牛舍水源热泵项目方案设计案例

一、工程概况

本工程为水源热泵中央空调工程。 方案设计采用美国汇中水源热泵中央空调系统，满足建筑物的冬季供暖、夏季制冷的需求，末端采用风机盘管。提供生活热水。

二、水源热泵中央空调系统介绍

水源热泵技术是一种利用浅层地下水中的能量作为能源的高效节能，零污染，低运行成本的既可供暖又可制冷的新型热泵技术。它高效、节能、环保，有利于可持续发展。水源热泵技术利用地下的地表水、地下水温相对稳定的特性，通过电能驱动，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的热量转移到地下土壤或地下水中，达到制冷的目的。水源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷，是一种有效地利用能源的方式。 中国许多地方各级政府把发展水源热泵作为发展本地经济的一个契机。北京市自1999年起，进行地热供暖示范工程及低温地热能梯级利用技术研究，取得重大成果。为办好本届奥运会，北京市主管部门和科研部门全力合作，相继进行了一些先进技术研究，国内外专家提出以地/水源热泵为代表的清洁能源符合“绿色奥运、科技奥运”的宗旨，应当在奥运工程建设中推广、使用，会议形成倡议书递交北京市政府和奥运会组委会，受到有关方面的高度重视，后详细研究及考核，将地/水源热泵中央空调作为2008年北京奥运会指定选用的中央空调型式。水源热泵技术在很大程度上为国家节省能源，缓解电荒，同时也为用户节省了大量的运行费用。 为进一步优化北京市能源结构，提高能源利用效率，加强和规范热泵系统的管理，促进城市的可持续发展，市发展改革委、市规划委、市建委、市市政管委、市科委、市财政局、市水务局、市国土局和市环保局共同研究制定了《关于发展热泵系统的指导意见》（京发改〔2006〕839号）， 指导意见中提出了对建筑中选用水源热泵空调系统的项目给予一定的经济补助，补助标准为：地下（表）水源热泵35元/平方米，地源热泵和再生水源热泵50元/平方米。

三、水源热泵性能特点介绍

水源热泵与常规空调技术相比有着无可比拟的优势。 （1）利用可再生能源：属可再生能源利用技术

水源热泵从常温地表水（地下水）中吸热或向其排热，利用的是可再生的清洁能源，可持续使用。 （2）高效节能，运行费用低：属经济有效的节能技术

水源热泵的冷热源温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得水源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，水源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。在制热制冷时，输入1KW的电量可以得到5KW以上的制冷制热量。运行费用每年每平方米仅为22——36元，比常规中央空调系统低40%左右。 （3）节水省地：1）以地下水为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染。2）省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观 （4）环境效益显著 该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，在供热时，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色 环保产品。 (5) 运行安全稳定，可靠性高：水源热泵系统在运行中无燃烧设备，因此不可能产生二氧化碳、一氧化碳之类的废气，也不存在丙烷气体，因而也不会有发生爆炸的危险，使用安全。燃油、燃气锅炉供暖，其燃烧产物对居住环境污染极重，影响人们的生命健康。由于土壤深处温度非常恒定，主机吸热或放热不受外界气候影响，运行工况非常稳定，优于其它空调设备。不存在空气源热泵供热不足，甚至不能制热的问题。整个系统的维护费用也较锅炉－制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。维修量极少，折旧费和维修费也都大大地低于传统空调。

四、设计依据

1. 甲方空调使用功能及使用要求； 2. 甲方末端系统设计冷热负荷要求； 3. 美国汇中水源热泵冷热源系统技术参数及相关配置； 4. 《北京市室外气象参数》（1998版）； 5. 《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）； 6. 《通风与空调工程施工及验收规范》（GB50243-2002）； 7. 《公共建筑节能设计标准》（DBJ 01-621-2005）； 8. 其它相关国家规范规定。

五、气象条件及设计参数

室外设计计算参数见表5-1：

表5-1、室外设计计算参数
№	项 目	参 数	№	项 目	参 数
1	地 名	北京	8	室外计算 相对湿度 （％）	冬季空调	45
2	台站 位置	北纬	39°48′	最热月月平均	78
东经	116°28′	夏季通风	64
海拔（m）	31.2	9	室外风速 （m/s）	冬季平均	2.8
3	大气压力 （mbar）	冬季	1020.4	夏季平均	1.9
夏季	998.6	10	最多风向 及其频率 （％）	冬季	风向	C	N	NNW
4	年平均温度（℃）	11.4	频率（%）	19	13	13
5	室外计算 干球温度 （℃）	冬季	采暖	-9	夏季	风向	C	N
空调	-12	频率（%）	24	9
通风	-5	全年	风向	C	N
夏季	通风	30	频率（%）	20	10
空调	33.2	11	最大冻土深度（cm）	85
空调日平均	28.6	12	极端最低温度（℃）	-27.4
平均日较差	8.8	13	极端最高温度（℃）	40.6
6	夏季空调室外计算湿球温度（℃）	26.4	14	采暖期时间	129
7	最热月平均温度（℃）	25.8	15	统计年份	1951～1980

