地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)講義

貫徹節(jié)能減排政策，建設節(jié)能綠色校園

使用可再生能源空調(diào)系統(tǒng)建筑環(huán)境與設備工程為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策中央空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的形式傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的缺點可再生能源中央空調(diào)系統(tǒng)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)輻射供（冷）暖空調(diào)技術地源熱泵中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)的比較校新辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)初步方案設計經(jīng)濟性分析地源熱泵工程實例建設建環(huán)專業(yè)校內(nèi)實訓基地為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策中央空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀對于大型的辦公建筑和區(qū)域建筑，中央空調(diào)已被廣泛采用。傳統(tǒng)的制冷空調(diào)系統(tǒng)正面臨節(jié)能與環(huán)境、室內(nèi)空氣品質(zhì)惡化、健康安全性（“空調(diào)病”、“非典”）等諸多自身難以克服的問題的挑戰(zhàn)。我國空調(diào)采暖系統(tǒng)的能耗占總能耗30%以上。建筑節(jié)能，特別是空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，是世界各國普遍關注的問題。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策中央空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀推進建筑節(jié)能減排，建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，是中國政府的戰(zhàn)略決策。貫徹國家節(jié)能減排的政策，建設綠色節(jié)能校園。使用可再生能源空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)能耗，是建設綠色節(jié)能校園的重要措施。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的形式中央空調(diào)系統(tǒng)主要由兩部分組成：冷熱源、空調(diào)末端裝置。冷熱源：電驅(qū)動水冷制冷機組+冷卻塔+鍋爐電驅(qū)動風冷熱泵冷熱水機組熱驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機組+冷卻塔+鍋爐熱驅(qū)動直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組空調(diào)末端：風機盤管+新風空調(diào)系統(tǒng)全空氣管道送風空調(diào)系統(tǒng)為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的缺點1、空調(diào)系統(tǒng)能耗大，電驅(qū)動冷水機組耗電量大，運行費用高2、熱驅(qū)動溴化鋰吸收式機組本身并不節(jié)能，且需要油或天然氣，投資大，隨著能源價格的上漲，運行費用進一步升高3、需要在建筑頂部設置冷卻塔，有振動和噪音，對建筑物的結(jié)構(gòu)不利，且易產(chǎn)生軍團菌為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的缺點4、同樣的空調(diào)負荷下，制冷機組裝機容量大，機組設備初投資高5、采用風冷熱泵機組，省去了冷卻塔，但運行效率低，能耗大，機組在屋頂?shù)忍幣懦隼淠裏幔纬闪藷釐u效應，不利于建筑物外環(huán)境6、消耗不可再生能源（電、煤、氣、油），間接造成對環(huán)境的污染為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策可再生能源中央空調(diào)系統(tǒng)用于建筑物空調(diào)系統(tǒng)的可再生能源有空氣低位熱能（空氣源熱泵）、水源熱泵、地源熱泵、太陽能空調(diào)制冷等。與使用煤、氣、油、電等常規(guī)能源相比，具有清潔、高效、節(jié)能的特點，利用空氣、水或者土壤熱能的空調(diào)系統(tǒng)目前正在中國的空調(diào)市場上興起。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策可再生能源中央空調(diào)系統(tǒng)北京市：選用熱泵供熱制冷系統(tǒng)的建設項目，可獲北京市政府一次性補助。北京市境內(nèi)的各類建設項目供熱制冷系統(tǒng)選用熱泵系統(tǒng)的，按建筑面積補助標準為：地下（表）水源熱泵35元/平方米，地源熱泵和再生水源熱泵50元/平方米。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)地源熱泵空調(diào)是一種利用淺層地熱資源，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)技術。