能源塔热泵三用

1、以能源塔为冷热源的水源热泵、带以能源塔为冷热源的水源热泵、带水蓄能的空调、采暖、生活热水三水蓄能的空调、采暖、生活热水三用系统的可行性及其节能效果用系统的可行性及其节能效果摘要摘要 本文针对某酒店空调、采暖、生活热水热源三用系统的工程实例，可能实施5个方案的仔细分析研究和全年的能源消耗及特定的电、燃气或燃油价格下的费用的比较，以及通过对能源塔热泵冷热水机组和水源热泵热水机组以及通过对能源塔热泵冷热水机组和水源热泵热水机组的特性推算；水蓄冷（热）的设计计算；机组过冷热回收的计算以及能源冬的特性推算；水蓄冷（热）的设计计算；机组过冷热回收的计算以及能源冬季结霜量和融霜热的计算，证明由能源塔和水蓄冷

2、所组成的水源热泵、带水季结霜量和融霜热的计算，证明由能源塔和水蓄冷所组成的水源热泵、带水蓄能的空调、采暖、生活热水三用联合系统的方案是可行的。该方案蓄能的空调、采暖、生活热水三用联合系统的方案是可行的。该方案应用了各种可能的节能办法后比采用传统的水冷冷水机组供冷、燃油或燃气锅炉系统供热的方案（方案方案2）是大大的节能的，但比当前通常推行的水源热泵冷热水机组为冷热源（可以是土壤源热泵，也可以是地下水热泵、江河湖海的水源冷热水系统（方案方案3）；一般带热回收空气源热泵冷热水机组（方案方案4）和空气源热泵冷热水机组与热水机组的联合系统（方案方案5），在节能方面的优势并不十分明显。摘要摘要 本方案方案

3、1中利用了能源塔能源塔的专利技术，能源塔夏季作为冷却塔起到蒸发冷却排除空调系统的余热作用；冬季则成为吸取周围低温空气中热量作热泵制热的热源，取消了一般水源热泵必须的复杂取热设施。方案中采用了水蓄热和水蓄热和水蓄冷水蓄冷技术，可充分利用晚间低价谷电，“削峰填谷”，实现电力平均化和降低运行成本；方案又采用了水源热泵热水机组的全年供应50热水的生活热水系统，而制取生活热水的热源则是来自能源塔的空气和来自热泵机组液相制冷剂的过冷热（制冷机节能器制冷机节能器）的回收。机组过冷热的回收可大大提高热泵机组制冷、制热效果。本方案本方案1完全没有采用电能、燃油、燃气等高位能源为三用联合系统的辅助完全没有采用电能

4、、燃油、燃气等高位能源为三用联合系统的辅助热源热源。本方案方案1也适用于原先采用传统的水冷冷水机组加锅炉的空调及生活热水的冷热源的改造，在原有的水冷冷水机组上加装某单位研制的能量转换装置能量转换装置和制冷机节能器制冷机节能器，就可以改造称为“水源热泵”的冷热水机组，再配置相应的能源塔，就构成了空调用能源塔热泵冷热水机组。“根据际高的资料认为：根据际高的资料认为：能源塔热泵系统可实施供暖，制冷和供热水，适合于能源塔热泵系统可实施供暖，制冷和供热水，适合于-9以上长江流域潮以上长江流域潮湿地区，冬季湿地区，冬季COP大于风冷热泵达大于风冷热泵达3.67。在地源热泵难以打井的地区。在地源热泵难以打井

5、的地区可可取取代地源热泵代地源热泵”。摘要摘要本文指出，对于三用系统的技术经济性，必须在可靠的水，电，燃料价格的前提下，进行全年的能耗比较，也只有在空调、采暖、生活热水3个部分加起来的投入/产出比（总能效比）最高为最优方案，自然也应考虑主机设备的来源是否方便和一次投资及其回收年限的影响。本文仅在特定条件下进行分析比较的结论，有一定局限性，而其真正目的是提供方法和思路，并要求对于空调，采暖，生活热水热源三用系统的方案，进行认真的技术经济比较，以推进应用热泵技术节能的发展。 1.1.概况概况设某酒店的建筑总面积为5000平方米，共有150个标准客房，满员客人为300人，原设计采用传统的水冷冷水机组

6、作为夏季空调冷源，燃油锅炉产生蒸汽为热源。现为了节能减排的要求，决定采用能源塔热泵冷热水机组为空调系统的冷热源；采用水源热泵热水机组制生活热水，并采用水蓄冷和水蓄热的办法，避开白天的用电高峰，达到“削峰填谷”的目的，尽量利用低价的谷电，进一步降低运行的成本。为此，对此方案的技术经济效果进行论证，比较。2.2.设计数据设计数据2.1 建设地点：南京市 北纬32o00 东经118o482.2 年平均温度 15.42.3 冬季空调室外计算干球温度 6 ；夏季空调室外计算干球温度 35， 湿球温度 28.33.空调负荷和热水空调负荷和热水3.1年度按季空调负荷和热水负荷年度按季空调负荷和热水负荷（见表

