i ls o u r c eh e a tp u m ps y s t e mw h i c hi sa l s ot h ef i r s t a p p l i c a t i o n s e v e r a li n n o v a t i o n si na s s o c i a t i o nt os y s t e md e s i g n sf o rb a c kf i l lo fg r o u n d h e a te x c h a n g e r ，e n dc o n t r o lo ft e m p e r a t u r ea n dh o u s e h o l dw a t e r i n g t h ec a s ec o u l db e g o o dg u i d a n c ef o rt h o s er e t r o f i tt ot h ee x i s t i n gh e a t i n gs y s t e mi no t h e rs c h o o lc a m p u s e s t h r o u g ha n a l y s i so ft h ep r o c e s sp r o j e c te x e c u t i o na b o v e ，t h ef e a s i b i l i t ya n dn e c e s s i t yo f g s h p a p p l i c a t i o nt ot h er e t r o f i t t i n gp r o j e c ti sa d d r e s s e dh e r e i n k e y w o r d s ：g r o u n ds o u r c eh e a tp u m p ( g s h p ) ，r e n e w a b l ee n e r g y ，e n e r g ye f f i c i e n t 第1 章项目概述 1 1 项目概况 本项目位于顺义区牛栏山镇第一中学。总供暖制冷建筑面积4 6 0 3 7 平方米， 该项目规划建设内容包括：5 栋学生宿舍楼、2 栋教学楼、l 办公楼、1 栋实验楼、 1 栋艺术楼，及大量附属用房。工程内容为：室内空调系统，机房系统、室外管 线、地源换热系统四部分，其中地源换热系统为整个工程最重要部分，需建设4 0 8 眼地埋管系统，以满足冬季2 3 4 7 k w 热负荷，夏季制冷2 1 0 1 k w 冷负荷的需求。本 项目计划从2 0 1 0 年1 月开始前期工作，至2 0 1 0 年1 1 月全部工程竣工，项目周 期共1 1 个月。 1 2 环境质量现状 1 2 1 地表水环境质量现状 小中河监测项目中除p h 达标外，其余各监测项目均不符合g b 3 8 3 8 - - 2 0 0 2 地 表水环境质量标准中的v 类标准，超标原因主要是受到沿途居民点生活污水直 接排入的影响，现状小中河河水质较差。 潮白河上段监测项目中只有生化需氧量符合g b 3 8 3 8 - - 2 0 0 2 地表水环境质量 标准中的l i i 类标准，现状潮白河上段水质较差。 1 2 2 地下水环境质量现状 拟建项目地下水的监测项目除总硬度超标外，其余指标均符合地下水质量 标准中的i i i 类标准，该项目所在区域地下水水质较好。 1 2 3 大气环境质量现状 项目所在地各监测点位n 0 2 、s 0 2 均未超标，p m i o 超过g b 3 0 9 5 - - 1 9 9 6 环境 空气质量标准及修改单中的二级标准，主要污染物是p m i o ，大气环境质量一般。 1 3 施工期环境影响评价主要结论 1 3 1 水环境影响评价结论 施工废水经沉淀净化处理后全部回用于路面、土方、土地的喷洒降尘，不对 外排放，对周围环境影响不大。 1 3 2 大气环境影响评价结论 该项目周边1 5 0 m 内的敏感点主要是西侧的金牛村( 1 2 0 m ) ，施工扬尘如果不 采取控制措施将会对安乐村的大气环境造成不利影响。因此必须采取设立施工围 挡、洒水抑尘、物料覆盖等措施后，扬尘将得到一定程度的控制，从而减轻对周 围环境的影响。 1 3 3 声环境影响评价 项目旌工时会对周边的居民以及周边的企事业单位产生一定的影响。