湘江江水源热泵空调系统方案.docx
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湘江江水源热泵空调系统方案
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中泰财富湘江江水源热泵
中央空调系统
项
目
建
议
书
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第一章项目概况..............................................................4
1.1项目简介.............................................................4
1.2项目负荷及能源价格...................................................5
1.2.1项目负荷.......................................................5
1.2.2当地能源价格...................................................6
1.3项目发展背景.........................................................6
1.3.1能源背景.......................................................6
1.3.2国家相关政策...................................................8
1.4编制依据............................................................10
1.4.1空调系统相关规范..............................................10
1.4.2智能控制相关规范..............................................10
第二章项目空调技术方案设计.................................................11
2.1项目系统形式........................................................11
2.2水源热泵技术........................................................12
2.2.1水源热泵系统技术原理..........................................12
2.2.2水源热泵系统的特点............................................13
2.3水源热泵系统设计....................................................15
2.3.1能源中心面积及装机配置........................................15
2.3.2能源中心配电容量..............................................15
2.3.3水源热泵系统水源水小时流量的计算..............................15
2.3.4取回水方式确定................................................15
2.3.5取回水管线的布置..............................................18
2.3.6水源水管确定..................................................18
2.3.7水处理主要措施................................................19
2.3.8水处理工艺流程................................................19
第三章年运行费用及初投资分析...............................................21
3.1系统年运行费用......................................................21
3.1.1夏季运行成本..................................................21
3.1.2冬季运行成本..................................................21
3.1.3年运行维护成本................................................21
3.2系统初投资..........................................................22
3.2.1投资估算范围及内容............................................22
3.2.2投资费用估算表................................................23
第四章商业合作模式.........................................................24
4.1合同能源管理........................................................24
4.1.1合同能源管理EPC操作模式......................................24
4.1.2合同能源管理EPC操作流程......................................24
4.1.3合同能源管理融资模型..........................................25
4.1.4合同能源管理盈利模型..........................................26
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4.1.5合同能源管理合作模式..........................................27
4.2设计施工总承包......................................................27
4.3合作模式的建议......................................................28
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第一章项目概况
1.1项目简介
中泰?
财富湘江地处滨江南路与衡山路(规划中)交叉口,总占地206.55亩,规划总建筑面积约为64万平方米,总投资约为25亿元人民币,是株洲中泰房地产开发有限公司进军株洲的开山之作。
项目紧邻长江南路、滨江南路两大城市干道,交通快捷,出行方便。
项目东拥风光旖旎湘江风光带、烟波浩渺波光粼粼的湘江、堆绿叠翠的山地生态公园,空气清新,是株洲最为宜居之地。
中泰?
财富湘江项目涵盖滨江大宅、园景公寓、主题独立商业三大物业形态,由32栋高层半围合布局,新古典主义的建筑立面风格,ArtDeco的时尚演绎,俯江瞰山大势蔚然。
高雅建筑和碧波荡漾的湘江、满眼皆绿的永久性生态公园(枫溪山生态公园)融为一体,舒展成一幅人居山水图。
目前正在开发的是中泰财富湘江一期项目,总占地4万平方米,总建筑面积15万平方米,计划于2012年年底开工,2014年12月竣工。
图1-1项目效果图.
