水地源低溫風冷水冷螺桿方案比較

1、低溫風冷熱泵、水冷螺桿、水源熱泵、地源熱泵中央空調方案對比清華同方人工環(huán)境有限公司2007年9月30日一、 項目概述本工程建筑總面積約10000m2，建筑功能為公共建筑。二、 設計條件：1. 依據(jù)規(guī)范和圖紙采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范 (GB50019-2003)2. 室外氣象參數(shù)：天津市位置：北緯39°08東徑116°28，海拔3.3米。夏季大氣壓力：1004.8hpa冬季大氣壓力：1026.6hpa夏季室外通風計算干球溫度： 29夏季室外空調計算干球溫度：33.4夏季室外空調計算濕球溫度：26.9冬季室外空調計算干球溫度：-11冬季室外采暖計算干球溫度： -9冬季室外平均

2、風速:2.8M/S夏季室外平均風速:1.9M/S3. 室內設計參數(shù)：名稱冬季室溫夏季室溫相對濕度（夏）相對濕度（冬）新風量備注辦公202555%35%30m3/h·人三、 負荷分析天津屬于冬冷夏熱地區(qū)，夏季需要設置冷源，滿足空調房間的需要；冬季建筑需要提供熱源供熱要設置合理的空調方案，首先需要對天津的氣候條件進行了解，根據(jù)實際的氣象條件，選擇合理、高效的空調冷、熱源方案。圖中顯示，夏季最高溫度在35以下，冬季最低溫度在-12以上，完全適于空氣源熱泵的運行。以上兩個圖表進一步印證了關于空氣源熱泵在本項目使用中的優(yōu)勢。四、 冷熱負荷估算值功能面積 m2冷指標w/m2冷負荷 KW熱指標w/

3、m2熱負荷 KW辦公10000 100 1000 80 800 五、 空調主機方案比較以下分別從主機特點、初投資、運行費用、系統(tǒng)維護等方面對多種可選方案進行比較，以期選擇最佳方案，確定性價比最高的系統(tǒng)形式。目前市場上比較成熟的冷熱源系統(tǒng)解決方案無外乎以下幾種：1. 冷源：A 水冷制冷機組（螺桿機組）；B 低溫空氣源冷水機組；C 水源制冷系統(tǒng)；D 地源制冷系統(tǒng)；2. 熱源：A 市政熱網(wǎng)；B 自建鍋爐房；C 空氣源熱泵系統(tǒng)；D 水源熱泵系統(tǒng)；E 地源熱泵系統(tǒng)；以上諸多系統(tǒng)，在投資、運行費用以及系統(tǒng)維護等方面存在著很大的差別。為了能滿足冬夏兩季的應用，我們把以上各種方式組合成四種合理方案：u 方案一

4、：低溫風冷熱泵中央空調系統(tǒng)方案；u 方案二：水冷機組+集中市政熱網(wǎng)方案；u 方案三：水源熱泵中央空調系統(tǒng)方案；u 方案四：地源熱泵中央空調系統(tǒng)方案；下面對這四種方案分別進行詳細分析，比較其各方面的優(yōu)缺點：* 比較原則：¨ 初投資均為各系統(tǒng)標準報價；¨ 電費統(tǒng)一為0.64元/度；¨ 氣費統(tǒng)一為2.4元/Nm3；¨ 運行時間一致。方案一：低溫風冷熱泵中央空調系統(tǒng)1. 機組特點¨ 系統(tǒng)方面：風冷機與空氣進行換熱，不使用冷卻水系統(tǒng)，省去了冷卻塔、水泵及相應的管道，給設計和施工人員都提供了便利。¨ 場地要求：風冷機組必須放置在屋頂或其他開放的大

5、氣環(huán)境中，不會占用寶貴的建筑面積，節(jié)省機房投資，并將噪音源由室內移到室外。¨ 運行及管理：機組的運行方面，不需設置專門的運行人員，而且風冷機組大多采用多機頭設計，能量調節(jié)十分方便，尤其在非滿負荷運行的情況下，其節(jié)能效果十分明顯。¨ 節(jié)能環(huán)保：從空氣中提取能量，消耗少量電能，就可實現(xiàn)冷暖，最大限度節(jié)約一次性能源。機組運行時無任何排放及污染，綠色環(huán)保。¨ 初投資：機組的初投資方面，相同制冷量的風冷機組價格比水冷機組高30%左右。但從整個系統(tǒng)角度來講，由于水冷機組系統(tǒng)需要配備冷卻塔、冷卻水循環(huán)泵和管路系統(tǒng)等，所以風冷機組系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)的設備投資相差不多。2. 主要設備選