因此建 议施工期应采取一系列噪声防治措施，以最大限度地减少噪声影响。 1 3 4 固体废物影响评价 本项目固体废物组成成分相对简单，施工产生的固体废物均能得到妥善处 置。在施工过程中要注意对施工固体废物妥善堆存，暂存点要采取必要的防渗、 防水土流失措施，避免对土壤、地下水、地表水造成影响。 1 3 5 总量控制 该项目c o d 和5 0 2 的年排放量分别为5 4 t a 和0 0 1 4 t a 。 1 4 施工期环境保护管理对策 1 4 1 加强工程的环境保护监理工作 建设单位加强工程监理的招投标工作，使工程监理单位能够独立开展工程质 量、环境保护的监理工作。 工程监理单位监督符合环保要求的施工组织计划的实施。应加大对生态环境 影响较大的土方工程监理力度，包括有肥力土层的剥离和临时储存等，避免土壤 资源浪费和土壤侵蚀现象的发生。 施工单位应合理进行施工布置，精心组织施工管理，严格将施工作业活动 控制在施工作业带范围内，尽量减小和有效控制对施工作业区周围环境的影响范 围和程度。 合理安排施工季节和作业时间，优化施工方案，减少废弃土方的临时堆放， 并尽量避免在雨天进行开挖作业活动，避免加重当地水土流失。强化施工场地整 治工作。 2 1 5 编制原则及依据 1 5 1 以国家和北京市有关大力发展可再生能源和清洁能源政策为依据。 1 5 2 坚持经济、社会、环境效益相统一的原则。 1 5 3 本着科学、合理、可行的原则，选择先进适用技术。 1 5 4 北京市发改委等( 京发改( 2 0 0 6 ) 8 3 9 号) 关于发展热泵系统的指导 意见： 1 5 5 建设部建科 2 0 0 0 2 8 6 号关于发布建设部“十五 重点实施技术” 的通知； 1 5 6 国家及北京市有关政策、法律和法规； 1 5 7 项目单位提供的有关图纸及数据资料。 1 6 编制范围 报告的范围是对牛栏山一中分校地源热泵工程的背景及必要性、建设内容及 规模、环保、节能、投资估算及资金筹措、社会及经济效益评价、项目实施进度 建议等方面进行研究，为决策提供依据。 1 7 项目承办单位简介 本项目由北京市顺义牛栏山第一中学承建。北京市顺义牛栏山第一中学( 以 下简称牛栏山一中) ，1 9 5 0 年建校，1 9 6 3 年和1 9 7 8 年两次被确定为市属重点中 学，2 0 0 1 年顺利通过北京市示范高中验收。牛栏山一中分校始创于1 9 9 8 年6 月， 是应教育改革形势而生的一所用人体制改革试点校，是在北京市教育局统一布局 所有重点中学取消初中的大背景下，依托市重点牛栏山一中的品牌，整合顺义区 三所重点中学的优秀教育人才资源创建的一所新型寄宿制初中学校。现有3 2 个 教学班( 其中初一年级1 2 个班，初二年级1 0 个班，初三年级l o 个班) ，1 3 7 8 名学生。学校教职工人数“o 人全校教师本科以上学历7 5 人，学历达标率 8 6 2 ，其中研究生4 人，研究生课程班1 4 人。 第2 章项目建设背景及必要性分析 2 1 地源热泵发展现状分析 我国在5 0 年代到6 0 年代的时候就有过热泵的研究和试验，但是当时没有发 展起来，现在地源热泵大发展是从2 0 0 0 年前后引入我国。北京曾经是全国地源 热泵大发展的领头羊，后来2 0 0 7 年，沈阳超过了北京。北京去年地源热泵的应 用面积已经超过了2 0 0 0 万平方米，预计今年将达到2 6 0 0 万平方米。 2 0 世纪末的时候，北京开始出现首批地源热泵工程。2 0 0 3 年开始，北京发 展比较快，到现在，地源热泵应用在北京的办公楼、住宅、学校、商场、宾馆、 医院等，2 0 0 8 年奥运会许多场馆和国家大剧院都有不同程度的应用。随着项目 的不断发展，项目工程不断陆续上马，热泵主机能生产不同功率，小的5 千瓦， 大的至4 0 0 0 千瓦，不同型号、不同品牌的产生更多。同时，设计和施工的专业 队伍不断扩大，最初是原来从地下工程的企业延伸到地源热泵，还有一个是生产 和经营地源热泵的公司，也发展到工程实施和应用，后来，各自发展，自己有自 己的队伍，新的公司不断成长。 今年6 月，国家出台鼓励政策，北京市也有新的规定，对有项目业主单位投 资为主、节能率达到1 5 以上的项目给予最高3 0 的投资补助。