六、美国汇中水源热泵中央空调系统能源利用方案及分析

6.1、本空调方案选用水源热泵中央空调系统，同时作为整个建筑的冬季热源、夏季冷源。 6.2、在进行空调系统方案设计时，遵循节能、舒适、容量调节方便、噪音低、振动小、，便于独立计费、控制，不破坏建筑外观及室内装修的原则。 6.3、整个空调系统方案设计理念： 在空调系统选型上，严格按照国家规范配置，同时参考多方资料，选用美国汇中水源热泵机组。经过详细计算，办公区域空调主机选用SSR-600一台，额定制冷量为57KW，额定制冷功率为14.2KW；额定制热量为63KW，额定制热功率为15.6KW。生活区域空调主机选用SSR-800一台，额定制冷量为78KW，额定制冷功率为20KW；额定制热量为84KW，额定制热功率为20.6KW。 热水系统的配置： 生活区域： 根据提供的数据，则需要水箱的大小约为4m3的水箱满足生活热水的需要。 其加热主机的选择 1）采用热泵热水器为生活热水加热，水箱温度约为45度，补水温度约为15度 其大小的选择,其水温差按30度选取 Q=4 m3x1000x（45-15）/860=140kw 则选用机组SSR-150一台，满足要求。

空调主机	制热量（W）	数量（台）
SSR-150	17500	1

办公区域： 根据甲方提供的数据，则需要水箱的大小约为2m3满足生活热水的需要。 其加热主机的选择 1）采用热泵热水器为生活热水加热，水箱温度约为45度，补水温度约为15度 其大小的选择,其水温差按30度选取 Q=2 m3x1000x（45-15）/860=70kw 则选用机组SSR-75一台，满足要求。

空调主机	制热量（W）	数量（台）
SSR-75	7600	1

6.4、水力平衡设计 水环路系统机械循环二管制闭式异程式系统。 6.5、冷却水处理设计 地下换热系统如采用地下水源热泵空调形式，水过滤采用旋流除砂器、Y型过滤器，防止水系统堵塞和磨损，以有效提高空调机及辅助设备和管道系统的可靠性和使用寿命。 6.6、消声与隔振设计 为防止噪声，振动及烟气污染室内外环境，对有关污染源设如下控制措施: 1）噪声的控制 凡对室内外环境造成噪声超标污染的风机，空调机，冷却水泵均作消声吸声、隔声处理，风机等均选用高效率低噪声半产品，空调机进出口均采取消声措施，空调机房四壁及天花设置吸声材料。管道穿过机房围护结构处四周的缝隙，应使用具有隔声弹性材料填充密实。 2）振动的控制 在天花或楼板上安装的风机，水泵等均做减振基础，空调机设隔振垫。空调机、水泵的出入水管设可屈挠橡胶软接头，管道安装采用减振支吊架。 6.7、空调系统的防火设计 1）通风及空调系统按防火分区设计； 2）通风及空调系统风管进出机房处、穿楼板及防火分区处、变形缝处两端或垂直风管与水平风管相连的水平风管处均安装防火阀,当空气温度超过70oC 时自动关闭，并与其通风及空调系统风机联锁，使风机停机； 3）所有风管材料采用不燃型，所用保温材料采用不燃或难燃型； 4）火灾报警系统与防火防排烟系统联锁。 6.8、风管及水管绝热设计 1）风管采用复合风管，参数均为国家标准。 2）冷却水管管径大于50者采用焊接钢管，管径等于小于50者采用热镀锌钢管，冷凝水管采用镀锌钢管，采用难燃B1级柔性泡沫橡塑管壳保温材料，保温厚度为6～15MM。热水管室内室外都需保温，管径小于等于DN25的保温厚度为13MM，管径大于DN32小于等于DN80的保温厚度为15MM，管径大于DN100的保温厚度为19MM，保温材料采用难燃B1级柔性泡沫橡塑管壳。 图纸下载：

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