6、型如下序號設備名稱規(guī)格型號設備參數(shù)數(shù)量單位備注1低溫風冷熱泵FS-S-R-D-1000QL=970kw QR=810kwNL=340kw NR=348kw1臺清華同方2空調水循環(huán)泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2臺一用一備3. 運行費用分析根據(jù)負荷分布分析法，運行費用如下表計算：設備名稱運行季節(jié)設備總功率（kw） 運行時間（天）運行時間（小時/天）時間百分數(shù)負荷百分數(shù)用電量（kwh） 總用電量（kwh) 運行費用（元）主機冬季34090104080156672264384211507.2205048960403058752夏季3489010408012

7、0268.8202953.6162362.88205037584403045100.8水泵冬季301201010080345603456027648夏季30901010080259202592020736冬季總運行費用（萬元）19. 9單位面積運行費用（元/m2）19.9夏季總運行費用（萬元）15.27單位面積運行費用（元/m2）15.27全年總運行費用（萬元）35單位面積運行費用（元/m2）35 4. 初投資分析 序號 設備名稱 規(guī)格型號 單價（萬元） 數(shù)量 合計（萬元） 1低溫風冷熱泵FS-S-R-D-10001251125 2 空調機房系統(tǒng)造價40140 7末端工程造價1100.0 8總

8、投資265方案二：水冷機組集中供熱冷熱源方案本方案主機選用水冷機組提供7-12的冷凍水，承擔夏季冷負荷，冬季采用市政熱網(wǎng)通過板換換熱提供60-55的空調熱水，承擔冬季熱負荷。風冷熱泵機組的特點（1） 風冷冷（熱）水機組采用模塊化設計，完全不必設置備用機組，運行過程中電腦自動控制，調節(jié)機組的運行狀態(tài)，使輸出功率與工作環(huán)境的實際利用率相協(xié)調。（2） 模塊化機組的可靠性高，該機組由數(shù)個模塊組成，任何模塊的臨時檢修停運都不會影響整機的正常運行，大大提高了整個空調系統(tǒng)的合理性和可靠性。（3） 機組可任意放置屋頂或地面，沒有機房設施和冷卻水塔系統(tǒng)，不占用有效使用面積。同時安裝施工工作大為簡便。（4） 由于

9、機組在運行過程中是全電腦自動控制，所以日常不需要專業(yè)技術人員管理維護。1. 主要設備選型設備名稱規(guī)格型號主要參數(shù)數(shù)量單位備注水冷機組SLSB1100制冷量：1093KW功率：226KW1臺空調循環(huán)水泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2臺一用一備冷卻水循環(huán)泵DFG200-315（11）B/4/30流量：246m3/h,揚程：24m, 功率：30KW2臺一用一備2. 運行費用分析設備名稱運行季節(jié)設備總功率（kw） 運行時間（天）運行時間（小時/天）時間百分數(shù)負荷百分數(shù)用電/燃氣量kwh（Nm3/h） 總用電量（kwh) 運行費用（元）主機夏季22690104

10、08078105.6131803.2105442.56205024408403029289.6水泵冬季夏季60901010090583205832046656市政熱網(wǎng)冬季26元/平米260000 冬季總運行費用（萬元）26單位面積運行費用（元/m2）26夏季總運行費用（萬元）12.6單位面積運行費用（元/m2）12.6全年總運行費用（萬元）34.2單位面積運行費用（元/m2）34.23. 初投資分析 序號 設備名稱 規(guī)格型號 單價 （萬元） 數(shù)量 合計（萬元） 1冷水機組SLSB1100581臺58 2 空調機房造價403市政接口費120元/m210000平米120 4末端工程造價100.0