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1.2项目负荷及能源价格
1.2.1项目负荷
本项目规划用地13.7万㎡,总建筑面积63.6万㎡,其中地上建筑面积49.3万㎡,地下建筑面积14.1万㎡。
建筑类型有高层住宅、公寓、酒店式公寓、沿街商铺与集中商业、办公楼与配套公建等,其中的高层住宅占35万㎡,项目经济技术指标如下:
表1-1项目经济技术指标
建筑类面积(㎡
24556公
17500酒店式公寓
350603高层住宅19360办公楼
6800配套公建50274沿街商铺
24000
集中商业
㎡,热负荷指项目住宅公寓、商业办公区冷负荷指标分别取80w/㎡、120w/标均取㎡,则可知项目空调负荷如下表:
60w/项目空调负荷分析表表1-2
名称
建筑面积)(㎡
冷负荷指㎡标(w/)
热负荷指标)(w/㎡
同时使用系数
冷负荷kw()
热负荷kw()
住宅公寓
392659
80
60
0.7
21989
16492
商业办公
100434
120
60
0.7
8436
4218
合计
493093
——
——
——
30425
20710
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夏季空调制冷按120天计,冬季供热均取90天;住宅和公寓每天24小时供能,商业办公区12小时供能;日平均负荷系数均取0.7。
由此可知该项目全年供能量,具体如下表:
表1-3项目全年供能量分析表
名称
供冷时间(天)
供热时间(天)
冷负荷kw()
热负荷(kw)
每天供能时间(小时)
平均负荷系数
住宅公寓
120
90
21989
16492
24
0.6
商业办公
120
90
8436
4218
12
0.7
全年总冷量
46500MWH
全年总热量
24562MWH
则全年总冷量为46500MWH,全年总热量为24562MWH。
1.2.2当地能源价格
1、株洲市一般工商业电价为0.906元/KWh;
2、市政自来水价格为2.83元/立方米;
3、株洲市天然气价格为3.0元/立方米;
1.3项目发展背景
1.3.1能源背景
1、全球能源背景
能源已经成为全球经济与社会发展的基本动力,而矿物能源消费的迅速增长是造成环境恶化的主要因。
特别是近100年来,全球能源消耗平均以每年3%的速度递增,到1998年,全世界一次能源消耗量已超过121亿吨标准煤。
随着全球绝大多数发展中国家工业化进程的加快,未来世界能源消耗仍将以3.0%的速度增长。
由于能源的大量消耗,不仅大大加快了传统化石能源的耗竭速度,同时还排放出大量的SO2、CO2、NOx和粉尘,给生态环境造成极大破坏,使得地球变暖,自然灾害频繁,严重制约了全球经济的发展。
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2、我国能源背景
能源资源不足是我国目前面临的一个严重问题。
我国人口众多,人均占有资源相对贫乏。
政府部门的统计资料显示,我国人均剩余可开采石油储量仅为3.0吨,约为世界平均水平的1/9,石油对外依赖度已经超过40%;煤炭、天然气和森林资源的人均拥有量分别仅为世界平均值的约1/2、1/23和1/6。
按照现有用能速度,我国目前已探明的石油资源只能使用20年,而煤炭作为我国的主要能源资源也只能使用100年。
另一方面,我国目前的人均能源消耗水平仅为世界平均水平的55%,相当于美国人均能源消耗水平的10%,其增长潜力巨大。
一边是能源存量短缺,另一边是能源消耗快速增长,我国能源形势十分严峻。
人均能耗消费水平见图1-1。
图1-2人均能耗消费水平
我国城乡建筑每年都要消耗大量的能源。
根据统计,到2000年,房屋建筑耗能量为3.5亿tce,约占全国总能源消耗量的27.5%,并且呈逐年稳步增长趋势。
一方面,我国正处在高速建设期,每年城乡房屋建筑竣工面积约为20亿m2;另一方面,我国单位建筑面积能耗高,单位面积采暖能耗达到气候条件相近的发达国家的三倍以上。
大量的高能耗建筑的投入使用必将导致建筑能耗总量快速上升。
以我国现有建筑能耗水平计算,到2020年建筑能耗将达到10.89亿tce,为2000年的3倍,也就是说,差不多相当于2000年全国能源总消耗量。
建筑能耗增长见图1-2。
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图1-3建筑能耗增长趋势图
3、环境污染
我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一,煤炭的消费量占能源总消费量的75%(1996),这种消费结构给环境造成了巨大压力。
我国大气污染严重,是世界上大气污染排放最大的国家之一。
世界上污染最严重的十个城市中,仅中国就占了其中七个。
环境状况是我国面临的另一大问题。
2002年燃煤造成的SO2和烟尘排放量约占排放总量的70~80%;SO2排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3;CO2排放量约9.0亿吨,约占全球排放总量的13%。
中国主要污染物排放总量均居世界第一位。
城市热岛效应也日益严重。
环境污染直接或间接造成的经济损失占国民生产总值的比例已经达到3~4%。
1.3.2国家相关政策
