地能热泵系统方案模板

1、*项目恒有源地能热泵环境系统设计方案 恒有源科技发展集团有限公司2013年*月*日编号：HYY-0724工程项目：*项目建筑规模： *m2设计范围：冬季供暖、夏季制冷、生活热水一、 工程概况*工程位于北京怀柔区雁栖湖生态发展示范区，由5000人主会议厅、宴会厅、媒体厅、餐厅、辅助用房等组成，总建筑面积约* m2。为了响应国家节能减排的号召，加强生态文明建设，按建设国际一流高端会展中心的要求，打造国内能耗最低的会议会展中心，首选浅层地能作为建筑物供暖（冷）替代能源，实现使用区域零污染，零排放，为北京市的雾霾治理作出应有的贡献，迎接G20会议的召开。根据建筑功能，分别考虑会议期间全部使用、日常时间

2、部分使用、会议后期综合利用等因素，方案采用恒有源地能热泵环境系统满足该建筑冬季供暖、夏季制冷、日常提供生活热水的需要。二、恒有源地能热泵环境系统1、恒有源地能热泵环境系统简介恒有源地能热泵环境系统首选浅层地能作为建筑供暖替代能源，经地能热泵机组的工作而改变温度，进而实现对建筑物的冬季供暖、夏季制冷、日常提供生活热水。恒有源地能热泵环境系统由三部分组成：能量采集系统、能量提升系统、能量释放系统。能量采集系统为核心，就如同锅炉系统中煤、燃气、油等燃料。能量采集系统以单井循环换热地能采集井技术为核心，采集浅层地能。能量提升系统利用地能热泵，提升低位能量。能量释放系统利用末端装置，冬季供暖、夏季制冷、

3、日常提供生活热水。恒有源地能热泵环境系统可实现系统与大地之间的换热，利用大地岩土层中的可再生浅层地能。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，与室外气温相比是冬暖夏凉，因此恒有源地能热泵环境系统可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。在热泵机组中消耗1kW的电能可以得到4kW以上的热量，即能效比大于4，是一种可持续发展的替代能源技术。2008年12月恒有源地能热泵环境系统获得全国工商联颁发的科技进步一等奖。2010年10月，在北京市节能环保促进会主持召的“恒有源科技发展有限公司在京运行七年以上的恒有源地能热泵环境系统专家评审会”上，专家组对恒有源地能热泵环境系统给予了充分肯定

4、。2、单井循环换热地能采集井技术简介单井循环换热地能采集井技术是一项我国原创的先进的适用于多种地质条件的浅层地能采集技术。它以循环水为介质采集浅层地下的温度低于25C的热能。不消耗也不污染地下水，对地下水是安全的。单井循环换热地能采集井按结构分为两类：有蓄能颗粒采集井和无蓄能颗粒采集井，如图1、图2所示。 图1 图2有蓄能颗粒采集井（箭头表示水流方向） 无蓄能颗粒采集井（箭头表示水流方向） 有蓄能颗粒采集井在井壁（内径为 D ）和井管（外径为 d ）之间依次有阻水层、隔离膜、蓄能颗粒（包括上、下分隔板）等。循环水由置于井管底部负压区的潜水泵抽出，进入热泵机组放热或吸热后，由热泵机组返回进入蓄能

5、颗粒的上部正压区内。水流在有蓄能颗粒的环形空间内向下流动至负压区，透过井管下部的花管部份进入井管，再由潜水泵抽出。水流在有蓄能颗粒的环形空间由上向下的运动的过程中实现热交换。无蓄能颗粒采集井的井管与井壁紧密接触。在井管的上部和下部分别装有上密封装置和下密封装置。循环水由置于井管底部负压区的潜水泵抽出，进入热泵机组放热或吸热后，由热泵机组返回进入井管上部的正压区，通过花管流出井外与周围岩土体进行热交换后，通过井管下部的花管进入井管内再由潜水泵抽出。水流在由正压区流到负压区的过程中实现与井周围岩土体的热交换。2012年12月，由恒有源科技发展有限公司参编的北京市地方标准单井循环换热地能采集井工程技

