【正文】 方案 1：奧陶系井＋電動(dòng)熱泵調(diào)峰供熱，淺井 (咸水 )＋電動(dòng)熱泵制冷 方案 2：第四季淡水成壓井組＋電動(dòng)熱泵 (一 )奧陶系井供熱＋熱泵供熱，淺井 (咸水 )＋熱泵制冷 1)參數(shù)設(shè)定 某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 27 奧陶系井： H=2300m， t=60℃， G=230t/h，礦化度 打井費(fèi) 1300 元 /米。 地?zé)帷岜媒M合方案 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與熱泵的冷、熱源溫度，熱泵的驅(qū)動(dòng)方式，熱泵的運(yùn)行期長短，冷、熱源水質(zhì)有關(guān)。 第四系淡水承壓井組作為熱泵的冷、熱源，冬季采水取熱，夏季采水制冷，設(shè)備運(yùn)行過程中，僅呈現(xiàn)水溫有所升降，整個(gè)系統(tǒng)封閉回灌，含水層地層壓力沒有變化，不會(huì)造成水質(zhì)污染和地面沉降等環(huán)境問題。每個(gè)井 組由四眼淡水承壓井（ H=250m， H=350m， H=450m，H=630m）組成，井間距為 4m，正方形布置。冬季回灌井水采用空氣冷卻方式降溫儲(chǔ)備到生產(chǎn)井中，以備夏季供冷用。該奧陶系井作為冬季供暖和全年生活熱水供應(yīng)的熱源。預(yù)計(jì)單井產(chǎn)水量為 230m3/h，水溫 60℃。根據(jù)區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)條件和水源熱泵特性，考慮提高熱泵效率及居住區(qū)布井條件，提出如下兩種地?zé)崂妙A(yù)設(shè)方案。空調(diào)系統(tǒng)的冷、熱負(fù)荷由設(shè)在地下熱泵站的水源熱泵機(jī)組提供。現(xiàn)代的預(yù)制保溫管管線損失約為 3%或 ，在采暖季它可能作為一個(gè)常數(shù)?！睹裼媒ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (采暖居住建筑部分 )》中指出， XX 地區(qū)單位建筑面積的建筑物內(nèi)部得熱量為，它像生活熱水一樣在整個(gè)采暖季認(rèn)為是一個(gè)不變的負(fù)荷量。 此外，在繪制熱負(fù)荷延時(shí)曲線時(shí)，還應(yīng)考慮到生活熱水負(fù)荷、日照 熱能、室內(nèi)得熱（人體、照明、烹調(diào)等）、輸配管線的熱損失的影某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 24 響。依據(jù)同時(shí)負(fù)荷系數(shù) SDF=， 某 住宅小區(qū)中央空 調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷詳見下表。下圖是丹麥設(shè)計(jì)公寓式住宅樓區(qū)域供熱系統(tǒng)時(shí)，所使用的同時(shí)供熱系數(shù)曲線。 另外，負(fù)荷量減少的程度取決于民用住宅和公用建筑的比例 ，計(jì)量供熱系統(tǒng)的完善，及用戶習(xí)慣等多方面因素。實(shí)際上，每小時(shí)的需求量從未達(dá)到過理論值。天）； T— 熱水供應(yīng)時(shí)間（ h）； Kh— 小時(shí)變化系數(shù)?！妫? Kh— 小時(shí)變化系數(shù)。 夏季空調(diào)負(fù)荷估算表 建筑類型 建筑面積 (萬 m2) 冷負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo) (W/m2) 總設(shè)計(jì)冷負(fù)荷 (kW) 民用建筑 住宅 38 5092 公共建筑 托幼 90 252 商業(yè) 110 1320 酒店 100 4000 地庫 — — 合計(jì) 10664 設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量 QR=Kh ? ?8 6 4 0 0 lr ttcqm ???? 其中： m— 居住人數(shù)； 某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 22 q— 每人每日熱水用量（ L/人 某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 21 冬季采暖負(fù)荷估算表 建筑類型 建筑面積 (萬 m2) 熱負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo) (W/m2) 總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 (kW) 民用建筑 住宅 38 5092 公共建筑 托幼 65 182 商業(yè) 65 780 酒店 70 2800 地庫 10 50 合計(jì) 8904 2)夏季空調(diào)負(fù)荷 節(jié)能建筑夏季冷負(fù)荷指標(biāo) 建筑 類型 醫(yī)院 托幼 旅館 商店 辦公樓 影劇院 展覽館 大禮堂 體育館 熱指標(biāo) (W/m2) 8090 8090 105125 85100 120160 105135 注： 1. 