南昌艾溪湖办公楼项目 冷、热源分析比较报告(第一版)_20120410

南昌艾溪湖总部基地办公项目冷、热源分析比较报告（第一版）业主：江西赣铁置业有限公司高新分公司机电顾问：艾奕康咨询（深圳）有限公司上海分公司日期: 2012年04月10日Prepared By Check By Approved by起草人审核人批准人————————————————————————任毅路剑萧秋扬专业负责人项目经理项目总监目录1.0 项目概述 (1)2.0 分析目的 (1)3.0 设计技术指标 (1)3.1室外气象参数 (1)3.2 室内设计参数 (1)3.3 根据现有平面图估算空调及采暖负荷： (2)4.0 空调冷、热源备选可行方案系统简介 (2)4.1 电制冷+燃气锅炉系统 (2)4.2 地源热泵+辅助电制冷系统 (3)4.3 水源热泵系统 (4)5.0 冷、热源系统分析简表 (5)6.0 方案配置： (6)7.0 初投资费用估算： (7)8.0 系统运行费用估算： (7)9.0 投资回收期估算： (8)10.0 结论及建议 (8)1.0项目概述本项目位于江西省南昌市，艾溪湖以东、昌东大道以西，艾溪湖四路以南；总用地45亩。

建筑类型包括住宅，办公和酒店。

其中办公建筑约2万平方米，建筑高度60米。

2.0分析目的本报告针对南昌艾溪湖办公楼空调冷源及采暖热源系统进行分析和比较，供业主决策。

由于本项目定位于低碳、环保和节能的绿色示范建筑，因此结合可持续发展报告的要求，对空调冷源及采暖热源进行对比、分析。

3.0设计技术指标3.1室外气象参数夏季：空调室外计算干球温度35.6℃空调室外计算湿球温度28.3℃通风室外计算温度32.8℃通风室外计算相对湿度61%室外平均风速 2.3m/s大气压力99.867kpa冬季：采暖室外计算干球温度0.8℃空调室外计算干球温度-1.3℃室外空气相对湿度80%通风室外计算温度0.9℃室外平均风速 3.4m/s大气压力101.977kpa3.2 室内设计参数3.3 根据现有平面图估算空调及采暖负荷：4.0空调冷、热源备选可行方案系统简介根据高端办公楼的档次定位及LEED白金、三星绿色建筑提议方案，本项目拟定采用如下三种方案作为集中冷、热源作为备选方案。

方案一电制冷+燃气锅炉系统；方案二地源热泵+辅助电制冷系统；方案三水源热泵系统。

现对以上各系统进行初步表述：4.1电制冷+燃气锅炉系统电制冷系统：制冷机的工作形式有涡旋式、螺杆式和离心式。

其工作原理是使制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压缩、冷凝、节流和蒸发四个主要热力过程的制冷循环。

系统配置冷却塔，冷却塔是利用空气同水的接触（直接或间接）来冷却水的设备。

是以水为循环冷却剂，从系统中吸收热量并排放至大气中，从而降低塔内空气温度，制造冷却水。

此系统消耗电能使热量从低温物体向高温物体转移。

电制冷机组的优点：a)系统成熟、机组设备运行可靠、系统安全性高。

b)冷水机组单机制冷量大，适于大型空调制冷系统。

c)维护管理方便，使用寿命较长。

d)制冷效率高，能耗少。

e)设备初次投资相对较小。

f)制冷量可在15%-100%的范围内进行无级调节，有利于部分负荷时的运行调节。

锅炉的优点：a)系统成熟、机组设备运行可靠、系统安全性高。

b)容量配置灵活，自动程度高。

c)使用寿命较长。

d)可用燃料种类多，可采用燃油/燃气两用燃烧器，方便切换。

e)负荷调节灵活，可适应部分负荷运行。

电制冷机组的缺点：a)存在一定噪音，机房需作消声处理。

b)需要在塔楼屋顶设置冷却塔。

锅炉的缺点：a)需要单独设置锅炉房，且锅炉布置有局限，只能位于地下一层及以上楼层，且须得到消防等相关审批同意。

锅炉房需要远离人员密集区，需要直通室外的疏散楼梯，同事需要设置泄爆口。

b)维护管理要求较高。

c)有高温废气需要排放，锅炉烟囱需要高空排放，占用塔楼面积。

4.2地源热泵+辅助电制冷系统地源热泵系统，通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方，可作为冷源与热源。

地源热泵利用地下土壤巨大的蓄热、蓄冷能力，冬季把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。

是一种以岩土体、地下水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热系统。

一般由地埋管换热器、地源热泵机组和室内空调末端系统三部分组成。

优点：a)可再生性，属于可再生能源。

b)系统COP值高，节能性较好，在寒冷地区和严寒地区供热时节能优势更为显著。

c)环保，与地层只有能量交换，没有质量交换，对环境无污染。

d)系统寿命长，地埋管理论寿命可达50年以上。

e)夏季制冷工况，夏末秋初时期，地源热泵土壤在经夏季加温后，温度上升，使得土壤散热效率降低，节能优势不再明显，此时冷却塔散热效果更佳，因此该时期主要以电制冷冷机作为冷源，以达到使用地源热泵的最佳节能效果。

f)冬季全部采用地源热泵供热可不再设置锅炉房，省去了锅炉房面积，无需设置烟囱。

缺点：a)为保持土壤全年吸收、散失热量平衡，根据本项目负荷估算，按照冬季采暖负荷进行地源热泵设计，夏季负荷不足部分，由电制冷机组补充供应。

b)地埋管占地面积大。

4.3水源热泵系统水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源（如地下水、河流和湖泊）或者是人工再生水源（工业废水、地热尾水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