7、3.1）名称单位夏季（138天）春秋季（122天）冬季（105天）月份56789345101112123月平均气温19.924.52827.822.78.414.819.916.910.54.423.88.4季节平均气温及相对湿度%25.18014.06754.173季节平均湿球温度22.6411.662.03不冻液温度* 18.122.730.230.821.212.318.318.116.512.94.40.06.012.3不冻液季节出塔平均温度采用蒸发冷却，出塔温度高于湿度23从环境空气中取热，出塔温度低于环境空气12.5从环境空气中取热，出塔温度低于环境空气2运行工况制空调用冷水及生活

8、热水水源热泵制空调冷水水蓄冷水源热泵热水机组联合制生活热水水源热泵热水机组热源可应用蓄能水池内冷水制热水，同时将部分水池内的冷水进一步降温，减少制空调冷水的负荷空调停用，仅制生活热水水源热泵热水机组制生活热水水源热泵热水机组热源可应用蓄能水池水或能源塔的不冻液制空调用热水及生活热水水源热泵制空调热水水蓄热水源热泵热水机组制生活热水 水源热泵热水机组热源可应用蓄能水池热水或能源塔的不冻液自来水温度2415.57空调额定冷负荷KW1163空调额定日总冷负荷kW.hr20079-空调额定热负荷KW930空调额定日总热负荷kW.hr-18601日用热水量升36000最大小时供热水量升9000供热水温度

9、50日热水总用热量KW.hr108814441800最大小时制热功率KW272361450表3.1 空调与热水负荷制空调用冷水及生活热水；水源热泵制空调冷水；水蓄冷；水源热泵热水机组联合制生活热水；水源热泵热水机组热源可应用蓄能水池内冷水制热水，同时将部分水池内的冷水进一步降温，减少制空调冷水的负荷。2.春秋季：空调停用，仅制生活热水；水源热泵热水机组制生活热水；水源热泵热水机组热源可应用蓄能水池水或能源塔的不冻液。3.冬季：制空调用热水及生活热水；水源热泵制空调热水；水蓄热；水源热泵热水机组制生活热水 ；水源热泵热水机组热源可应用蓄能水池热水或能源塔的不冻液。 钟点数24/012345678

10、9101112占满负荷的%50505050505054546876798290kW5825825825825825826286287918849199541 0 47钟点数1314151617181920212223占满负荷的%9510010010090908682656055kW11051 1 63116311631047104710009547566986403.2 3.2 夏季空调日小时冷负荷变化情况夏季空调日小时冷负荷变化情况 表3.2夏季日空调冷负荷变化表3.3 3.3 冬季空调日小时热负荷变化情况冬季空调日小时热负荷变化情况 表3.3冬季日空调热负荷变化表钟点数24/0123456

11、789101112占满负荷的%10010010010010010090858080707060kW930930930930930930837791744744651651558钟点数1314151617181920212223占满负荷的%5050507080809095100100100kW4654654656517447448378849309309304.4.设计说明设计说明4.14.1概述概述本设计方案决定采用能源塔热泵冷热水机组为空调系统的冷热源；采用水源热泵热水机组制生活热水，并且运用水蓄冷和水蓄热的办法，避开白天的用电高峰，达到“削峰填谷”的目的，尽量利用低价的谷电，进一步降低运行

12、的成本。首先对原先设计的空调水冷冷水机组加装某单位研制的“能量转换装置”及“制冷机节能器”使之成为一台可进行蒸发器和冷凝器切换不冻液源的类似于水源热泵的“不冻液热泵冷热水机组”；该机组可在夜间利用谷电制冷（热）水，并可蓄存在蓄能水池中。水蓄冷（热）设计采用分量蓄能的方案，即按照夜间8小时利用谷电全额运行热泵机组，制备冷热水蓄存于水池中；在负荷高峰时段靠机组和蓄能水池同时供应来满足空调用冷热量。水源热泵冷热水机组全日运行。由于采用分量蓄能，可减低空调用冷热水机组的用量（出力）。本设计中，水源热泵热水机组，可在原设计选用的冷水机组上加装“制冷机节能器”使之成为一台蒸发器通入不冻液或蓄热水池的温水被

13、吸热和冷凝器出生活热水的水源热泵热水机组。水源热泵热水机组的热源应用能源塔的不冻液（在夏季和春秋季）和蓄能水池来的温水（冬季极冷季节，短期使用。）。视情况需要，水源热泵热水机组在夏季和春秋季也可应用蓄能水池的水为热源。本设计中，对空调用水源热泵冷热水机组和热水用水源热泵热水机组均进行机组内部循环工质-液态氟利昂过冷热的回收（通过外置的“制冷机节能器”），这一方面可增加机组的制冷量和制热量，也相应减少了耗电量；另一方面利用回收的液氟过冷热量预热生活热水系统的补水，减小热泵热水系统的电耗，并可利用回收热量所加热的热水作为能源塔冬季除霜的喷淋水（喷淋后的水直接排放不再回收）。 进行方案的技术经济比较

14、时，所选机组的特性很重要，在厂家无法提供数据时，只有进行推算。下面是推算的结果。4.2 4.2 能源塔热泵冷热水机组和水源热泵热水机组的初选及推算特性能源塔热泵冷热水机组和水源热泵热水机组的初选及推算特性4.2.1 选用仿清华同方活塞式水源热泵机组GHP600 型机组的能源塔热泵冷热水机组2台，对其特性进行推算，其结果如表4.1 A、B。不冻液初温不冻液初温1518202325273032不冻液终温不冻液终温2023252830323537制冷制冷%10910610210098969492kW667.1648.7624.2612599.8587.5575.3563.0输入功输入功率率%9194