上述指標(biāo)為總建筑面積的冷負(fù)荷指標(biāo)，建筑物的總建筑面積小于 5000m2時(shí)，取上限值；大于 10000m2時(shí)，取下限值。 1)冬季供熱負(fù)荷 節(jié)能建筑采暖熱負(fù)荷指標(biāo) 建筑 類型 住宅 學(xué)校 辦公 醫(yī)院 托幼 旅館 商店 食堂 餐廳 影劇院 展覽館 大禮堂 體育館 熱指標(biāo) (W/m2) 4570 6080 6580 6070 6575 115140 95115 115160 注： 1. 熱指標(biāo)已包括 5%的管網(wǎng)熱損失在內(nèi)。固還沿用《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》 (暖通空調(diào) 3) 房間冷、熱負(fù)荷的確定 通過計(jì)算單個(gè)空調(diào)房間的冷負(fù)荷值均大于熱負(fù)荷值 (選用空調(diào)末端設(shè)備所需值 )，根據(jù)三步節(jié)能建筑物所推薦的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各傳熱系數(shù)及不同房型及朝向所計(jì)算出的冷負(fù)荷值，加上 3 人的顯熱負(fù)荷及濕負(fù)荷和 3 人的新風(fēng)負(fù)荷，以及 1000w/間的設(shè)備負(fù)荷，即為該房間的總冷負(fù)荷值。但通過對(duì)已有的房型的上機(jī) (計(jì)算機(jī) )計(jì)算，其采暖設(shè)計(jì)實(shí)際平均熱負(fù)荷為38W/m2(因二步節(jié)能及三步節(jié)能的室內(nèi)平均溫度分別為 16℃和 20℃，因此數(shù)值有所提高 )，計(jì)算過程從略。參照《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ1588 估算生活熱水負(fù)荷。因此，按我國現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)程的計(jì)算方法，本項(xiàng)目參考《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 —— 暖通空調(diào)在充分 掌握該小區(qū)地下水資源的情況下，最終確定打井方案。并據(jù)此進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)方案的初步設(shè)計(jì)、初投資和運(yùn)行費(fèi)用的估算，以及進(jìn)行該方案和其他冷、熱源方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析、環(huán)境效益分析和風(fēng)險(xiǎn)分析。工作區(qū)及附近地區(qū)共有地?zé)峋?18 眼，不同熱儲(chǔ) 地?zé)峋當(dāng)?shù)量及基本情況見下表。 ClNa 型，礦化度 5480mg/L，具有強(qiáng)腐蝕性。館陶組含砂礫巖和砂巖，厚 4050m，水溫 4650℃，水量 6080m3/h。沒有對(duì)碳鋼腐蝕的成分存在，完全符合水源某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 16 熱泵空調(diào)系統(tǒng)使用。 某 地處非地?zé)岙惓^(qū)，地溫梯度＜ 3℃ /百米，第四系含水層組水溫最高不過 26℃。 m m，水質(zhì)為 HCO3Na 型，礦化度 ，水溫2325℃，水量 6080m3/h。 Ⅳ組：底板埋深 450m，含有粉砂層，厚 2327m，單位出水率 m m，水質(zhì)為 HCO3Na 型，礦化度 ，水溫 1718℃，水量 6080m3/h。 某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 15 Ⅱ組：底板埋深 250m，含有粉砂層七層，厚 2832m，單位出水率 該區(qū)咸水層底界埋深 70m，其下為淡水承壓含水系統(tǒng)，劃分為四個(gè)含水組?；鶐r之上依次為第三系明化鎮(zhèn)組半膠結(jié)砂、淤泥巖、第四系粉細(xì)砂層。據(jù)統(tǒng)計(jì)， XX 中心城區(qū)現(xiàn)有基巖熱水井 182 眼，供熱面積 452 萬㎡，無論開發(fā)總量還是開發(fā)規(guī)模在全國都是領(lǐng)先的。在二十世紀(jì)八十年代前，開發(fā)利用的地?zé)崴畠?chǔ)層淺，水溫低，用途單一，大部分用于工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)灌溉（占總量 的 73%）。由于地?zé)峁嵴菊嫉孛娣e小、運(yùn)行費(fèi)用低、資源綜合利用率高、資金回收快。