11、5總投資318由于天津市市政熱網(wǎng)接口費高的現(xiàn)狀，本方案初投資較高，單位建筑面積采暖費也較高，造成冬季運行費用高。方案三：水源熱泵中央空調方案主機采用水源熱泵機組，夏季提供7-12的冷水，承擔夏季冷負荷并提供生活熱水；冬季提供50-45的熱水，承擔冬季熱負荷。1. 水源熱泵機組特點水源熱泵機組以水為載體，冬季采集來自湖水、河水、地下水及地熱尾水，甚至工業(yè)廢水、污水的低品位熱能，借助熱泵系統(tǒng)，通過消耗部分電能，將所取得的能量供給室內取暖；在夏季把室內的熱量取出，釋放到水中，以達到夏季空調的目的。該機組具有設計標準、選擇優(yōu)良、操作簡便、安全可靠等優(yōu)點。由于水源熱泵技術利用地表水作為空調機組的制冷制熱

12、的源，所以其具有以下優(yōu)點：（1）環(huán)保效益顯著水源熱泵是利用了地表水作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統(tǒng)。供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，使環(huán)境更優(yōu)美。（2） 高效節(jié)能水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12-22，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為18-35，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設計安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶3

13、040的供熱制冷空調的運行費用。（3）運行穩(wěn)定可靠水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠遠小于空氣的變動。是很好的熱泵熱源和空調冷源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。（4）一機多用，應用范圍廣水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。（5） 自動運行水源熱泵機組由于工況穩(wěn)定，所以可以設計簡單的系統(tǒng)，部件較少，機組運行簡單可靠，維護費用低；自動控制程度高，使用壽命長可達到15年以上。當然，水源熱泵也不是十全十美的，其應用也會受到制約。 可利用的水源條件限制水源熱

14、泵理論上可以利用一切的水資源，其實在實際工程中，不同的水資源利用的成本差異是相當大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的水源成為水源熱泵應用的一個關鍵。目前的水源熱泵利用方式中，閉式系統(tǒng)一般成本較高。而開式系統(tǒng)，能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對開式系統(tǒng)，水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。 水層的地理結構的限制對于從地下抽水回灌的使用，必須考慮到使用地的地質的結構，確?？梢栽诮洕鷹l件下打井找到合適的水源，同時還應當考慮當?shù)氐牡刭|和土壤的條件，保證用后尾水的回灌可以實現(xiàn)。 投資的經濟性由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響，水源的基本條件的不同；一次性投資及

15、運行費用會隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說，水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統(tǒng)的空調制冷取暖方式相比，在不同地區(qū)不同需求的條件下，水源熱泵的投資經濟性會有所不同。2. 主要設備選型設備名稱規(guī)格型號主要參數(shù)數(shù)量單位備注水源熱泵機組SGHP1200AQL=1002kw QR=1147kwNL=178kw NR=260kw1臺空調循環(huán)水泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2臺一用一備冷卻水循環(huán)泵DFG200-315（11）B/4/30流量：246m3/h,揚程：24m, 功率：30KW2臺一用一備3. 運行費用分析設備名稱運行季節(jié)設備燃氣量（Nm3

16、/h） 運行時間（天）運行時間（小時/天）時間百分數(shù)負荷百分數(shù)用燃氣/電量Nm3/h(kwh) 總用電（燃氣）量kwh（Nm3/h) 運行費用（元）主機夏季17890104080512648650869206.4205016020403019224冬季2609010408074880126360101088205023400403028080水泵功率夏季30901010080216002160017280冬季30901010080216002160017280冬季總運行費用（萬元）11.84 單位面積運行費用（元/m2）11.84 夏季總運行費用（萬元）8.65 單位面積運行費用（元/m2）8

17、.65 全年總運行費用（萬元）20.49 單位面積運行費用（元/m2）20.49 4. 初投資分析 序號 設備名稱 規(guī)格型號 單價 （萬元） 數(shù)量 合計（萬元） 1水源熱泵機組SGHP1200A86186 2 空調機房報價40 3末端工程造價1004室外打井工程造價90 5總投資316方案四：地源熱泵中央空調方案主機采用地源熱泵機組，夏季提供7-12的冷水，承擔夏季冷負荷并提供生活熱水；冬季提供50-45的熱水，承擔冬季熱負荷。1、地源熱泵系統(tǒng)特點近年來隨著資源和環(huán)境的問題日益嚴重，在滿足人們健康、舒適要求的前提下，合理利用自然資源，保護環(huán)境，減少常規(guī)能源消耗，已成為暖通空調行業(yè)需要面對的一個