15、99100103107113117kW111.02114.68120.78122125.66130.54137.86142.74能效比能效比EER%6.015.665.175.024.774.504.17 3.94注：注：1）制冷时，冷凝器的冷却水（即不冻液）温升取）制冷时，冷凝器的冷却水（即不冻液）温升取5；空调冷水温度取；空调冷水温度取7。 2）本机组的特性为推算值。）本机组的特性为推算值。表4.1 A 能源塔热泵冷热水机组GHP600 型的推算特性(制冷时) 不冻液初温不冻液初温-10-5025101520不冻液终温不冻液终温-15-10-5-3051015制热制热%3245576270

16、85100115kW224315399434490595700805输入输入功率功率%83.2786.6289.9791.1793.3296.67100103.35kW142.39 148.12 153.85 155.90 159.58 165.31171176.73性能性能系数系数COP%1.572.132.592.783.073.604.094.55表4.1 B 能源塔热泵冷热水机组GHP600 型的推算特性(制热时)注：注：1）制热时，蒸发器的水源（即不冻液）温降取）制热时，蒸发器的水源（即不冻液）温降取5；冷凝器出口；冷凝器出口热水温度取热水温度取50。 2）本机组的特性为推算值。）本

17、机组的特性为推算值。4.2.2选用仿清华同方水源热泵机组TFS-SSR1280型机组的水源热泵热水机组2台，对其特性进行推算，结果见表4.2： 热源水（不冻液）初温-50251015202530热源水（不冻液）终温-10-5-30510152025制热量%264552637485100104110kW13.5423.0426.6632.0837.8643.6451.253.1856.35吸热量%73140536781100105112kW2.9412.3615.9521.3427.0532.7740.2742.1945.29输 入 功率kW10.6010.6810.7010.7410.8110

18、.8710.9310.9911.06性能系数COPH%1.282.162.492.993.504.014.684.845.09 表4.2 水源热泵热水机组的推算特性（热水出口温度为50时）4.3水蓄冷（热）的设计计算水蓄冷（热）的设计计算4.3.1本设计采用分量蓄冷（热）的方案，空调冷负荷日逐时变化值和空调热负荷日逐时变化值可见表3.2和表3.3。本例中,充分利用夜间8小时的低谷电，开启冷热水机组，除供应该时段内的空调冷热负荷外，机组富余的制冷（热）量，通过水蓄能手段蓄存起来供负荷高峰时段用。从表3.2及表3.3可知，夏季日总冷负荷 20079千瓦小时，冬季日总热负荷 18601千瓦小时机组平

19、均小时负荷为 夏季冷负荷 20079/24=827千瓦 冬季热负荷 18601/24=775千瓦已初选清华同方活塞式水源热泵机组GHP600 型机组二台其额定制冷量 612千瓦额定制热量 700千瓦输入功率 122/171千瓦该机组在夏季不冻液平均温度为23时，机组的出力是额定值的100%，因而夏季可选用2台机组运行。在冬季不冻液平均温度为2时，机组的制热量仅为额定值的62%,2台全开，小时的制热量为4342=868千瓦，但采用水蓄热的运行模式，仍可用2台运行。 钟点数24/0123456789101112占满负荷的%50505050505054546876798290kW5825825825

20、825825826286287918849199541047运行工况及机组出力kW开2台机组水源温度为23时6122=1214千瓦，进行水蓄冷开一台机组水源温度为23时612千瓦，水蓄冷池补冷蓄冷量kW632632632632632632586586-179-272-307-342-435钟点数1314151617181920212223占满负荷的%9510010010090908682656055kW1105116311631163104710471000954756698640运行工况及机组出力kW开一台机组水源温度为23时612千瓦，水蓄冷池补冷开2台蓄冷量kW-493-551-551-

21、551-435-435-388-342-144-865744.3.2蓄冷量的计算，见表4.3及表4.4. 表4.3夏季日蓄冷量计算表。从表格可知，夜间23时至早晨8时2台机组9小时全开，可蓄冷量 5538kW；早晨8点至夜晚23点15小时只开一台机组，但需要补充冷量 5511kW，蓄冷与补冷量基本相等，因此可采用分量蓄冷来降低夏季空调机组的运行费用。蓄冷量中“负号值”为补冷量钟点数24/0123456789101112占 满 负 荷的%10010010010010010090858080707060kW930930930930930930837791744744651651558运行时段及工况

22、2台机组24小时运行机组出力kW冬季平均不冻液温度2，推算机组的实际制热量为额定值的62%，开2台机组则为700*2*0.62=868kW蓄热量kW-62-62-62-62-62-623177124124217217310钟点数1314151617181920212223占满负荷的%5050507080809095100100100kW465465465651744744837884930930930运行时段及工况2台机组24小时运行机组出力kW冬季平均不冻液温度2，推算机组的实际制热量为额定值的62%，开2台机组则为700*2*0.62=868kW蓄热量kW40340340321712412