毋庸讳言,能源和环保问题已经成为制约我国经济增长、实现到2020年人均国内生产总值在2000年基础上翻两番的国民经济发展战略目标的瓶颈因素。
为此,中央提出建设节约型社会、构建资源节约型和环境友好型社会的战略目标,从而促进能源、环境和经济社会的协调、和谐、可持续发展。
2007年10月15日胡锦涛主席在代表十六届中央委员会向十七大作报告时,提出了实现全面建设小康社会奋斗目标的新要求,指出进一步的工作方向为“建设生态文明,基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”。
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国务院办公厅发布了一系列关于节能减排的通知。
国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知中,明确指出开发利用可再生能源。
国务院关于加强节能工作的决定指出,推进建筑节能,全面实施重点节能工程。
国家发展与改革委员会编制了“中长期节能专项规划”,建筑节能被列为重点节能领域之一,建筑节能工程成为十大节能工程之一,建筑节能工程包括:
新建建筑全面严格执行50%节能标准,四个直辖市和北方严寒、寒冷地区实施新建建筑节能65%的标准,并实行全过程严格监管。
建设低能耗、超低能耗建筑以及可再生能源与建筑一体化示范工程,对现有居住建筑和公共建筑进行城市级示范改造,推进新型墙体材料和节能建材产业化。
建设部制定了“建设部建筑节能‘九五'计划及2010年规划”、“建设部建筑节能‘十五'计划纲要”、“建设部建筑节能技术政策”、“民用建筑节能管理规定”、“关于固定资产投资工程项目可行性研究报告节能篇(章)编制及评估的规定”等一系列政策、规定。
建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见中指出,推进可再生能源在建筑中应用是贯彻落实科学发展观,调整能源结构,保证国家能源安全的重要举措;推进可再生能源在建筑中应用是实施国家能源战略的必然选择;推进可再生能源在建筑中应用是满足能源需求日益增长,改善人民生活质量,提高建筑用能效率的现实要求。
国家重点支持相关技术领域中应用可再生能源的示范工程、技术集成及标准制定,其中包括地表水及地下水丰富地区利用淡水源热泵技术供热制冷工程。
近年来,为了推动全社会节约能源,提高能源利用效率,保护和改善环境,促进经济社会全面协调可持续发展,1997年颁布了《中华人民共和国节约能源法》;为促进可再生能源的开发利用,增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会的可持续发展,2005年颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,鼓励城镇建筑及其住户采用可再生能源供暖、制冷、制备生活热水。
与此同时,《公共建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》、《建筑照明设计标准》等一系列节能标准相继出台,《建筑能效测评与标识管理办法》与《建筑能效测评与标识技术导则》已进入征求意见阶段,《居住建筑节能设计标准》也在编制中。
各地方也相继编制了地方性节能标准实施细则以及相关的节能检验标准。
各级政府部门的高度重视和相关法律、规章、标准的颁布执行必将推动我国.
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建筑节能工作的发展。
可以说,建筑节能已成为我国国民经济发展中的一个重要方面,建筑的节能环保已经成为当今建筑产业发展的一个重要方向,相关产业的发展刻不容缓。
1.4编制依据
1.4.1空调系统相关规范
1、《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)
2、《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)
3、《全国民用建筑工程设计技术措施—暖通空调·动力》(2009)
4、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26—2010)
5、《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)
6、《城市热力网设计规范》(CJJ34-2002)
7、《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》(2009)
8、《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)
9、《公共建筑节能设计标准黑龙江省实施细则》
1.4.2智能控制相关规范
1、《智能化系统工程检测规程》(DB32/365-1999)
2、《民用建筑电气设计规范》(JCJ/T16-92)
3、《智能建筑设计标准》(DBJ-08-47-95)
4、《电气装置工程施工及验收规范》(GBJ232-82)
5、《自动控制设计规范》(采暖、通风和空气调节系统)
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第二章项目空调技术方案设计2.1项目系统形式中泰?