6、术规范（DB11/T935-2013）被北京市质量技术监督局批准发布。2013年1月，国家发改委环资司就单井循环换热地能采集井技术进行调研，并上报国务院要求给予重要支持。3、恒有源地能热泵环境系统技术优势1）、利用可再生能源恒有源地能热泵环境系统的主要能量（约75%）取自浅层地下，是间接使用太阳能；使用这一系统，将使建筑总能耗的50%以上来自可再生能源。2）、初始投资少恒有源地能热泵环境系统初始投资比同样满足供暖、制冷和生活热水要求的其他系统组合低20%-30%。3）、运行费用低恒有源地能热泵环境系统采暖用电是电锅炉的1/4，制冷用电低于分体空调的1/2。4）、保护水资源恒有源地能热泵环境系统

7、以单井循环换热地能采集井技术为核心彻底免除了传统能量采集过程中对地下水的破坏和污染；不需要冷却塔，杜绝冷却水消耗。5）、使用区域零污染使用区域不排放任何气态、液态、固态污染物；不产生热污染及噪声污染。6）、运行安全可靠恒有源地能热泵环境系统运行过程无燃烧，不产生高温、高压气体或液体，不结垢，使用寿命长。4、恒有源地能热泵环境系统推广应用到目前为止，恒有源地能热泵环境系统已推广应用了800多项工程，总计建筑面积1000万平方米，地域辐射到拉萨。建筑类型包括：政府办公大楼、商业写字楼、住宅楼、大型商场、学校、展览馆、档案馆、体育馆、游泳馆、部队营房、公寓、别墅、宾馆、幼儿园、敬老院、银行、医院、工

8、业厂房、景观水池等。三、设计依据1、规范标准单井循环换热地能采集井工程技术规范 DB11/T935-2013地源热泵系统工程技术规范 GB50366-2005民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736-2012通风与空调工程施工质量验收规范 GB502432002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 GB502422002制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范GB502742010供配电系统设计规范 GB500522009民用建筑电气设计规范 JGJ 1620082、设计院提供的资料 总平面图 建筑平面图 冷热负荷四、设计冷热负荷方案的冷热负荷按面积热指标估算。1、总热负荷确定

9、Qr1 = Fq/1000 式中：F供暖面积（） q供暖平均热指标（w/ ）2、总冷负荷确定Qr1 = Fq/1000 式中：F制冷面积（） q制冷平均冷指标（w/ ）3、冷、热负荷计算：根据相关文件及建筑平面图，参照全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调动力分册），类比我公司前期承接且已运行的类似工程项目的冷热负荷，根据本建筑物结构类型、各部位使用功能、冬季、夏季室外设计参数以及室内设计参数进行热工计算如下：序号建筑类型面积（m2）冷指标（W/ m2）热指标（W/ m2）冷负荷（KW）热负荷（KW）1综合116309070942814根据设计院提供的资料:1、冬季供暖峰值热负荷5800kW，

10、基础热负荷3265kW，内区冷负荷1150kW；2、夏季空调供冷峰值冷负荷6500kW；3、 常年热水负荷约为900kW。 五、恒有源地能热泵环境系统设计方案恒有源地能热泵环境系统由三部分组成：能量采集系统、能量提升系统、能量释放系统。能量采集系统以浅层地能采集装置为核心，就如同锅炉系统中煤、燃气、油等燃料。能量采集系统以单井循环换热系统为核心，采集浅层低温地热能。能量提升系统利用地源热泵，提升低位能量。能量释放系统利用末端装置，冬季供暖、夏季制冷。恒有源地能热泵环境系统原理示意图（一）能量采集系统1、能量采集系统选择能量采集系统是一切热泵类制热系统的关键部份。系统所需要的热量主要由它来供给。