23、431-16-62-62-62 表4.4冬季日补热量计算表从上表可知，如果2台机组24小时运行，欠缺的热量为 636千瓦小时，可蓄的热量为2808千瓦小时，多余的热量为2172千瓦小时，可解决制取生活热水用的部分热量。 4.3.3 蓄冷水池的计算可蓄冷量为5538千瓦小时，可蓄热量2808千瓦小时。采用冷热水槽，以最大蓄热量计算。蓄热水温差取10。蓄冷水池体积量为V = ( 3 6 0 0 QSt) ( t Cp R O M V) = (36005538)(1010004.18680.900.95)=527.63立方米式中 QSt - 蓄能量,千瓦小时;t 温度差 一般取10;-水的密度 ,取

24、1000kg/m3;Cp-水的比热容，取4.1868kJ/kg.；ROM-蓄能水槽完善度,取0.95;V-蓄能水槽体积利用率,取0.95;设计取500立方米的消防水池，周围全部要保温处理。 4.4 机组过冷热回收的计算机组过冷热回收的计算4.4.1 能源塔热泵冷热水机组的过冷热的回收GHP600 型机组的额定制冷量 612千瓦；额定制热量 700千瓦；输入功率 122/171千瓦；制冷工况 冷水 12/7 冷却水（不冻液） 23/28；制热工况 热水 40/45 热源水（不冻液） 2/-3。夏季工况：经计算，液氟的过冷度为8时,增加的单位制冷量为2.47 Kcal/kg；增加的制冷量百分数10

25、6.685%；回收的过冷热为40.91kW。冬季工况：液氟的过冷度为18时,增加的单位吸热量为5.83 Kcal/kg；回收的过冷热为59.58kW；液氟的过冷度为18时,增加的吸热量百分数117.83%；增加的制热量百分数为113.73%.4.2 水源热泵热水机组的过冷热的回收TFS-SSR1280型水源热泵热水机组其额定制冷量44.2千瓦；额定制热量 51.2千瓦；输入功率 10.93千瓦；制热工况 热水侧（用户侧）温升5 水源水 20/15；热水出口温度 50， 热源水（不冻液） 2/-3夏季工况：采用蓄冷水池的冷水为水源水，工况为12/7,机组内部氟利昂22循环的各状态点的参数为蒸发温

26、度3、冷凝温度55，液氟的过冷度为15。经计算：液氟的过冷度为15时,增加的单位吸热量（制冷量）为5.50 Kcal/kg；回收的过冷热为5.39kW；液氟的过冷度为15时,增加的吸热量百分数37.22/31.72=1.1734=117.34%；液氟的过冷度为15时,增加的制热量百分数46.50/41.00=1.1341=113.41%。过渡季工况：采用能源塔的不冻液为水源，过渡季不冻液的工况为12.5/7.5，机组内部氟利昂22循环的各状态点的参数为蒸发温度3、冷凝温度55，液氟的过冷度为15时,增加的单位吸热量（制冷量）为5.50 Kcal/kg；回收的过冷热为5.39kW；液氟的过冷度为

27、15时,增加的吸热量百分数117.34%；液氟的过冷度为15时,增加的制热量百分数113.41%。冬季工况：采用能源塔系统的不冻液为热源时，其工况为2/-3机组内部氟利昂22循环的各状态点的参数为蒸发温度-5、冷凝温度55、液氟的过冷度为15。经计算，该工况下理论制热量 为315 kW；总吸热量 为278 kW。液氟的过冷度为15时,增加的单位吸热量（制冷量）为5.50 Kcal/kg；回收的过冷热为3.58KW；液氟的过冷度为15时,增加的吸热量百分数117.78%；液氟的过冷度为15时,增加的制热量百分数113.41%。4.5 能源塔冬季结霜量和融霜热的计算能源塔冬季结霜量和融霜热的计算本

28、计算的目的是用机组回收的过冷热所产生的温水是否足以去除能源塔冬季的结霜量。据一般资料介绍，当空气相对湿度大于50%、空气干球温度在-17左右时，空气最容易结霜；研究发现，空气干球温度在-55范围、相对湿度在85%时，结霜最为严重。本计算设定通过能源塔的湿空气为-1/-6，相对湿度为73%，计算其结霜量和融霜热，并考察冬季开2台热泵机组时，其回收的过冷热所产生的热水是否足以拿来融霜。4.5.1结霜工况下机组过冷热的回收量计算所选的GHP600 型机组的制冷工况 冷水 12/7 冷却水（不冻液） 25/30制热工况 热水 40/45 热源水（不冻液） 2/-3冬季，设机组的氟利昂22的蒸发温度为-

29、15；(蒸发，相变) 机组氟利昂22循环的冷凝温度取为50； 过冷水的初温/终温5/20； 喷淋水的初温/终温 20/5。 此时，各状态点的参数为蒸发温度-15、冷凝温度50、液氟的过冷度为18。液氟的过冷度为18时,增加的单位吸热量（制冷量）为5.83 Kcal/kg；回收的过冷热为Qgl=qoGxh=5.836379=37187 Kcal/h=43.24kW。4.5.2 能源塔结霜量和融霜热的计算1.求通过能源塔的湿空气质量流量和体积流量设能源塔进出空气的状态为 -1、73%- -6、73%（降温、减湿、结霜）此时能源塔管内不冻液的温升为-10-5（逆流，升温）此时湿空气的饱和水蒸气分压