对由节能服务公 司投资为主，节能率达到1 5 或节煤4 0 0 吨以上的项目，每节一吨标准煤奖励5 0 0 元，最高奖励2 0 0 万元，有利于保证质量以及大规模地发展。目前，现在已经有 许多项目开始在做了。 地源热泵在世界上的发展远远超过了1 0 0 年的传统地热技术的发展。2 0 0 0 年有2 6 个国家，2 0 0 5 年有3 3 个国家，2 0 1 0 年有4 3 个国家开始使用地源热泵， 最初都是北美和欧洲领先，到今年，中国已经排到了地源热泵使用国家当中的第 二位。地源热泵由于能效系数比较高，c o p 是3 5 ，这样算出来，它的节能效率 理论上是o 7 1 。2 0 0 9 年，世界地源热泵利用的能量来算，相当于节省了1 亿桶 或者1 5 1 9 万吨的石油，相当于减排二氧化碳4 8 0 0 多万吨。在世界地源热泵发展 现状和趋势分析的情况下，在国家相关政策的鼓励和推动下，地源热泵的可预示 前景肯定是光明的。 财政部和住房城乡建设部2 0 0 9 年9 月发布了“关于印发加快推动农村地区 可再生能源建筑应用的实施方案的通知 ，资金层面开始大力支持地源热泵技术 的推广。同时，北京市地勘局也已经完成了北京平原区浅层地温能资源地质勘 察报告，平原区地下蕴含的浅层地温能每年都可以提供6 6 2 0 万吨标准煤的资源 量。 4 2 2 项目建设背景 热泵系统是利用低温热源进行供热制冷的新型能源利用方式，与使用煤、气、 油等常规能源供热制冷方式相比，具有清洁、高效、节能的特点。因地制宜发展 热泵系统，有利于优化我市能源结构，促进多能互补，提高能源利用效率 1 。 为促进我市热泵系统有序发展和规范管理，北京市发改委等九个委办局于2 0 0 6 年5 月3 1 日联合下发关于印发关于发展热泵系统的指导意见的通知( 京发改 ( 2 0 0 6 ) 8 3 9 号) ，内容为我市鼓励发展的热泵系统包括：再生水源热泵( 含污水、 工业废水等) 、地源( 土壤源) 热泵、地下( 表) 水源热泵( 含地下水、河流、 湖泊、地热等) 。我市鼓励新建或改造的办公楼、工业厂房、医院、宾馆、学校、 大型商场、商务楼等公共建筑以及居民住宅楼和农村集中建设的住宅采用热泵系 统，鼓励燃煤、燃油锅炉改用热泵系统，市政府每年安排固定资产投资给予支持。 市、区( 县) 政府投资的学校、医院、园林、行政事业办公楼等公益性项目，供 暖制冷系统优先选用热泵系统，所需投资从市政府固定资产投资中安排解决。 牛栏山一中本校原先供暖方式也为燃煤锅炉房供暖，已于2 0 0 7 年完成改造 地源热泵系统，使用效果良好。牛栏山一中本校地源热泵工程的顺利实施及取得 的良好效果，为牛栏山一中分校地源热泵项目的实施积累了很好的经验。 2 3 项目建设必要性 2 3 1 牛栏山一中分校供暖制冷设备改造的必要性。 牛栏山一中分校现状供暖方式为区域燃煤锅炉+ 暖气片集中供暖，热源由位 于学校北侧的大龙公司燃煤锅炉房提供，学校每年向大龙公司交纳供暖费；现状 制冷方式为分体空调或电风扇制冷。由于分属不同的单位，不利于管理，且大龙 公司燃煤锅炉房锅炉设备老旧，亦拟于近期改造，届时，无法继续向牛栏山一中分 校提供供暖热源。所以，牛栏山一中分校建设自有的、新型环保的供暖系统是必 要的和紧迫的。如果能同时解决制冷问题，那更将使牛栏山一中分校的教学环境 得到较大的改善。 2 3 2 改造方案的比选确定。 牛栏山一中分校位于北京市顺义区马坡镇肖家坡村南，顺安路西侧，北侧与 顺义大龙公司相邻，南侧及西侧为耕地。该片地域尚无大市政热力管线及天然气 主线，不宜改成市政热力供暖或燃气锅炉供暖。其他如电锅炉或电热膜等直接电 采暖方式虽然初投资较低，但运行成本极高，不适宜本项目。所以，节能、环保 气 而又自成独立系统的地源热泵系统是合适的改造方案。 2 3 3 本项目的实施，有利于北京城市的可持续发展。 随着我国经济的快速发展，能源供应状况持续紧张，特别是2 0 0 4 年底，出 现了全国性的煤、电、油、运供应全面紧张的局面，部分地区甚至采取了拉闸限 电、定时供水的措施，极大地影响了当地的生产和生活。能源供应紧张的现状为 能源利用方式敲响了警钟。大力发展可再生能源，为可持续发展提供保障已逐渐 成为人们的共识。 随着可持续发展意识的提高，现在各国的能源结构正在转变，从最初采用一 次能源像煤、石油、木材燃烧取暖过渡到以天然气、电、太阳能等清洁能源。