11、能量采集装置主要由恒有源地能采集井、潜水泵等组成。恒有源地能采集井按结构分为两类：有蓄能颗粒采集井和无蓄能颗粒采集井，根据本工程地质条件，设计选用有/无蓄能颗粒采集井。有蓄能颗粒采集井在井壁（内径为 D ）和井管（外径为 d ）之间依次有阻水层、隔离膜、蓄能颗粒（包括上、下分隔板）等。循环水由置于井管底部负压区的潜水泵抽出，进入热泵机组放热或吸热后，由热泵机组返回进入蓄能颗粒的上部正压区内。水流在有蓄能颗粒的环形空间内向下流动至负压区，透过井管下部的花管部份进入井管，再由潜水泵抽出。水流在有蓄能颗粒的环形空间由上向下的运动的过程中实现热交换。地能采集井示意图无蓄能颗粒采集井的井管与井壁紧密接触

12、。在井管的上部和下部分别装有上密封装置和下密封装置。循环水由置于井管底部负压区的潜水泵抽出，进入热泵机组放热或吸热后，由热泵机组返回进入井管上部的正压区，通过花管流出井外与周围岩土体进行热交换后，通过井管下部的花管进入井管内再由潜水泵抽出。水流在由正压区流到负压区的过程中实现与井周围岩土体的热交换。示意图如下：2、地能采集井计算（1）冬季能量采集系统换热量的确定N=Q热=5800=4451kW冬季能量采集井个数的确定S=N/233KW=4451KW/233KW=20（套）（2）生活热水能量采集系统换热量的确定N=Q热=900=691KW冬季能量采集井个数的确定S=N/233KW=691KW/2

13、33KW=3（套）（3）夏季能量采集系统换热量的确定N=Q冷=6500=7726KW夏季能量采集井个数的确定S= N/326.2KW=7715KW/326.2KW=24（套）本工程选用地能采集井26套（备用2套），单口地能采集井冬季换热量为*KW，单口地能采集井夏季换热量为*KW，井深*米，井间距15米。根据项目情况地能采集井设置于东侧及北侧的绿地内，采用暗井方式，成井后井口与普通市政井盖完全相同，保证了其设置不影响整个建筑物的总体布局，并能与周围环境和谐统一。（二）、机房配置由冷热负荷可知，方案能量提升系统选用3台YSSR-700A/2地能热泵机组，冬季供暖时，开启两台机组，夏季制冷时开启三

14、台机组，满足建筑冬季供暖、夏季制冷的要求。YSSR-700A/2地能热泵机组名义工况性能参数如下：(1)制热名义工况：冷水进出口： 15/10，热水进出口：40/45，制热量703kW，输入电功率164.5kW。(2)制冷名义工况：冷冻水进出口：12/7，冷却水进出口：25/30，制冷量675kW，输入电功率126.1kW。YSSR-350A地能热泵机组名义工况性能参数如下：(1)制热名义工况：冷水进出口： 15/10，热水进出口：40/45，制热量348kW，输入电功率80kW。(2)制冷名义工况：冷冻水进出口：12/7，冷却水进出口：25/30，制冷量320kW，输入电功率61kW。2、地

15、源热泵主机特点：1、配件精良德国比泽尔品牌压缩机，保证机组高效运行。世界知名的阀件选型，控制精度高，使用年限长。2、一机多用既可以夏季制冷，又可以冬季供暖的需求。3、节能、环保、品质卓越环保安全机组利用浅层地能，实现供热、制冷；运行过程中没有任何气态、液态和固态污染物排放，是目前具有类似功能设备中环保效果最显著、运行最安全可靠一种。节能高效机组采用独特的双级冷凝器技术，热交换效率高，耗电量少，整机效率高于传统机组20%，在实际使用工况下，机组制冷时的最高性能系数（COP）可达到6.0以上，制热时的性能系数可达4.5以上。采用回收技术后，负荷减小，使用寿命相应延长。运行经济实现一机多能，初始投资