由于全年地溫波動小，相對室外溫度冬暖夏涼，因此地熱可分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即冬季從土壤或者水中采集熱量，供室內(nèi)采暖；夏季從土壤或水中采集冷量，把室內(nèi)多余熱量取出釋放出去。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢1.技術成熟：本系統(tǒng)在北歐、北美已普遍應用近30年，技術成熟、可靠，近年來在中國也得到廣泛推廣應用。2.運行節(jié)能：土壤源熱泵夏季冷凝溫度比風冷熱泵低。冬季利用地下土壤熱量供熱比風冷熱泵COP(能效比)值高出40%左右，運行費用可降低30-40%。3.運行安全可靠：基本不受環(huán)境氣溫的影響，系統(tǒng)簡單，省去冷卻塔等部件的維護工作，可穩(wěn)定持續(xù)地供冷供熱。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢4.利于環(huán)保：系統(tǒng)全部為閉式循環(huán)，不會造成地下水的污染；即無直燃機的二氧化碳排放，又無風冷機的噪音污染，運行安靜、占地面積小，布置靈活，不影響建筑外觀。5.一機多用：既可制冷又可制熱，還可供應生活熱水。6.土壤源熱泵機組放置在封閉機房內(nèi)，機組噪聲和機組的檢修對住戶干擾最少。7.使建筑物成為環(huán)保型低消耗建筑，符合國際發(fā)展趨勢。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策輻射供（冷）暖空調(diào)技術輻射供冷是以輻射換熱為主要傳熱機制，通過設置在頂板或地板或墻壁的冷水盤管與非盤管表面及人體進行輻射和對流換熱處理室內(nèi)的冷負荷，將熱交換功能從建筑物空氣的通風功能中解耦出來，使人體獲得更好的熱舒適度，且可以同時滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)的需求，避免使用大量的循環(huán)空氣。其優(yōu)點主要有：節(jié)能、降低峰值能耗、良好的熱舒適度、無吹風感、極大改善室內(nèi)空氣品質(zhì)（可采用全新風運行）、節(jié)省建筑空間、簡單有效的區(qū)域控制等。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策輻射供（冷）暖空調(diào)技術在歐洲的德國、瑞士等國家，新建建筑中有80％采用了輻射供冷（暖）技術。最近幾年，開始在我國得到應用。在國外，以輻射供冷為核心的熱濕獨立處理空調(diào)系統(tǒng)已成為當今空調(diào)領域最受人關注的技術之一。美國商務部(U.S.DepartmentofCommerce)和國家技術信息部（NationalTechnicalInformationService)聯(lián)合進行的一項關于商業(yè)建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的報告中，從55個節(jié)能技術中選出了15個最有應用前景的節(jié)能技術，其中輻射供冷、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)等均位列這15個技術之中。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策地源熱泵中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)的比較1項目地源熱泵中央空調(diào)溴化鋰吸收式直燃機組水冷機組+燃油(氣)熱水鍋爐水冷機組+電熱鍋爐占地面積機房占地面積小可設在地下室機房占用建筑面積，冷卻塔占用屋頂面積儲油設備需要占地面積須冷凍站和鍋爐房，冷卻塔占用屋頂面積，儲油設備需要占地面積須冷凍站和鍋爐房，冷卻塔占用屋頂面積需要較大的電負荷設備壽命機組20年,室外地埋管50年10年冷水機組20年燃油鍋爐10年冷水機組20年，電鍋爐15年水資源消耗量只利用地下水的熱量，不消耗水資源冷卻水循環(huán)量的2%冬季供熱的排污補水冷卻水循環(huán)量的2%冬季鍋爐的排污補水冷卻水循環(huán)量的2%冬季鍋爐的排污補水為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策項目地源熱泵中央空調(diào)溴化鋰吸收式直燃機組水冷機組+燃油(氣)熱水鍋爐水冷機組+電熱鍋爐驅(qū)動能源方式電能能源利用系數(shù)為3.8-4.5燃油或燃氣能源利用系數(shù)80%夏季:電能利用系數(shù)為3.5-3.8,冬季燃油或燃氣80%夏季：電能利用系數(shù)為3.5-3.8冬季90%環(huán)境保護無燃燒污染,水資源不和制冷劑接觸,水沒有污染有燃燒污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷卻塔)有燃燒污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷卻塔)無燃燒污染，夏季有一定的噪音和水霉菌污染（冷卻塔）備注一套機組和人員，運行維護簡單機房需要設置自動安全報警系統(tǒng)需要設置兩套機組和人員，運行維護復雜鍋爐房需要設置自動安全報警裝置需要設置兩套機組和人員，運行維護復雜地源熱泵中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)的比較2為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策校新辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)