但 是，天然气、煤以及石油等都属于不可再生的能源，从现代社会可持续发展的视 角来看，必须寻找新的可再生能源，如风能、潮汐能、太阳能以及地热都是国家 大力推广的新能源，并不断提高各种能源使用用效率。本项目所利用的浅层地热 是一种可持续开发的新能源，有利于缓解北京市能源供需紧张的矛盾。 2 3 4 本项目的实施，有利于北京市能源结构的调整。 新能源和可再生能源的利用，是一个城市对绿色能源的重视程度和现代科学 技术水平进步的重要体现。北京的能源消费状况与城市功能、性质、发展目标及 可持续发展战略还很不适应。例如，新能源及可再生能源利用少，能源消费环节 浪费比较严重，煤的比例较大且利用技术水平较低；与发达国家相比也存在较大 差距，仅相当于发达国家七十年代的水平：从产值能耗来看，目前万元国内生产 总值和万元工业增加值的能耗仅达到全国平均水平，与国际先进水平相比差距更 大。因此北京市能源利用水平尚有待提高，节能还有很大潜力，新能源和可再生 能源发展的空间很大。 目前，北京市大量煤炭的直接燃烧引起了严重的环境污染。为了实现2 0 0 8 年“绿色奥运”的承诺，用清洁能源替代煤炭、调整能源结构是北京市近期的重 要任务。 2 3 5 本项目的实施，有利于北京市环境的保护。 为解决北京燃烧煤炭给环境造成的污染问题，北京市政府采取了引进天然 气、以气代煤等多项措施。但天然气引进量到2 0 0 8 年也只能达到年5 0 亿立方米， 因此还必须采取其他措施来限制煤的消耗。 本项目采取的地源热泵系统的运行过程中对环境没有任何污染，以电为动力 没有燃烧，所以不会排烟，也没有燃烧废弃物，对北京防止空气污染、保护环境、 还北京个蓝天，实现自然生态平衡具有重要的作用，相比原来采暖用的煤、油、 气是理想的清洁能源。 6 第3 章地源热泵技术简介及其特点 3 1地源热泵技术简介 地源( 这里特指地埋管，下同) 热泵技术是利用地球表面浅层土壤及也下水 分中吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能资源，并采用热泵原理，通过少 量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。 地源热泵空调技术主要是以地下4 米以下的土壤常年恒温在1 4 度左右，以 这种恒的土壤作为冷热源，以地下埋管( u 型p e 管) 作为与土壤热交换器，以管 内充注的循环液体为能量载体，通过输入少量的高品位能源( 电能) ，使低温位 热能向高温位转移的技术。土壤及地下水流的恒温地能分别在冬季空调作为热泵 供暖的热源和夏季空调的冷源，在冬季，热泵将地能中的热量“提取 出来，提 高温度至4 0 一5 0 度后，供给室内空调采暖；夏季，热泵机组把室内的热量“提取 出来，释放到地下储存起来去。这样冬季、夏季循环往复保持地下恒定一个恒温 的状态，保证不破坏地下的生态平衡。通常地源热泵消耗l k w 的电量，用户可以 得到4 k w 以上的热量或冷量，特别是夏季，l k w 的电量，可以通过热泵可以提取 5 k w 的冷量供空调供冷，同时可为用户提供5 k w 的热量加热生活热水，这样的工 程特别在餐饮、宾馆、学校同时需要供冷供热和生活热水的用户。地埋管通常又 分为垂直式、水平式及螺旋式，最常用的是垂直式。地埋管式地源热泵不依赖地 下水资源，不使用地下水，因此具有较强的适用性。该技术属成熟技术，在国外 己广泛应用，国内近年来也开始大量应用。 与锅炉( 电、煤、气、燃料) 供热系统相比，电锅炉供热只能将9 0 的电能 转化成热能，燃气或燃煤锅炉只能将7 0 9 0 的燃料燃烧的内能转化为热量，供 用户使用，而地源热泵可以实现能效比4 - 5 ，要比电锅炉加热节省三分之二以上 的电能，可比燃气或燃煤锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵的地下土 壤的热源温度全年较为稳定，一般为1 0 1 5 ，其制热、制冷系数可达3 5 5 2 ， 与传统的空气源热泵相比，要高出3 0 左右。 3 2 地源热泵特点 地源热泵技术是利用土壤浅层恒温的地能作为空调机组的制热和制冷能源 的基础，实现供冷供热的技术，作为空调的一个推广技术，具有以下特点： 3 2 1 地源热泵属可再生能源利用技术 地源热泵技术是利用了浅层土壤所储藏的太阳能作为空调系统的冷热源， 通过热泵技术实现能量转换的供暖空调系统。