30、5.61 hPa-3.67 hPa (湿空气的含湿量d=622Pq/(P-Pq)=622Pqb/(1013Pqb)式中 Pq-某温度下湿空气中的水蒸气的分压力，hPa; P当地的大气压，一般为1013hPa。 相对湿度= Pq/ Pqb； Pq= Pqb）其空气的绝对湿度为 d1=2.525g/kg - d2=1.6494g/kg（注：（注：湿空气的含湿量按下式计算：湿空气的含湿量按下式计算：d=622Pq/(P-d=622Pq/(P-PqPq)=622)=622Pqb/(1013Pqb)式中式中 Pq-某温度下湿空气中的水蒸气的分压力，某温度下湿空气中的水蒸气的分压力，hPa; P P当地的

31、大气压，一般为当地的大气压，一般为1013hPa。 相对湿度相对湿度= Pq/ Pqb； Pq= Pqb）求进出风状态的湿空气焓 h1=1.01t10.001d1(25001.84t1) =1.01(-1)0.001(2.525)25001.84(-1) =5.30kJ/kg=1.2654Kcal/kg h2=1.01t20.001d2(25001.84t2) =1.01(-6)0.001(1.6494)25001.84(-6) = -1.9547kJ/kg= -0.46687Kcal/kg为从空气中吸取278kW的热量，求能源塔通过的湿空气量 Gair= Qo/(h1h2)=1.052788

32、60/(1.26540.46687) =278860/1.73227=138015kg/h湿空气在-1-6时的值为1.308能源塔通过的湿空气体积量 Vair= Gair/=138015/1.308=105516m3/h2.结霜量计算 Mfr = Gair（d1d2）/(1d1) = 1380153（0.0025250.0016494）/(10.002525) =117.873=353.61kg 式中 -步进量，即化霜间隔的时段，取3小时。3.化霜热量的计算 QB = Mfr (ts0)800.5(0tB)= 353.61 (50)800.5(0“-7”) =353.6188.5=31294

33、Kcal=36.39 kW式中 Mfr结霜量，kg； ts化霜终了水的温度，取5； tB结霜层的初温，约比管内不冻液进口温度高3。取-7； 80每公斤霜的融解热，Kcal/kg； 0.50的冰（霜）的平均比热，Kcal/kg.。考虑到热损失5%后，实际所需的融霜热为1.0536.39 kW=38.21 kW计算证明：开1台主机1小时可回收的过冷热为43.24 kW，已足以融化1台能源塔在-1-6进出湿空气3小时的结霜量，其实际所需的融霜热为1.0536.39 kW=38.21 kW。4.5.3化霜水温度和喷淋量的计算化霜水来自机组过冷热回收的贮热水箱，设初温为20，用于化霜喷淋后水温下降15，

34、终温为5时，化霜喷淋水量为 Gpl= 1.05QB 860/151000= 1.0536.39 860/15000=2.19t化霜时间间隔取为3小时，设每次化霜喷淋时间取为10分钟，喷淋化霜的效率取为95%，则实际化霜喷淋水量为2.19/0.95=2.31t。要求10分钟喷淋2.31吨化霜水。则化霜泵的小时流量为2.3160/10=13.86t/h。 冬季2台机组全开过冷热的回收量 43.242=86.48 kW，能源塔进出空气的状态为 -1、73%- -6、73%的3小时结霜量353.61kg2=707.22kg，融霜热为38.21 kW2=76.42kW。融霜水量为2.31t2=4.62t

35、,融霜水泵的流量为27.72吨/小时。 4.6 工程设备选择计算工程设备选择计算 见表4.5。 表4.5 方案1的设备表序号产品名称规格型号单位数量产地或品牌备注1 水源热泵冷热水机组GHP600 型活塞式水源热泵机组额定制冷量 612千瓦额定制热量 700千瓦输入功率 122/171千瓦制冷工况 冷水 14/7 水源水 20/30制热工况 热水 42/52 水源水 16/9台2清华同方可由原有的水冷冷水机组改装加能量转换装置和节能器各一套。要求水源部分（即不冻液）的工作范围 制冷时 10-40； 制热时 -10-252能源塔排热量750千瓦吸热量612千瓦风机输入功率 11千瓦喷淋泵输入功率

36、2千瓦（自带，暂定）座2利用江苏制冷技术协会专利产品2台主机采用2台能源塔吸热或排热3水源热泵热水机组TFS-SSR1280型制冷量44.2kW制热量51.2kW额定输入功率10.93kW台2清华同方可由原有的水冷冷水机组改装加能量转换装置和节能利用能源塔不冻液或蓄热水池水为热源额定热水温度504空调冷热水循环泵流量 100立方米/小时；扬程 30米；功率 11千瓦。 KQL80-160（I）A台32开1备5空调冷热水一次泵流量 100立方米/小时；扬程 20米；功率 11千瓦。 KQL80-160（I）B台32开1备6冷却水循环泵（不冻液泵）流量 125立方米/小时； 扬程 25米 功率 1