初步方案設計空調(diào)形式：采用土壤源熱泵空調(diào)主機+風機盤管（或輻射地板+置換通風系統(tǒng)），夏季回水所含熱量部分用以加熱生活用水，部分熱量通過地下?lián)Q熱器散入地下，冬季由主機抽取地下熱量來制取空調(diào)采暖用和生活用熱水。該系統(tǒng)同時解決了空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源，代表了目前空調(diào)行業(yè)的先進水準，可為用戶創(chuàng)造優(yōu)異的室內(nèi)空氣環(huán)境。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策校新辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)

初步方案設計系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由土壤熱泵空調(diào)機組、室內(nèi)末端設備和地下埋管換熱器系統(tǒng)三部分組成，夏季回水所含熱量部分用以加熱生活用水，部分通過地下?lián)Q熱器散入地下；冬季由主機抽取地下熱量來加熱生活用水。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策校新辦公樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)

初步方案設計埋管形式：采用的是深層土壤(垂直埋管)形式。深層土壤(垂直埋管)形式埋管深度約100~160米左右，熱源穩(wěn)定且置于土壤中進行封閉式熱交換而不抽取地下水，對地下水無污染。室內(nèi)末端:可采用傳統(tǒng)的風機盤管系統(tǒng)，也可采用輻射頂板（地板）+置換通風系統(tǒng)。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策地源熱泵與常規(guī)空調(diào)投資費用比較冷熱源方式及序號地源熱泵冷水機組與燃氣鍋爐配套直燃式溴化鋰冷熱水機組冷熱水機組（元/kw·冷量）600～800560～700950～1300燃氣鍋爐（元/kW·熱量）

400～520

冷卻塔（元/kW·冷量）無40～60地下鉆孔及埋管（元/kW）800～1400無機房水泵、管道、控制等基本相同(20～40元/m2)建筑物空調(diào)末端基本相同（100～160元/m2）初投資概算比較(冷指標100W/m2)初投資（元/m2空調(diào)面積）340280280為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策地源熱泵與常規(guī)空調(diào)運行費用比較冷熱源方式地源熱泵冷水機組與燃氣鍋爐配套直燃式溴化鋰冷熱水機組季節(jié)夏季冬季夏季冬季冬、夏兩季能源形式電電天然氣天然氣輕柴油單位kW·hkW·hm3m3升價格（元）0.50.52.02.03.0效率4.83.53.80.88

0.880.85能源費用（元/m2·季）6.6148.2922.5437.0448.3機房運行費用（/m2·季）4.5元/m2·兩季冷卻塔運行費用無2元/m2.季全年運行費合計（元/m2）25.137.3343.5454.8費用比例11.491.732.18為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策經(jīng)濟性分析按10000m2空調(diào)面積計算，使用壽命均考慮20年

地源熱泵系統(tǒng)冷水機組+鍋爐直燃式溴化鋰冷熱水機組初投資（萬元）340280280年運行費用（萬元）25.137.3343.54靜態(tài)投資回收期（年）4.93.25為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策地源熱泵工程實例廣州市大學城地源熱泵空調(diào)工程●

項目特點：教學樓、辦公樓，制冷為主，取暖為輔●

項目規(guī)模：總建筑面積52000平方米●

總冷負荷：2045冷噸●

項目預算：1474萬元人民幣●

項目概況：分期建設。第一期為6000平方米教學樓，制冷面積為3250平方米，地源熱泵48臺，水量每小時38噸，循環(huán)水量每小時113噸，總造價243萬元，平均造價405元/建筑平米。●

運行效果：室外氣溫32.3℃有太陽照射，在一間坐滿53人的150平方米語音室內(nèi)，開機10分鐘后室溫為30℃，開機30分鐘后，室溫23.6℃，以后保持在這個溫度。機組配備為5冷噸的一臺，3冷噸的一臺，兩臺熱泵總功率為6.29KW。為專業(yè)建設發(fā)展建言，為節(jié)能綠色校園獻策結(jié)合學?，F(xiàn)有條件

建設建環(huán)專業(yè)校內(nèi)實訓基地建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)是我校于2002年首次招生的新專業(yè)，實驗室建設比較薄弱建環(huán)專業(yè)已經(jīng)成為涉及國計民生的重要學科世界上每年50％的竣工面積在中國人民對舒適健康建筑環(huán)境的要求不斷提高建筑節(jié)能成為國家的大政方針充分利用校內(nèi)基礎建設條件，在校新辦公樓建筑中，使用地源熱泵這一節(jié)能空調(diào)技術，在滿足新辦公樓空調(diào)功能的同時，