作为空调系统的冷热源，地表土壤 7 不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了4 7 的太阳辐射能量，比人类每年利用 能量的5 0 0 倍还多，还可以把空调系统夏季的热量储藏在土壤中，供冬季使用， 并与外界发生一定的换热，从而使整个土壤层成为动态能量平衡系统，地表的土 壤自然地保持能量接受和发散的相对均衡。所以说，地源热泵利用的是清洁的可 再生能源。 3 2 2 节能高效 地源热泵机组在冬季，通过蒸发器与土壤换热，冬季土壤的恒定温度为5 1 0 ，土壤的恒定温比环境空气温度高，而且基本不受环境温度的影响，所以热泵 循环的蒸发温度提高，热泵机组能效比就也提高了。地源热泵机组在夏季，通过 冷凝器与土壤换热，而夏季地温1 4 - 2 0 ，土壤的恒定温度比环境空气温度低很 多，所以热泵机组的冷凝温度降低，使得冷凝器的冷凝效果好于风冷式和冷却塔 式，热泵机组效率提高。 3 2 3 环境效益显著 地源热泵对环境的影响极小，首先地源热泵使用电能，而电能本身为一种清 洁的能源，在使用过程中也不会产生对环境破坏的物质。设计良好的地源热泵机 组的电力消耗，与空气源热泵相比，相当于减少3 0 以上。 热泵机组采用的制冷剂，现在使用环保冷媒r 1 3 4 a 、r 4 0 7 c 和r 4 1 0 a 等替代 工质，可以降低对臭氧层的破坏。 3 2 4 稳定可靠 空调系统的运行性，主要决定于环境温度的影响。热泵技术就是以土壤作为 换热的载体，而土壤的温度一年四季相对稳定，不受环境影响，地表4 米以下常 年恒温在1 4 度，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵空调冷热源， 虽然，热泵机组的使用夏季土壤温度会升高卜2 度，冬季土壤温度会降低卜2 度， 但不影响系统运行，所以土壤温度较恒定的特性，保证了热泵机组运行更可靠、 稳定，也保证了系统的高效性和经济性。 3 2 5 一机多用，应用范围广 地源热泵空调系统可同时为用户提供供暖、供冷，生活热水，实现一机多用， 一套地源热泵系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置。特别是对于用户需要 同时有供热和供冷的建筑物，地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源， 减少了设备的初始投资。地源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑。 r 3 2 6 、使用寿命长 地源热泵机组由于土壤温度恒定，系统运行工况稳定，机组采用螺杆式压缩 机组，机组运行部件少，机组运行简单可靠，维护费用低；机组自动化控制程度 高，土壤侧换热采用p e 管使用寿命可长达5 0 年以上，螺杆式压缩机组使用寿命 可长达3 0 年以上，热泵机组使用寿命可达2 0 年。 3 3 地源热泵空调机组行业s w o t 模型分析 地源热泵空调机组行业s w o t 分析的主要目的在于对空调行业的综合情况进 行客观公正的评价，以识别热泵空调的各种优势、劣势、机会和威胁因素，有利 于我们开拓思路，正确地制定企业发展战略。s w o t 分析是把空调企业的内外环 境所形成的机会、风险、优势、劣势四个方面的情况，结合起来进行分析，目的 是寻找并制定适合热泵空调行业实际情况的经营战略和策略的方法。通过分析， 这样可以针对行业自身的实际情况制定出能够把握机会，避开威胁，发挥行业优 势，降低劣势所带来不利影响的行业竞争战略 3 。 9 北京市对于地源热泵技术的支持和推广。高效、环保、节能 型地源热泵空调受到国家政府对产业政策的支持。1 9 9 7 年1 2 月， 国家科委颁布国家高新技术产品目录，将新型高效压缩机和 高效制冷机列入其中，以鼓励其发展。2 0 0 1 年8 月，国家海关 总署发布了中国高新技术产品出口目录，鼓励高效地源热泵 国家政策 空调的出口。北京市发改委等九个委办局于2 0 0 6 年5 月3 1 日联 合下发关于印发关于发展热泵系统的指导意见的通知( 京发 的扶持 改( 2 0 0 6 ) 8 3 9 号) ，内容为我市鼓励发展的地源热泵系统。 