所以說， XX 是非常適合應(yīng)用熱泵，特別是水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的地區(qū)。 、 tw39。 tw39。 XX 地區(qū)的地理位置和氣候條件適中，冷熱負(fù)荷比大致相當(dāng)，使用供熱 /制冷型熱泵對(duì)建筑物全年空調(diào)極為有利。若考慮全年空調(diào)，這類地區(qū)的供熱 /制冷型熱泵應(yīng)設(shè)計(jì)成供熱型；在長江流域以及華南地區(qū)則出現(xiàn)相反的情況。為了說明 XX 地區(qū)更適于用熱泵進(jìn)行冬天采暖和夏季空調(diào)，今以空氣 — 空氣供熱 /制冷型電某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 13 動(dòng)熱泵用于某公用建筑為例進(jìn)行分析，熱泵的某些參數(shù)見表（ 21）。和西歐比較則寒暑相差更大，如 XX 與同緯度的 里斯本比較，里斯本一月平均溫度為 ℃，高于 XX15℃，七月份平均溫度℃，低于 XX 約 5℃。 XX 的氣候特征是冬寒夏熱。這些都為熱泵在我國的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)和提供了良好的機(jī)遇。應(yīng)該說，經(jīng)過幾年的推廣應(yīng)用， XX 對(duì)熱泵特別是地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)已基本掌握。 我國的業(yè)內(nèi)人士在學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，不斷地進(jìn)行實(shí)踐，熱泵機(jī)組的一些技術(shù)問題已經(jīng)基本解決。這項(xiàng)技術(shù)已成為荷蘭政府推崇的成熟的環(huán)境保護(hù)技術(shù)之一。至今，該國已完成200 多個(gè)大型的工程項(xiàng)目，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。 荷蘭從事地下水儲(chǔ)能技術(shù)研究和開發(fā)多年，從地質(zhì)勘探、井的設(shè)計(jì)、成井、系統(tǒng)集成到系統(tǒng)的運(yùn)行和監(jiān)控具有一套專用的技術(shù)，從根本上解決了井的堵塞現(xiàn)象，灌抽比達(dá)成 100%，技術(shù)已相當(dāng)成熟。美國水源熱泵工業(yè)已經(jīng)成立了由美國能源環(huán)境研究中心（ Energy amp。 國內(nèi)外水源熱泵的發(fā)展 熱泵空調(diào)系統(tǒng)在國外已普遍應(yīng)用于建筑空調(diào)，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資，可廣泛應(yīng)用于住宅、賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑的采暖和空調(diào)。 5) 一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣 水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用。熱泵的制冷劑，可以采用 R134A、 R407C 和 R410A 等替代工質(zhì)，不會(huì)破壞大氣臭氧層。但在發(fā)電時(shí)，消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。地下水溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性，不存在空氣源熱泵的冬季低溫運(yùn)行效率低、除霜難等問題。水源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量；據(jù)美國環(huán)保署 EPA 估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶 30～ 40％的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。 2) 高效節(jié)能 與鍋爐房和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比，水源熱泵具明顯的節(jié)能優(yōu)勢。這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。 圖 21 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)示意圖 水源熱泵的特點(diǎn) 1) 屬可再生能源利用技術(shù) 水源熱泵是利用了地球水體所儲(chǔ)藏的太陽能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。