18、重要問題。地源熱泵空調系統(tǒng)通過吸收大地（包括土壤、井水、湖泊等）的冷熱量，冬季從大地吸收熱量，夏季從大地吸收冷量，再由熱泵機組向建筑物供冷供熱而實現(xiàn)節(jié)能，是一種利用可再生能源的高效節(jié)能、無污染的既可供暖又可制冷的新型空調系統(tǒng)。 圖21：地源熱泵利用示意圖熱泵的理論起源于十九世紀早期卡諾的著作，1912年在瑞士的蘇黎世成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱泵設備用于供暖，并以此申報專利，這就是早期的水源熱泵系統(tǒng)，也是世界上第一個水源熱泵系統(tǒng)。到20世紀40年代，大型熱泵的數(shù)量已相當可觀。20世紀70年代以來，熱泵工業(yè)進入了黃金時期，世界各國對熱泵的研究工作都十分重視，諸如國際能源機構和歐洲共同體，都

19、制定了大型熱泵發(fā)展計劃，熱泵新技術層出不窮，熱泵的用途也在不斷的開拓，廣泛應用于空調和工業(yè)領域，在能源的節(jié)約和環(huán)境保護方面起著重大的作用。（2）地源熱泵的工作原理 系統(tǒng)通過地源熱泵將環(huán)境中的熱能提取出來對建筑物供暖或者將建筑物中的熱能釋放到環(huán)境中去而實現(xiàn)對建筑物的制冷，夏季可以將富余的熱能存于地層中以備冬用；同樣，冬季可以將富余的冷能貯存于地層以備夏用。這樣，通過利用地層自身的特點實現(xiàn)對建筑物、環(huán)境的能量交換。 在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽-液轉化的循環(huán)。通過蒸發(fā)器內冷媒的蒸發(fā)將由風機盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷凝器內冷媒的冷凝，由水

20、路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉移至地下水或土壤里。在室內熱量不斷轉移至地下的過程中，通過風機盤管，以13以下的冷風的形式為房間供冷。 在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過冷凝器內冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過蒸發(fā)器內冷媒的冷凝，由風機盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內的過程中，以35以上熱風的形式向室內供暖。 系統(tǒng)實際上是指通過將傳統(tǒng)的空調器的冷凝器或蒸發(fā)器延伸至地下，使其與淺層巖土或地下水進行熱交換，或是通過中間介質（如防凍液）

21、作為熱載體，并使中間介質在封閉環(huán)路中通過在淺層巖土中循環(huán)流動，從而實現(xiàn)利用低溫位淺層地能對建筑物內供暖或制冷的一種節(jié)能、環(huán)保型的新能源利用技術。該技術可以充分發(fā)揮淺層地表得儲能儲熱作用，達到環(huán)保、節(jié)能雙重功效，而被譽為“21世紀最有效的空調技術”。2、 主要設備選型設備名稱規(guī)格型號主要參數(shù)數(shù)量單位備注地源熱泵機組SGHP1000LQL=1131kw QR=965kwNL=225kw NR=259kw1臺空調循環(huán)水泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2臺一用一備冷卻水循環(huán)泵DFG200-315（11）B/4/30流量：246m3/h,揚程：24m, 功率：3

22、0KW2臺一用一備3、 運行費用分析設備名稱運行季節(jié)功率kw 運行時間（天）運行時間（小時/天）時間百分數(shù)負荷百分數(shù)用燃氣/電量Nm3/h(kwh) 總用電（燃氣）量kwh（Nm3/h) 運行費用（元）主機夏季225901040806480010935087480205020250403024300冬季2599010408074592125874100699.2205023310403027972水泵功率夏季30901010080216002160017280冬季30901010080216002160017280冬季總運行費用（萬元）11.80 單位面積運行費用（元/m2）11.80 夏季總運行費用（萬元）10.48 單位面積運行費用（元/m2）10.48 全年總運行費用（萬元）22.27 單位面積運行費用（元/m2）22.27 4、 初投資分析 序號 設備名稱 規(guī)格型號 單價 （萬元） 數(shù)量 合計（萬元） 1地源熱泵機組SGHP1000L97197 2