伴随资本市场的开放，引入风险投资或空调企业上市融资， 将有利于改善我国热泵空调企业融资难的状况。我国热泵空调企 地业和外国公司合作机会将增多，更多中小企业有可能成为跨国公 源司的合作伙伴，有利于学习先进国外的管理、经营模式，有利于 热空调企业对先进技术的引进、消化和吸收。 泵空调市场与房地产行业关联度极高的产业，随着城市的发 空展，城市化的进程加快，房地产市场极其火爆，伴随差房地产业 调的发展，空调市场也快速发展起来，地源热泵空调作为空调产业 机中的新技术，在市场推广和发展有很大的前景。城市化的进程加 组快和地产业持续快速的发展，为地源热泵空调市场提供了广阔的 行市场前景和发展空间。 业地源热泵随着现代工业的发展，如电子产业，通讯，医药，太阳能的 优空调市场产业的发展，对于生产工艺水平的严格要求必需对生产环境提出 势前景广阔更高的技术要求，如恒温恒湿的要求，净化级别的要求。再次人 分们对生活、工作环境舒适性要求也不断提高，要实现这些工艺和 析舒适性的要求都要通过空调系统来实现。所以我国对地源热泵空 调的需求量也将不断增长。目前地源热泵空调除在原有工业领域 和商用领域使用外，己开始运用于住宅小区，实现集中供热供冷。 特别是东北地区已采用热泵热技术作为城市热力的主要供热方 式。 我国经济在全球范围内一枝独秀，国民经济发展连续呈现稳 社会购买步增长趋势，我国国民的社会购买力及消费潜力都成为世界众所 力不断增周知的亮点，国家蓄积大量的外汇储备，也增加集团购买力。现 强在我国已超过日本成为世界第二经济体，中国仍将是世界上经济 增长最快的国家，经济实力必将进一步增强。 资本的支随着国内的资本市场的发展，开始是深交所中小企业板，后 1 0 持来的创业板，都对民营企业的逐渐开放，这些有实力、有创新、 有发展前途、有技术、管理比较规范的中央空调生产企业能够取 得上市机会，通过资本市场的融资，得到大量的资金和新的管理 模式，为进一步的发展奠定基础。如浙江盾安人工环境设备股 份有限公司在公司上市场后公司的业务有了很大的发展，在热泵 市场取得一席之地，特别是近是与山西平山县签订1 0 亿的集中 采暖的战略协议。 由于地源热泵是空调行业近十年才发展起来，并大力推广， 具有很好的市场前景，较空调其它产品而言具有较高的利润率， 空调行业这必然会吸引新的厂家加入，像希望集团加入的兰德空调，同时 竞争日趋现有厂家为了获取更多的利润，会采用扩大现有的生产规模，改 激烈进生产工艺，提高生产效率，提高技术水平，降低利润率等竞争 方式，这必将加剧整个地源热泵行业的竞争水平，对空调行业内 地 所有厂家都将造成影响。 源 外资品牌大多在上世纪九十年代进入中国市场，特别是如美 热外资品牌 国的四大品牌，约克、特灵、麦克维尔，随着对中国市场的日益 泵 本土化能 了解，在国内建厂，不断在营销、售后服务及人才上实行本土化 哆七 力加强 政策，使其产品更加贴近中国市场，服务更加人性化，产品成本 2 t l 更加有竞争力，国内空调企业必须积极面对来自国外品牌竞争对 调 手更加严峻的挑战。 机 组 地源热泵空调产品与石油、化工、钢铁、房地产、医药、纺 行 织、电子通讯等产业关系紧密，特别是我国这些年经济的飞速发 业 展，国家在上述产业固定资产投资的巨大发展，使的地源热泵空 劣经济周期 调行业近十年的快速发展。如奥运的场馆建设，各地的地铁、机 势 的影响 场的建设。但是固定资产投资直接受到经济周期的影响，如现在 分 国家对房地产业的打压控制，地源热泵空调市场将受到间接影 响。针一对经济周期的影响，地源热泵空调生产企业应加强对中 析 央空调市场的研究和预测，及时把握市场动向，采用以销定产的 制度 环保政策 最早，电力能源的紧张的时候，空调以溴化锂机组为市场主导， 对地源热 后来燃油和天燃气价格不断上升，电力也不再紧张，相比用电成 泵产品的 本更低，电制冷机组成为市场的主导。北京市大力推广节能环保 高效的空调机组为市场为主导，地源热泵适应了国家对环保节能 影响 的要求，成为推广产品。 地源热泵 我国国内空调企业对地源热泵空调机组研制开发时间较早， 具有技术 特别是推广使用上力度很大，在国内市场上有很好的知名度，在 该制冷机上获得了较多的专利，地源热泵空调机组技术己经达到 优势 国际领先水平，必能在国内空调市场上具有较高的竞争力 2 。 