16、低于具有同样功能的其他设备的组合。与普通空调相比，在相同制冷效果的条件下，节省电量50%左右。4、控制系统先进国际知名品牌的专用热泵控制装置，机组具备各种完善的控制功能和安全保护措施，保障机组高效稳定运行。集中监控和远程监控的接口设计、独特的气候补偿控制、人性化的操作界面使用户充分享受到科技节能、舒适环保的双重收益。轻松自如的人机界面，采用先进的微电脑控制器，全中文显示。三级密码保护，防止程序和设定参数被随意更改。配备RS485/RS232通讯接口，可实现用户集中、远程监控和智能升级。高效的系统控制软件，提供供回水温控设定，定时控制、程序管理和水泵联锁控制。采用气候补偿控制，可根据室外气温自动

17、调节供水温度，提高机组效率和季节能效比，实现机组系统运行效率最优化，节能效果显著。 诊断功能强，提供故障报警等多项诊断功能，确保系统高效稳定运行。5、结构特点制热（冷）系统多回路设计，大容量机组采用多台压缩机，每一台压缩机为一个独立的制热（冷）回路。各压缩机之间互不影响，互为备用，即使一台压缩机出现故障，也不影响另一台压缩机的运行，从而提高了机组的可靠性。匹配高效换热管的壳管式蒸发器和冷凝器。采用目前最先进的DAE高效蒸发传热管，管内表面的多头螺旋细肋以及螺旋形突起，使换热系数和换热能力大幅度提高。蒸发器内部结构采用流体优化设计，配置高效均液器，解决了系统制冷工质分配的均匀性问题，换热效率较常

18、规的强化换热器提高5%。机组避震设计，确保机组低噪声、低震动。压缩机的下面设置弹簧或橡胶减振器，减振效率在85%以上，振动传递率小于 0.15，降低机组振动及系统振动，降低机组噪声。6、安全保护功能完备机组具备完善的安全保护措施，如系统高、低压力和超压保护；压缩机缺相、相序、过载和过热保护保护；系统防短路保护、防冻保护、水流保护、喷液等保护。3、定压补水、水处理：采用全自动软水器。、定压补水：用户循环系统采用全自动补水定压装置。设软水箱、补水泵、定压罐等设备组成气压罐闭式定压补水系统，设压力传感器测得系统压力并与设定值比较低点启动补水泵、高点停泵，同时将压力信号送至定压罐上的电动阀及安全阀使其

19、在不同的设定压力下开启，保证系统安全稳定运行。4、管道及保温机房内管道采用焊接钢管，补水及给水管采用热镀锌钢管。机房内所有管道均设保温，水管道保温前表面除锈并刷防锈漆两道，保温后作流向标记，区分管道。5、机房设备明细表序号设备名称设备型号数量输入电功率（kW）设备参数（单台）备注1地能热泵YSSR-350A1制热：80制冷：61制热量：348kW制冷量：320kW供暖制冷2末端循环泵TD80-30/2211流量：60m3/h扬程：32.4m一用一备供暖制冷3末端定压罐DN4501容积为80L4末端补水泵CDL1-420.37流量：0.4m3/h扬程：24m一用一备5全自动软水器BN-2R/AF

20、（T）1流量：1.02.0m3/h单阀单罐系统6软水补水箱9009009001有效容积约0.6 m37潜水泵SJ42-629.2流量：30m3/h扬程：66m成井后校核8配电柜1注：设备具体型号、参数以施工图纸为准。6、机房布置：机房位置：*。供暖：机房无需供暖设施。通风：机房每小时换气次数为6次。给水：机房需流量为*m/h、资用压头为0.2MPa的自来水。排水：机房设置排水沟。7、机房电气：1）、机房设备总功率：*KW，采用*变压器可满足使用要求。2）、自控系统与配置（三）、能量释放系统本项目能量释放系统：项目原设计的空调末端系统商业区域均采用全空气系统，其余需要空调区域为风机盘管加新风系统