财富湘江项目所在地临近湘江,水资源丰富,该项目拟采用江水源热向项取用湘江中的江水做为空调系统的冷热源,拟建立一个能源中心,泵系统,目各建筑集中供能。
在冬季极端状况下用电锅炉辅助供热。
能源站选址:
能源站尽量建设在负荷中心区处,1、以减少冷热水的输送能耗及能量散失;2、能源站尽量建设于绿化带下方,有利于降低噪声;、能源站的建设位置需考虑取回水管网的布置,尽量降低取回水管网的投3资;能源站位置如下图所下游回水,根据以上原则,从项目附近湘江上游取水,示:
图2-1能源站位置示意图
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2.2水源热泵技术
水源热泵系统技术原理2.2.1
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
地球表面浅层水源如地下水、地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。
水源热泵机组工作原理在夏季制冷时将建筑物的热量转移到水源中,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量。
水源热泵机组工作的系统示意图如下:
图2-2水源热泵系统示意图
水源热泵根据对水源的利用方式的不同,可以分为闭式系统和开式系统两种。
闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管,该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中,通过与土壤或海水换热来实现能量转移。
(其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵,埋于海水中的系统又称海水源热泵)。
开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。
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与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比,水源热泵具明显的优势。
锅炉供热只能将90%~98%的电能或70~90%的燃料内能转化为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~28℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%。
2.2.2水源热泵系统的特点
由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源,所以其具有以下优点:
1、可再生能源利用技术
水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。
其中可以利用的水体,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。
地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器,而且是一个巨大的动态能量平衡系统,所以说,水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。
2、高效节能
水源热泵机组可利用的水体温度冬季为10-22℃,水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。
而夏季水体为18-35℃,水体温度比环境空气温度低,所以制冷的冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式,机组效率提高。
据美国环保署EPA估计,设计安装良好的水源热泵,平均来说可以节约用户30~40%的供热制冷空调的运行费用。
3、运行稳定可靠
水体的温度一年四季相对稳定,其波动的范围远远小于空气的变动。
是很好的热泵热源和空调冷源,水体温度较恒定的特性,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。
不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。
极端工况下有电锅炉作为辅助热源,保证了供暖的可靠性。
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4、环境效益显著
水源热泵的使用电能,电能本身为一种清洁的能源,但在发电时,消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。
所以节能的设备本身的污染就小。
设计良好的水源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比,相当于减少30%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上。
水源热泵技术采用的制冷剂,可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代工质。
水源热泵机组的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,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,且不用远距离输送热量。
5、一机多用,应用范围广
水源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。
特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物,水源热泵有着明显的优点。
不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求,减少了设备的初投资。
水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
6、使用方便
可根据各区域的实际需要开启关闭空调,各区域的空调使用独立方便,对租售的功能调整,可轻松更换机组,满足大范围负荷的不同需求,轻松配合二次装修与区域分隔,并可根据需要独立电表计费。
7、自动运行
水源热泵机组由于工况稳定,所以可以设计简单的系统,部件较少,机组运行简单可靠,维护费用低;自动控制程度高,使用寿命长可达到30年。
当然,像任何事物一样,水源热泵也不是十全十美的,其应用也会受到制约。
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2.3水源热泵系统设计
2.3.1能源中心面积及装机配置
该项目能源中心装机冷负荷为30.425MW,拟配置6MW的水源热泵主机4台,7MW水源热泵主机1台,考虑冬季最不利工况下,热泵系统效率低下,增设电锅炉辅助调节负荷,电锅炉装机8.8MW。
能源中心的机房面积约1500㎡。
2.3.2能源中心配电容量
能源中心装机冷负荷为30.425MW,夏季系统COP约为3.8,并考虑10%的配电余量,则装机配电量预估为9MW。
2.3.3水源热泵系统水源水小时流量的计算
1、夏季热泵主机水源水最大小时取水流量的计算
夏季最大冷负荷为30425KW,热泵
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