[訓(xùn)練]某生態(tài)住宅小區(qū)水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案的技術(shù)經(jīng)濟分析

1、某生態(tài)住宅小區(qū)水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案的技術(shù)經(jīng)濟分析2010-3-26 11:25【大 中 小】【打印】【我要糾錯】0引言水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種可以利用地球表面淺層水源（如地下水、河流和湖泊），和人工再生水源（工業(yè)廢水、中水、地熱尾水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。水源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位熱能的轉(zhuǎn)移。將水體和地層蓄能作為冬、夏季的供暖熱源和空調(diào)冷源，即在冬季，把水體或地層中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來，釋放到水體和地層中去。水源熱泵系統(tǒng)60年代開始在美國提出之后，經(jīng)過30年不斷改進和發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，

2、其產(chǎn)品已逐漸商品化，迄今已經(jīng)在北美建筑中應(yīng)用了40多年。進入70年代后，這項技術(shù)在日本的推廣應(yīng)用很快。東芝、三菱電機、PMC公司均有水源熱泵產(chǎn)品出售，東京、名古屋、橫濱等城市在70年代初就有很多采用閉式環(huán)路水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工程實例。自80年代以來，我國采用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的建筑也逐年增多。目前，在深圳、上海、北京以及一些中小城市均有工程實例，例如，北京天安大廈、上海錦江第四號樓、西安建國飯店、青島華僑飯店。深圳同貿(mào)大廈、惠州大酒店、泉州大酒店等均采用了閉式環(huán)路水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。但大多數(shù)水源熱泵系統(tǒng)以地下水作為冷熱源，據(jù)報道，目前我國青島建起了以海水為冷熱源的水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，湖南湘潭市政府新

3、大樓里的水源熱泵中央空調(diào)利用市中心區(qū)人工湖地表湖水為冷熱源的水源熱泵系統(tǒng)。水源熱泵因具有“綠色、環(huán)保、節(jié)能”的優(yōu)勢，在我國的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。1崇明生態(tài)住宅小區(qū)概況崇明島是一座具有獨特文化的生態(tài)之島，擁有“水清、土潔、氣凈”優(yōu)越的生態(tài)環(huán)境，是上海地區(qū)唯一的一個國家級生態(tài)示范區(qū)。上海為了探索“健康、舒適、生態(tài)、節(jié)能”的住宅小區(qū)的建設(shè)，實現(xiàn)“節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材、治污”的目標，選擇崇明作為建設(shè)“人與自然和諧發(fā)展”的資源節(jié)約型住宅的示范地。崇明某生態(tài)住宅小區(qū)總規(guī)劃建筑面積93490，其中，住宅建筑48230，原住宅建筑面積10000，住宅戶數(shù)473戶，住宅人數(shù)1514人。2空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案和

4、可行性分析本工程水源熱泵系統(tǒng)原理圖如圖1所示。冬季，工質(zhì)通過板式換熱器從河水中吸收熱量，通過熱泵系統(tǒng)的冷凝器加熱空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)水，向用戶供暖。夏季工質(zhì)通過板式換熱器向河水中排出熱量，通過熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器吸收空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)水的熱量，向用戶供冷。由于冬季江水溫度較低，為了提高換熱效果，直接利用江水和板式換熱器進行換熱。為了得到更低的蒸發(fā)器溫度，工質(zhì)采用乙二醇溶液（加防凍劑等添加劑）。，以換熱器5溫差考慮，則熱泵機組夏季的進水平均溫度不高于33，如果夏季熱泵的冷卻水側(cè)進出口溫差為5，則熱泵機組出水溫度不高于38左右，以換熱器2，以冬季熱泵的冷凍水側(cè)進出口溫差為5，則須在循環(huán)水中添加防凍液?？紤]到長江