圖 21 是地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的示意圖。制冷時(shí)，地下水作為冷卻水，流經(jīng)冷凝器，帶走熱量，溫度升高后，排至回水井；某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 9 空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水流經(jīng)蒸發(fā)器，溫度降低后，送至空調(diào)系統(tǒng)的末段裝置（如室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管）。熱泵輸出功率與輸入功率之比稱為熱泵性能系數(shù)，即 COP 值（ Coefficient of Performance ）。其工作原理是，由電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，使工質(zhì)（如 R407）循環(huán)反復(fù)發(fā)生物理相變過程，分別在蒸發(fā)器中氣化吸熱、在冷凝器中液化放熱，使熱量不斷得到交換傳遞，并通過閥門切換使機(jī)組實(shí)現(xiàn)制熱或制冷功能。而水源熱泵又可分為利用江、河、湖、海等的資源地表水源熱泵和利用地下水資源的地下 水源熱泵兩大類。 熱泵技術(shù) 熱泵的概念和工作原理 熱泵空調(diào)是通過消耗一部分高品位能源，高效利用可再生低品位能源的集供熱、制冷為一體的空調(diào)系統(tǒng)。 某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 8 熱泵技術(shù)是一種高效清潔能源供熱技術(shù)，其顯著的節(jié)能環(huán)保特性已逐步被人們所認(rèn)識(shí)。采用燃煤鍋爐供熱、冷水機(jī)組供冷環(huán)保 性差。按照我市現(xiàn)行能源價(jià)格估算，在相同條件下，燃?xì)饣蛉加凸岢杀疽热济哄仩t供熱高二倍以上，電直接供熱成本更是高出三倍以上。 在冷、熱源選擇上，主要考慮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、可操作性、運(yùn)行穩(wěn)定性和本項(xiàng)目著重要求的環(huán)保性。 ? 吸收式制冷型燃?xì)饣蛉加椭比紮C(jī)：采用直燃 機(jī)實(shí)現(xiàn)一機(jī)冬季供熱、夏季供冷。 ? 電供熱 +電制冷：采用電熱鍋爐或電輻射采暖實(shí)現(xiàn)冬季供熱；壓縮式冷水機(jī)組或吸收式溴化鋰制冷機(jī)組實(shí)現(xiàn)夏季供冷。因目前城市熱網(wǎng)規(guī)劃還沒有覆蓋到該小區(qū)，所以 某 小區(qū)要自行建設(shè)冷、熱源。 3）擴(kuò)大高效、清潔供熱技術(shù)的應(yīng)用范圍，鼓勵(lì)電、天然氣、地?zé)岬惹鍧嵞茉垂?，完善供熱體系。 面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)保壓力和供熱需求與供應(yīng)間的突出矛 盾，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)， XX 提出了 “以熱電聯(lián)產(chǎn)為主，區(qū)域鍋爐房為輔，清潔能源供熱作為有效補(bǔ)充” 的發(fā)展城市供熱工作思路，具體內(nèi)容包括： 1）以供熱體制改革為突破口，全面推動(dòng)建筑節(jié)能工作上水平，降低既有和新建建筑的采暖能耗，提高現(xiàn)有供熱系統(tǒng)能效。 發(fā)展 XX 城市供熱的工作思路 以煤為主的供熱能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和小容量燃煤鍋爐居多、熱電聯(lián)產(chǎn)某 園林住宅小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 6 和清潔能源供熱比例較小的供熱現(xiàn)狀 ，是造成冬季采暖期 XX 中心城區(qū)大氣污染嚴(yán)重、空氣質(zhì)量差的主要原因。 需要特別指出的是，為改善 XX 中心城區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，未來幾年將有 662 臺(tái) 14 MW 以下的燃煤鍋爐需要拆除，預(yù)計(jì)減少供熱能力2834MW。 XX 中心城區(qū)供熱普及率已達(dá) %，集中供熱普及率為 %（含地?zé)峋幔? 截止到 2020 年底， XX 中心城 區(qū)現(xiàn)有建筑面積 11147 萬㎡，供熱面積為 8126 萬㎡（含公建和住宅），熱負(fù)荷約為 5363MW。 這樣可以保證項(xiàng)目具有較好的推廣和示范作用。在研究過程中，將堅(jiān)持“以人為本，節(jié)能和環(huán)保優(yōu)先，兼顧技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，適度超前”的原則。 任務(wù)來源 黃林市