21、，由于地能热泵环境系统的供回水参数与原设计的一致，所以原设计的末端系统可以继续使用，不用做任何调整。风机盘管设置三速开关控制，可以单独控制风机盘管启停，使用简洁方便，而且还可以实现每个房间单独控制，达到节能运行的目的。六、运行经济分析恒有源地能热泵环境系统（一）冬季采暖1、采暖热负荷： Qr2562.69 kW2、采暖天数：125天（11月15日3月15日）3、采暖热负荷平均系数： r1= = = 0.726节能运行热负荷平均系数：r2= = = 0.4714、 采暖年热负荷：（1）10小时正常供暖Qy1 nn1Qrr 125102562.690.726=232.56104kWh/季（2）14

22、小时值班供暖Qy2 nn1Qrr 125142562.690.471211.23104kWh/季（3）采暖年热负荷合计QyQy1+ Qy2443.79104kWh/季5、能量提升消耗的电能：Ny1 = =443.79104/4.3=103.21104kWh/季6、能量采集消耗的电能： Ny2 =12510111+1251455.5=23.59104kWh/季7、末端循环泵消耗的电能：Ny3=1251074+1251437=15.73104kWh/季8、年总电能消耗量：Ny= Ny1+ Ny2 + Ny3=（103.21+23.59+15.73）104 =142.53104 kWh/采暖季9、折

23、合每平方米采暖用电量：Np=142.5310428717.43=49.63kWh/m2采暖季10、运行电费： （电价按居民电价0.4883元/ kWh）A=0.76142.53104 kWh=108.32万元/采暖季折合每m2采暖运行费：A1 = Sp1Np =0.7649.63=37.72元/m2采暖季（二）夏季制冷1、冷负荷计算: Ql313kW2、制冷天数：120天3、冷负荷平均系数： l= = = 0.364、年冷负荷：Qy nn1Qll120102640.850.36114.08104 kWh/季5、能量提升消耗的电能：Ny1 = =114.08104/5.3=21.53104kWh

24、/季6、能量采集消耗的电能：Ny2=120111100.36=4.80104kWh/季7、末端循环泵消耗的电能：Ny3 =12074100.36=3.20104kWh/季8、年总电能消耗量：Ny= Ny1+ Ny2 + Ny3=（21.53+4.80+3.20）104 =29.53104 kWh/制冷季9、折合每平方米制冷用电量：Np=29.5310428717.43=10.48kWh/m2制冷季10、运行电费： A=0.7629.53104 kWh=22.44万元/制冷季折合每m2制冷运行费：A1 = Sp1Np =0.7610.48=7.97元/m2制冷季燃气锅炉供暖、中央空调制冷系统（一

25、）、冬季采暖：1、采暖年热负荷：（同恒有源地能热泵环境系统）Qy443.79104kWh/季2、年燃料消耗量：天然气：Qydw=8500kcal/m3=9.89kWh/m3燃烧效率：=0.8B = =443.79104/9.89/0.8=56.09104 m3/采暖季3、燃气年费用：（每立方米天然气按现行市场价q1=2.90元/m3）S1=Bq1=2.9056.09104 =162.66万元/采暖季4、末端循环泵的耗电量：（同恒有源地能热泵环境系统）Ny =15.73104kWh/季S2 = Sp1 Ny =0.7615.73104 =11.95万元/采暖季5、年运行总费用： S =S1+ S2=162.66+11.95=174.61万元/采暖季6、折合每m2采暖运行费A1 = =174.61104/28717.43=60.80元/m2采暖季（二）、夏季制冷：1、冷负荷计算: （同恒有源地能热泵环境系统） Ql114.08104 kWh/季2、制冷机组耗电量：NF=QL/COP=114.08 / 2.5104=45.63104kwh/制冷季3、冷却水泵消耗的电能：Ny2=12060100.