水源热泵可分为地表水热泵和地下水热泵（即深井回灌式水源热泵）。

本项目中可以考虑的水源热泵为深井回灌式。

深井回灌式水源热泵利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移，将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源，即在冬季，把水体和地层中的热量"取"出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到水体和地层中去。

一般采用一抽两灌方式。

水源热泵一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端散热系统三部分组成。

其中，水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等。

优点：a)属于可再生能源利用技术；b)能效比高，属于节能技术，运行费用低；c)夏季可提供冷水供冷、冬季可提供采暖热水；d)可省去设置冷却塔，与锅炉房。

缺点：e)水井将占用建筑面积较大，根据地域不同，取水与回灌井比例不同，井深60~110m，单井流量60~80m3，夏季供热泵冷却水温度10-14℃，冬季为进水15℃。

水井距离建筑物最少距离10m，井与井之间的间距一般不宜小于30米（与地下水的流向有关）；f)水井数量多，间距大，地下管网必定多而复杂，日后维护管理难度较大；g)完全的回灌很难保证，会造成地下水资源的浪费，严重时会影响建筑的沉降；h)用成井工艺要求严格，若成井质量不好，会带来大量泥沙，需要处理及运输，且会造成此区域地面沉降；i)对水源的要求很高，水量、水质、水温及供水稳定性均会对该系统地运行效果产生很大影响；j)水源系统中的输水管网会消耗一定的能量；k)需要定期对深井进行维护，技术要求高，有相当难度；本项目水源热泵方案分析：水源热泵系统作为冷、热源，虽然是可行的利用自然能源的节能系统，但考虑到使用水源热泵系统需要符合当地水资源管理政策并经过水源主管部门批准，且必须采取可靠的回灌措施，确保置换冷量或热量后的地下水能全部回灌到同一含水层，系统投入运行后，应对抽水量、回灌量、及其水质进行有效的监测，系统维护难度大，我国南方地区很少使用，且由于此系统对地下水影响风险较大，且可能造成地面下陷及水源污染，国家政策目前不再推荐使用此方案作为冷、热源，且大部分省市已禁止使用。

因此，本报告不推荐选择备选方案三作为该项目的冷、热源系统，下文不再提及。

5.0冷、热源系统分析简表6.0方案配置：6.1电制冷+燃气锅炉方案配置6.2地源热泵+辅助电制冷方案配置地源热泵需要有可利用的埋管空间，如道路、绿化地带、基础下位置等，基于本项目地面条件所限，绿地及道路面积均不够埋管，因此只能采用基础下位置埋管，并划分若干组管路，每组管分别连接至地埋管集水器，汇聚为若干主要分支管，这些分支管路分别进入制冷机房，这样设置大大降低因个别管路故障对整个系统造成的影响。

根据业主提供的地勘报告，从地下40米深的岩层报告来看，当地地下水比较丰富，对于地埋管换热条件非常有利，初步评估本项目使用地源热泵的可能性很大，但是尚须增加探测深度，打实验井进行测试，预计井深80米，通过实验井测试报告，最终确定系统可行性。

假设实验井测试报告显示项目用地适合应用地源热泵系统，基于本项目负荷估算，竖向埋地管数量按满足100%热负荷选取，单根4kW，20%预留量。

埋地管约设400根，采用单U管，管径DN32，钻孔深80米，间距4～4.5米，占地面积约为7000平方米。

打井费用依据地质条件不同而变化，通常每个井约为5000～6000元（含管道、钻孔、水泵、施工、回填料等附件综合价格），基础下布管对施工质量要求十分严格，需要具备实际项目经验的施工队进行施工。

Array * 项目方案设计前，应预先进行实验井测试，测试结果决定系统设计的可行性。

7.0初投资费用估算：1. 按建筑面积20000平方米计算。

2. 表格数据为市场咨询参考价格，仅供参考，精确数据分析由专业造价顾问提供。

8.0系统运行费用估算：计算依据：根据本项目负荷估算各系统设备容量、用电量。

1）根据江西省销售电价标准，1-10千伏，商业用电电价1.058元/度，高峰段15：00～21：00 130%；低谷段23：00～5：00 70%；平段6：00～14：00 100%。

2）燃气计算依据：天然气热值为8000大卡，天然气价格为每立方米3.68元。

3）假设南昌全年供冷时间6-10月，工作时间共110天；4）方案二，地源热泵承担每年6-9月冷负荷，工作时间共88天；辅助冷水机组承担9-10月冷负荷，工作时间共44天。

5）南昌采暖季时间12-2月，工作时间共66天。

9.0投资回收期估算：10.0结论及建议根据以上数据比较分析，得出以下结论：常规电制冷与燃气锅炉系统作为冷、热源投资费用较低，系统稳定，但运行费用较高。

地源热泵配备辅助电制冷系统作为冷、热源初投资费用较高，但是运行费用节省，且利用天然土壤进行换热，夏季放热，冬季吸热，系统配置考虑了夏季与冬季土壤的热量得失平衡，是节能环保的系统。

同时，采用该系统配置，是本项目取得LEED白金奖及三星级绿色建筑认证的重要得分点，是较好的选择。

综合上述研究内容，我司认为采用地源热泵+辅助电制冷系统更为符合本项目定位，是优选方案。

但需要满足如下前提条件：a. 在现有地勘报告的基础上仍必须于地源热泵系统设计之前打测试井，获得地下80米项目范围内的地质、地下水条件及土壤换热能力等详细参数; b. 需选择具有底板以下埋管经验的专业地源热泵施工单位进行施工，以确保打孔布管的成功率，保证系统可以长期稳定运行。