37、5千瓦。 KQL100-160台32开1备7水源热泵热水循环加热泵流量 30立方米/小时； 扬程 20 米 功率 3千瓦。 KQL50-160（I）B台21开1备8生活热水供水泵流量 9立方米/小时； 扬程 20 米 功率 1.5千瓦。 KQL40-125（I）台21开1备表4.5 方案1的设备表(续）9生活热水循环回水泵流量 5立方米/小时； 扬程 15 米 功率 0.75千瓦。 KQL25-125台21开1备10生活热水蓄热水箱15立方米座2不锈钢内壳,保温，水箱内1组辅助电加热器，电功率50千瓦。11蓄能水池（蓄能能力按冬季最大日蓄热量计）容积500立方米座1利用消防水池改造，须保温夏季

38、蓄存416冷水；过渡季常温蓄水，水温按15.5度计冬季蓄热水，水温354512过冷热回收贮热箱容积 4立方米个1不锈钢内壳,保温13冬季除霜喷液泵（兼过冷热回收泵）流量 30立方米/小时； 扬程 25米 功率 4千瓦。 KQL50-160（I）A台1冬季需除霜时间隙运行14热水机组水源泵（应用蓄能水池的冷热水）流量 30立方米/小时； 扬程 20 米 功率3千瓦。 KQL50-160(I)B台21开1备15空调水系统膨胀水箱容积 0.8立方米个116不冻液膨胀罐S-5001Mpa/120容积 0.5立方米个1Reflex“瑞福莱”适用于防冻液含量达50%的系统17系统电气控制柜总强电容量500

39、kW辅助用电 100kW个1表4.5 方案1的设备表(续）图4.1 利用能源塔和太阳能为热源的制冷、供热和生活热水联合系统能源塔及热泵机组流程局部放大水源热泵热水部分流程局部放大能源转换装置及节能器局部放大表4.6 水蓄能空调冷热水系统的运行工况4.7工程能耗计算工程能耗计算 见表4.7。 表4.7 方案1能耗计算表项目名称夏季（138天）春秋季（122天）冬季（105天）备注类别名称单位空调全年总耗电能源塔及机组季节平均冷热源（不冻液）温度度2312.52夏季138天总供冷量2770902千瓦小时冬季105天总供热量1638105千瓦小时机组EER、COP5.02-2.78日平均负荷（日24

40、小时运行）千瓦20079-15601季节总制冷（热）量度20079138=2770902-15601105=1638105热水机组季节回收制冷量千瓦1381088/（51.22）37.222=109148-实际季节总制冷（热）量度2770902-109148=2661754-15601105=1638105过冷增加的制冷（热）的百分比%106.685113.73季节机组总耗电量度26617545.02106.685%=497005-16381052.78113.73%=518110水泵总运行容量千瓦78-78功率因数%0.75-0.75季节水泵总耗电量度193752-147420 合计度690

41、7570665530全年空调耗电度1356287每千瓦制冷耗电度690757/2770902=0.2493制冷能效比4.011每千瓦制热耗电度665530/1638105=0.4063制热能效比2.46热水全年总耗电水源热泵热水机组上水温度2415.57每日供热水36吨全年共13140吨(50)*1当全部采用不冻液为热源时*2仅计热水循环加热泵、热水供水泵、热水回水泵及热水热泵水源泵季节需热量度150195176191189000平均热源温度*1度12（用蓄冷水池水）12.5（用不冻液）30（用水池水）热水机组的COP-3.7043.7555.09机组季节耗电量度150195/3.704=40

42、549176191/3.755=46922189000/5.09=37132机组运行小时小时150195/（40.1722）=1869176191/（40.752）=2162189000/（56.352）=1677功率因数%0.750.750.75热泵部分水泵耗电度60.751869=841160.752162=972960.751677=7547热水供应部分2.250.7516138=37262.250.7516122=32942.250.7516105=2835季节水泵总耗电量度121371302310382热水机组加水泵的季节耗电度526865994547514全年热水总用电量度1601

43、45全年热水总需能量度515386每吨热水耗电度16014513140=12.19每千瓦热水量耗电度160145/515386=0.3107制热水能效比3.218空调加热水总能耗度1356287+160145=1516432总输出能量度 2007913815601105150195176191189000=4924393冷热量折电量总输入/输出比4924393/1516432=3.25年运行费用元15164320.80=1213146以0.80元/度计表4.7 方案1能耗计算表（续） 5.5.设计（方案二）说明设计（方案二）说明 采用传统的水冷冷水机组加燃油锅炉为三用系统的冷热源。夏季4.5个

44、月，采用传统的水冷冷水机组制取空调冷热水；春秋季4个月，空调机组停止；冬季3.5个月，采用传统的锅炉加汽水换热器为空调和生活热水的热源。该系统的流程图见图5.1。其设备选择的型号和数量见表5.1。图5.1 传统的水冷冷水机组加锅炉的三用系统序号产品名称规格型号单位数量产地或品牌备注1 水冷冷水机组YEWS170SC50C型螺杆式冷水机组额定制冷量 598千瓦输入功率 125千瓦制冷工况 冷水 12/7 102吨/小时冷却水30/35 126吨/小时台2约克2冷却塔处理量300吨/小时风机输入功率 11千瓦座1良机3燃气锅炉WNS2型卧式蒸气燃气锅炉蒸气量2吨/小时相当发热量 120万大卡/小时