我国地源热泵空调机组生产企业有一部分是从家用空调或 空调配套企业转产而来，国内家用空调三强格力、美的、海尔现 地有完善的生产全部空调设备，生产线只需作一些调整即可马上投入生产， 源营销和服且产能很大，再是这些空调企业有自己完善的全国销售网络，健 热 务体系全的售后服务体系，熟悉国情的销售和服务队伍，这将大大节省 泵了此类企业进入地源热泵空调机组行业的成本，为此类企业开拓 岁奄 地源热泵市场提供了有力的保障。工 调我国地源热泵空调生产企业很大一部分为中小型和家族企 机事业，企业的法人治理结构简单，企业领导者相比大企业有更大 组组织结构的自主决策的权力，决策不受各种框框的制约，从而比较简单而 行 层次少，富有效率。企业内部信息的可掌握性和决策者不需要层层请示， 业信息传递使企业能够更灵活、更敏感的适应市场的变化，对外部的发生情 机快，决策况及时做出有利于企业自身发展的反应。在管理上还因为企业越 厶 上有效率大，管理坏节就多，信息传递与反馈的站点也就越多，信息失真 五 分优势的可能性也越大，管理效率也就越低。企业内部环节相应较少， 析更易于管理者考核，使企业有效节约管理成本，提高管理效率 4 3 。 我国部分地源热泵空调生产企业是民营企业或乡镇企业，管 具有成本 理成本和劳动力成本相对较低，具有很大成本优势，在低端空调 产品市场上具有较强的竞争力。如山东亚泰、浙江盾安、江苏 优势 天加等空调企业。 地我国中央空调生产企业所采用的制冷压缩机大部分是采用 源外资企业合资或独资生产，特别是离心压缩机，压缩机是空调产 热核心部件品的最核心部件，决定一个产品的品质的重要因素，这样我国地 泵受制于人源热泵空调生产企业就很容易在压缩机等核心部件的供货价格、 空供货时间上受到制约，影响到自己的空调产品供货，也导致产品 调成本居高不下，缺乏竞争力。 机 组 品牌知名生产中央空调的外资品牌约克、开利等都有百年悠久的历 度较低 史，在国际上有极高的知名度和美誉度。而我国最早的空调企业， 1 2 行如上冷、大冷、北冷、武汉都在市场发展过程中，不能适应市场 业的发展逐渐淘汰了，现地源热泵空调生产企业生产历史普遍较 风短，或者是从别的行业转产而来，还有民营企业是白手起家，除 险个别厂家有较高知名度外，大部分生产厂家在中央空调行业内的 分知名度较低。 析 电制冷中国外空调企业在电制冷中央空调行业有近百年的历史，在技 央空调技术上比较成熟，研发实力雄厚，相比我国空调企业开发电制冷中 术水平相央空调较晚，主要部件依赖进口，技术水平、制造水平相对较弱， 对落后产品质量有待提高。 1 3 第4 章项目建设条件 4 1 自然地理条件 4 1 1 交通位置 建设项目位于北京市顺义区马坡镇肖家坡村南，交通便利，场地中心处地理 坐标为：4 0 0 0 9 1 9 ，n ，1 1 6 0 3 9 5 6 ”e 。( 图4 1 ) 。 图4 1 建设项目交通位置图 4 1 2 地形地貌 本区位于北京市顺义区北部马坡镇肖家坡村，处在潮白河冲洪积扇的中上 部地带，地形地貌具备冲积平原的基本特征，地势北高南低，地面高程3 5 m 左 右。 4 1 3 气候 顺义区属暖温带大陆性季风气候。春季干旱少雨、多风、蒸发强度大：夏季 炎热多雨，经常出现较强的东南风；秋季天高气爽，风和日丽；冬季因受蒙古高 压影响，干燥寒冷，盛行偏北风。顺义区1 9 5 9 2 0 0 7 年多年平均气温1 1 6 ，多 年平均降水量约为5 9 5 m m ，多年平均蒸发量为1 8 1 5 m m 。降水呈现年际变化大， 年内集中的特点，汛期为6 - - - 9 月，一般汛期降水量占全年的8 5 以上( 图4 2 ) 。 1 4 图4 2 顺义区1 9 5 9 2 0 0 7 年降水量柱状图 4 1 4 水文 本区属于潮白河地下水系统冲积平原地区，地表河流主要有：潮白河、箭杆 河、大中河等( 见图4 3 ) 。 潮白河为流经北京市北部、东部的重要河流，属海河水系。其上源有两支， 东支为潮河，西支为白河。潮河发源于河北省丰宁满族自治县草碾子沟南山下， 经滦平县，自古北口入本市密水县境，有安达木河、清水河、红f 3 ) 1 等支流汇入， 在辛庄附近注入密云水库，市境内河长7 2 公里。白河发源于河北省沽源县，经 赤城县，于白河堡进入本市延庆县境，东流经怀柔县青石岭入密云县，沿途有黑 河、汤河、白马关河等支流汇入，在张家坟附近注入密云水库。