医院制冷采暖系统节能改造方案

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--------------------------------------------------------------------- 医院制冷采暖系统节能改造方案说明

一、工程现状

本工程原设计为水源热泵系统夏季制冷，冬季供暖，但是由于系统运行后期地下水水量不足，改为夏季采用水源热泵+冷却塔供冷，冬季电热锅炉供暖。现有水源热泵机组435KW 一台，电热锅炉200KW 一台，水源热泵配套冷却塔一台，空调循环泵等辅助设备一套。每年运行费用约为40万元，制冷采暖费用相对较高。

二、系统改造方案

为节省运行费用，设计将水源热泵系统改造为土壤源热泵系统，现有水源热泵机组制冷量435kW ，制热量约400kW 。本工程选择用竖直埋管的形式，初步设计每孔深100m ，双U 形直埋管，采用高密度聚乙烯PE100-De25。冬季每米井深吸热量为40W ，夏季每米井深释热量为50W 。

根据《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005（2009版）

地源热泵系统最大吸热量为：

()[]∑∑∑-+-⨯=水泵释放热量输送过程失热量空调热负荷COP 11r Q

地源热泵系统最大释热量为：

()[]∑∑∑+++⨯=水泵释放热量输送过程得热量空调冷负荷EER 11l Q

因输送过程得失热量和水泵的释放热量较小，并且不易计算，一般取

1.02-1.05的安全系数。

螺杆式地源热泵机组 COP （制热运行时的性能系数）为3.5，EER （制冷运行时的能效比）为5.0，各系统埋管计算如下：

为节约投资，按照冬季运行需求设计热源孔数量，夏季运行不足部分采用冷却塔补充，这样既节约了投资，又可尽量减少原有设备的浪费。初步确定本项目土壤源热泵系统热源孔为78眼，深100米/眼。

根据以上计算，可以估计本改造项目需配置热源井占地面积为：

78×4.0m×4.0m=1248㎡。

另外，系统改造需要配置地埋侧循环水泵及定压补水装置一套。

三、初投资概算

热泵系统改造项目初投资概算如下：

四、运行成本比较

1、土壤源热泵系统运行费用

土壤源热泵系统在使用过程中，随着季节和每天室外温度的变化，系统运行负荷大不同。根据我们的研究，通常20%的时间负荷在100%；50%的时间负荷在50%；30%的时间负荷在25%。因此，运行费用分析条件：夏天运行

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90天，冬季运行120天，每天运行时间16小时，商业用电电价1.0元/度，空调循环水泵运行功率5.5kw，地埋侧循环水泵运行功率7.5kw，机组制冷输入功率83kw，制热输入功率112kw；夏季运行总功率54.2kw，冬季运行总功率69.8kw，分析数据如下：

土壤源热泵系统运行成本分析表

由以上计算得知：采用土壤源热泵系统夏季空调运行费用约6.5万元，冬季供暖运行费用约12.0万元，每年运行费用约18.5万元。

2、现有系统运行费用概算

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现有系统夏季采用水源热泵+冷却塔，运行费用与土壤源热泵系统的夏季运行费用基本相同，仍然按照6.5万元；冬季采用电热锅炉，运行费用计算如下：

200kw×120天×16h/天×1.0元/kwh=38.40万元

每年总运行费用为6.5+38.4=44.9万元

五、结论

热泵系统改造后比改造前节约运行费用26.4万元/年，大约4年的时间即可收回系统改造的成本。

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