45、设备总用电功率7.5千瓦天然气耗量170立方米/小时台1双良4空调冷热水循环泵流量 100立方米/小时；扬程 30米；功率 11千瓦。 KQL80-160（I）A台3凯泉2开1备表5.1 方案2的设备表表5.1 方案2的设备表（续）5空调冷却水循环泵流量 130立方米/小时；扬程 25米；功率 15千瓦。 KQL80-160（I）B台3凯泉2开1备6空调用汽水换热器FK1.05-60/50型浮动盘管-孔板汽水热交换器蒸气耗量1.58吨/小时热水流量100吨/小时座1三元7热水用汽水换热器 FK9-60/10型浮动盘管-孔板汽水热交换器蒸气耗量0.88吨/小时生活热水流量9吨/小时台1三元8生活

46、热水循环泵流量 9立方米/小时； 扬程 20 米 功率 1.5千瓦。 KQL40-125（I）台21开1备9空调水系统膨胀水箱容积 0.8立方米个110系统电气控制柜总强电容量350kW 个1项目名称夏季（138天）春秋季（122天）冬季（105天）备注类别名称单位空调全年总耗电冷水机组季节平均气温和湿球温度度25.1/22.6414.06/11.664.1/2.03夏季138天总供冷量2770902千瓦小时冬季105天总供热量1638105千瓦小时季节平均自来水温度度2415.57冷却水初温与终温度30/35-机组COP4.3（按节能标准）-燃气锅炉0.85日平均负荷（日24小时运行）千瓦2

47、0079-15601日耗电（能）量千瓦4670-156010.850.95=19320季节总制冷（热）量度20079138=2770902-15601105=1638105季节机组总耗电量度4670138=644460-19320105=2028613水泵总运行容量千瓦63-29.5功率因数%0.75-0.75季节水泵总耗电量度630.7524138=156492-29.50.7524105=55755合计度80095202084368全年空调耗电（能）度2885320每千瓦制冷耗电度800952/2770902=0.289制冷能效比3.460每千瓦制热耗能度2084368/1638105=1

48、.272制热能效比0.786 表5.2 方案2能耗计算表热水全年总耗电（能）汽水热交换器上水温度2415.57每日供热水36吨全年共13140吨(50)季节需热量度150195176191189000汽水热交换器的热效率-0.950.950.95机组季节耗能量度1501950.850.95=1860001761910.850.95=2181931890000.850.95=234056季节热水泵电耗部分度1.50.7524138=37261.50.7524122=32941.50.7524105=2835合计度189726221487236891全年热水总用能量度648104全年热水总需能量度

49、515386每吨热水耗能度64810413140=49.32每吨热水耗天然气立方米49.328608500=5每千瓦制热耗电度1.258制热水能效比-0.795空调加热水总能耗度2783889+648104=3431993总输出能量度 2007913815601105150195176191189000=4924393冷热量折电量总输入/输出比4924393/3431993=1.435年运行费用总用电量度80095255755372632942835=866562以0.80元/度计电费元8665620.80=693250总用气量立方米2028613+186000+218193+234056=2

50、66686226668628608500=269824气费元2698243=809471总年运行费用元1502721表5.2 方案2能耗计算表（续）6.6.设计（方案三）说明设计（方案三）说明 采用具有热回收功能的水源热泵冷热水机组加水箱辅助电加热器为冷热源。冷热源可来自土壤源、地下水，或江河湖海的水源。夏季4.5个月，用具有热回收功能的水源热泵机组全部制冷（从蒸发器出冷水）从冷凝器1部分热回收出热水，冷凝器2仍用水源水排热。春秋季4个月，空调系统停用。水源机组减负荷专制生活热水（机组改为制热工况，蓄热水箱来的温水通过冷凝器1、2吸热出热水，蒸发器吸收水源水的热量），空调水部分停用；冬季3.5

51、个月（包括低气温的15天），具有热回收功能的水源热泵机组冷凝器1、2主要制空调用45热水（从热回收器出热水），空调制热量不足时，采用空调辅助电加热器；生活热水，则通过水箱内电加热器加热。具有热回收功能的水源热泵机组选用R22为工质。该系统的流程图见图6.1。图6.1 水源热泵加电辅助加热的制冷、供热和生活热水联合系统表6.1 方案3的设备表序号产品名称规格型号单位数量产地或品牌备注1 部分热回收的水源热泵冷热水机组PSRHH1501-D-ST型螺杆式水源热泵机组额定制冷量 595.6千瓦额定制热量 637.6千瓦输入功率 102/138千瓦制冷工况 冷水 12/7 水源水 15/30制热工况

52、热水 40/45 水源水 15/6热回收热回收量 108千瓦热水 40/45台2克莱门特2水源泵流量 50立方米/小时；扬程 30米；功率 7.5千瓦。KQL80-200B座32开1备3空调冷热水循环泵流量 100立方米/小时；扬程 30米；功率 11千瓦。 KQL80-160（I）A台32开1备4热水循环加热泵流量 20立方米/小时；扬程 25米；功率 3千瓦。 KQL50-160（I）B台32开1备5生活热水供水泵流量 9立方米/小时； 扬程 20 米 功率 1.5千瓦。 KQL40-125（I）台21开1备6生活热水循环回水泵流量 5立方米/小时； 扬程 15 米 功率 0.75千瓦。