潮白河及其支 流组成潮白河水系，本境流域面积6 5 3 1 平方公里，占全市面积3 3 4 ，年均径 流量1 0 2 2 亿立方米，占全市水系总径流量的3 9 4 e 5 。 箭杆河发源于顺义区城东木林镇，经顺义区4 个乡于后祖沟村附近入潮白 河。全长2 7 5k m ，流域面积2 3 6k m 2 。中下游有江南渠、蔡家河汇入。1 9 3 9 年 潮白河苏家闸被洪水冲毁，潮白河夺箭杆河道南流，箭杆河所余上游河道遂成为 潮白河支流。为顺义区东部主要排水河道。 大中河位于顺义区城西。纵贯区境南北，发源于怀柔区的孙家史山和顺义区 的李家史山交界地区，流经顺义区9 个乡，至小葛渠村南入通州区境内，汇入温 榆河。全长3 9 k m ，流域面积1 3 5 1 a n 2 。共建有拦河闸8 座，交通桥梁2 2 座。引 用怀柔水库和向阳闸蓄水，可灌溉5 万亩农田。 1 5 另外，本区还有一些人工开挖的沟渠及水库，如汉石桥水库等。 、l 妻岁7 ， 鲜i ；： i i ，7 - 甄 缮黼 势 少龙湾电莎 、 毒凄 j l 一一 ，砖，弋一， ?j 弋歹 水镬 嗖状冬 一。矿一一 逡 图4 3 建设项目区水系图 4 2 地源热泵地质条件 北京市顺义牛栏山第一中学于2 0 0 8 年1 1 月委托北京市地质工程勘察院承担 了分校地源热泵系统浅层地热地质条件的调查评估工作。该院出具的地质条件评 估报告显示地质条件及结论如下： 4 2 1 牛栏山一中分校的自备井揭露第四系地层l o o m 以上主要是砂卵砾石 层和粘土粘砂层互层( 详见图4 - 4 ) 。第四系沉积特点具有冲积平原的基本特征， 上游颗粒较大，局部含卵石，越到下游颗粒越细。牛栏山一中分校的自备井钻孔 资料显示地层特点如下图所示： 1 6 牛栏山一中分校自备井地层柱状图 地深层岩岩 剖 底层 深厚 度度度 层 ( m ) ( m ) ( m ) 性面 粘土粘砂 荔缓 i 0 9 5 79 5 7 。? 一_ ：， 2 0 中粗砂含砾 一 呻：- 一 ：一小：= ” 2 3 1 51 3 5 8 ? 。：冬5 掣：； j ：，、 3 0粘土、粉砂 黝 3 2 2 3 9 0 8 第 印，0 ，譬j 4 0卯砾石 口。电沪j 4 3 2 21 0 9 9 0 ”? 分。j j 二：- 四 黝 5 0 粉砂、砂粘 5 4 2 9i i 0 7 系 i ：一。0 6 0 中粗砂含砾 i 叫i ：一 t 母j 一：4 、，。 6 6 2 11 1 9 2 ：7 - _ ：_ 一。工扎。 7 0 黝 粉砂、砂粘 7 8 2 41 2 0 3 8 0 沙砾石、中粗砂 。一： ：；o ：f 一 8 6 7 68 5 2 - ，： 9 0 褫,l 砂粘 1 0 0 1 0 2 1 1 1 5 3 5 1 1 0 图4 - 4 地层柱状图 1 7 4 1 2 工作区位于顺义区马坡镇肖家坡村南，属潮白河冲洪积扇中上部地带， 沉积物结构、富水性、地下水分布等均具有冲积平原的基本特征。第四系沉积厚 度在5 0 0 m 左右。工作区第四系l o o m 以上共有含水层4 5 层，单层厚度5 1 5 m ， 总厚度可达4 0 m ，以中粗砂、砂砾石层为主。降深5 m 时单井出水量较好者大于 1 5 0 0 m 3 d 。目前承压水平均埋深大约在3 0 5 m 左右，2 0 0 6 年水位年内变幅5 5 7 m 左右。 4 2 3 建设场地地层沉积物整体含水量高，本地区沉积物导热系数较高，导 热性较好。因此，工作区具有建设地源热泵系统的地质条件可行性。 4 2 4 建设场区的空地面积丰富( 约为1 4 0 0 0 0 m 2 ) ，完全能够满足垂直埋管 布孔所需的场地空间条件( 本项目所需孔数4 0 8 个，孔间距采用6 m ，则所需场 地空间为1 4 6 9 9m 2 ) 。 4 2 5 本项目地层下伏有4 5 o l m 的砂卵砾石层，增加了本项目施工难度。 4 2 65 1 2 作区建设地源热泵系统在地质条件和场地条件上具有适合性和可行 性。 上述地质条件评估报告已获北京市地热协会评审专家组评审通过。 本项目已获北京市国土资源局同意立项申请的函复。 4 3 项目概况 4 3 1 牛栏山一中分校建筑物概况表4 1 1 8 序号建筑名称建筑面积( m ，)建筑结构层数竣工时间备注