5、水易泥沙、水藻等雜質(zhì)含量高，水表面直接與空氣接觸，水體含氧量較高，腐蝕性強，如果將地表水直接供應(yīng)到每臺熱泵機組進行換熱，容易導(dǎo)致熱泵機組壽命的降低，換熱器結(jié)垢而性能下降，嚴重時還會導(dǎo)致管路阻塞，因此不宜將地表水直接供應(yīng)到每臺熱泵機組換熱。因此本工程將長江水和冷凝器或蒸發(fā)器的循環(huán)水之間是用熱交換器分開，熱交換器采取小溫差換熱的方式運行，這樣就可以用廉價的換熱器保護昂貴的水源熱泵機組。綜上所述，根據(jù)崇明向陽住宅小區(qū)所處的地理位置，可利用長江水資源的優(yōu)越條件，選用大型水源熱泵機組作為住宅小區(qū)內(nèi)住宅空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，以長江水作為水源熱泵機組的冷熱源技術(shù)上是可行的。3水源熱泵系統(tǒng)方案技術(shù)經(jīng)濟分析根據(jù)住宅

6、和商業(yè)的負荷情況及小區(qū)的建設(shè)特點，冬、夏季均由水源熱泵機組來承擔空調(diào)負荷，夏季為末端提供712的冷凍水，冬季為末端提供5040的熱水。系統(tǒng)方案經(jīng)濟分析計算初投資和運行費用并常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)（電制冷+燃氣鍋爐）進行分析比較。小區(qū)內(nèi)住宅設(shè)計為節(jié)能建筑，單位建筑面積的冷負荷和熱負荷分別按45W和40W進行概算，系統(tǒng)冷熱負荷概算結(jié)果見表1。水源熱泵機組本方案采用2臺水源熱泵機組（單臺制冷量為1312kW、制熱量1257kW），用于夏季供冷和冬季供熱。主要設(shè)備和初投資選型表如表2。燃氣鍋爐+冷水電制冷機組本方案采用2臺螺桿式冷水機組（單臺制冷量為1406kW），用于夏季供冷，2臺燃氣鍋爐（單臺制熱量為140

7、0kW），用于冬季供熱。主要設(shè)備選型表如表3。年運行費用主要按冬夏兩個季節(jié)計算，夏季運行按照每天運行18小時，運行150天：冬季每天運行18小時，運行90天算。綜合考慮設(shè)備同時使用系數(shù)0.8.本工程上海地區(qū)的電價政策：06：0022：00-0.61元kWh，22：0006：00-0.30元kWh，天然氣2.2元m3，據(jù)此，進行年運行費用分析。其結(jié)果如表4所示。表2水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備選型和初投資表3燃氣鍋爐+冷水電制冷機組主要設(shè)備選型表表4年運行費用分析表通過對兩種空調(diào)方案的初投資及運行費用分析，結(jié)合兩種不同空調(diào)方案的特點，分析結(jié)果如表5表5兩種方案初投資及運行費用比較從以上對兩種方案系統(tǒng)

8、的初投資與運行費用綜合分析結(jié)果得出：初投資水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)冷熱源部分單位建筑面積的初投資為91.23元.常規(guī)空調(diào)空調(diào)系統(tǒng)冷熱源部分單位建筑面積的初投資為71.55元年運行費用和投資回收期：水源熱泵機組單位建筑面積的年運行費用為21.27元，比常規(guī)空調(diào)分別降低23。其投資回收期為4年。水源熱泵空調(diào)方案在投資回收期過后，每年為業(yè)主節(jié)省的運行費用，即為凈利潤。系統(tǒng)按15年運行期考慮，因節(jié)省運行費用而產(chǎn)生的總利潤為334萬元；且水源熱泵系統(tǒng)所需要維護的設(shè)備較少，維護費用更低。4水源熱泵系統(tǒng)對環(huán)境的影響根據(jù)水源熱泵系統(tǒng)的原理可知，本工程水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)對長江水的利用僅限于熱量的提取和轉(zhuǎn)換，并在使用過程中嚴格限制對長江水進行任何的化學(xué)處理，有限的處理也僅限于對其進行過濾、沉淀以及加熱冷卻等物理處理，長江水的成分在整個使用過程中沒有發(fā)生任何變化，因此，水源熱泵系統(tǒng)的運行不會給長江水造成污染。5結(jié)論與建議5.1水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)具有效率高、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點；同時，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成熟，崇明生態(tài)小區(qū)集中空調(diào)系統(tǒng)冷熱源具備利用長江水有利條件，通過技術(shù)經(jīng)濟分析，不僅技術(shù)上可行，經(jīng)濟上也合理。根據(jù)本文所做的概算，水源熱泵的初投資比常規(guī)空調(diào)稍高，但運行費用低，年節(jié)省運行費用約28.54萬元。5.2長江水水源熱泵系