53、KQL25-125台21开1备7生活热水蓄热水箱20立方米座2不锈钢内壳,保温，水箱内7 组 电 加 热 器 ， 电 功 率750=350千瓦。保证机组不用时，全部用电加热供9吨/小时热水（50）8空调水辅助电加热器 DR-50台2必要时开启9空调水系统膨胀水箱容积 0.8立方米个110系统电气控制柜总强电容量800kW辅助用电 100kW个1表6.1 方案3的设备表（续）项目名称夏季（138天）春秋季（122天）冬季（105天）备注类别名称单位空调全年总耗电冷热水热泵机组季节平均气温和湿球温度度25.1/22.6414.06/11.664.1/2.03夏季138天总供冷量2770902千瓦小

54、时冬季105天总供热量1638105千瓦小时季节平均自来水温度度2415.57冷却(水源)水初温与终温度25/3015/1010/5机组COP595.60.928/102.51.039=5.19-637.60.8/1381.02=3.62日平均负荷（日24小时运行）千瓦20079-15601日耗电（能）量千瓦3869-4310季节总制冷（热）量度20079138=2770902-15601105=1638105季节机组总耗电量度3869138=533892-4310105=452515水泵总运行容量千瓦37-37功率因数%0.75-0.75季节水泵总耗电量度370.7524138=91908-

55、370.7524105=69930合计度6258000522445全年空调耗电（能）度1148245每千瓦制冷耗电度625800/2770902=0.2258制冷能效比4.428每千瓦制热耗能度522445/1638105=0.319制热能效比 3.135表6.2 方案3能耗计算表热水全年总耗电（能）热泵机组加电加热器上水温度2415.57每日供热水36吨全年共13140吨(50)季节需热量度150195176191189000电加热器的热效率-0.950.950.95热泵机组制热效率-637.60.97/1381.04=4.31-机组季节耗能量度01761914.310.95=4303118

56、90000.95=198947季节热水泵电耗部分度8.250.7524138=2049323.250.7524122=510578.250.7524105=15593合计度2049394088214540全年热水总用能量度329121全年热水总需能量度515386每吨热水耗能度32912113140=25.05每千瓦制热耗电度0.639制热水能效比-1.566空调加热水总能耗度1148245+329121=1477366总输出能量度 2007913815601105150195176191189000=4924393冷热量折电量总输入/输出比4924393/1477366=3.333年运行费用

57、总用电量度1477366以0.80元/度计电费元14773660.80=1181893总年运行费用元1181893以上计算中未考虑水源部分的设备费用和运行费用，认为水源(冷却)水是免费供给的。表6.2 方案3能耗计算表（续）7.7.设计（方案四）说明设计（方案四）说明 采用具有热回收功能的风冷热泵冷热水机组加电锅炉（或水箱电加热器）为冷热源。夏季4.5个月，具有热回收功能的机组制冷部分热回收制取生活热水；春秋季4个月，空调机组停止，用电锅炉制热水；冬季3.5个月，空调机组主要制空调用45热水，有时可利用空调制热多余的热来热回收制生活热水，生活热水热量大部分依靠电加热。空调热回收机组选用R134

58、a为工质。该系统的流程图见图7.1。其设备选择的型号和数量见表7.1。图7.1 利用部分热回收空气源热泵加电加热的制冷、供热和生活热水联合系统序号产品名称规格型号单位数量产地或品牌备注1 部分热回收的风冷热泵冷热水机组RECS-D-2422型螺杆式空气源热泵机组额定制冷量 581千瓦额定制热量 623.7千瓦输入功率 154/151.5千瓦部分热回收量137.4千瓦风机功率 2.1千瓦台2克莱门特制冷工况 冷水 12/7 冷水流量 103.7立方米/小时 环境温度 35制热工况 热水 40/45 热水流量 124.7立方米/小时 环境温度 7部分热回收水流量 23.6立方米/小时2空调冷热水循

59、环泵流量 100立方米/小时；扬程 30米；功率 11千瓦。 KQL80-160（I）A台3凯泉2开1备3循环加热泵流量 25立方米/小时； 扬程 20米 功率 3千瓦。 KQL65-125台32开1备4生活热水蓄热水箱20立方米座1不锈钢内壳,保温，水箱内7组电加热器，电功率750=350千瓦。保证机组不用时，全部用电加热供9吨/小时热水（50）5生活热水供水泵流量 9立方米/小时； 扬程 20 米 功率 1.5千瓦。 KQL40-125（I）台21开1备6生活热水循环回水泵流量 5立方米/小时； 扬程 15 米 功率 0.75千瓦。 KQL25-125台21开1备7空调水系统膨胀水箱容积

60、0.8立方米个18空调水辅助电加热器 DR-50台2必要时开启9系统电气控制柜总强电容量500kW辅助用电 100kW个1表7.1 方案4的设备表项目名称夏季（138天）春秋季（122天）冬季（105天）备注类别名称单位空调全年总耗电风冷热泵冷热水机组季节平均气温和湿球温度度25.1/22.6414.06/11.664.1/2.03夏季138天总供冷量2770902千瓦小时冬季105天总供热量1638105千瓦小时季节平均自来水温度度2415.57机组COP5811.1045/1540.807=5.1635-623.70.927/151.50.971=3.93日平均负荷（日24小时运行）千瓦2