地源热泵系统室外地埋管换热器采购及相关服务技术标书资料.doc

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江苏爱涛置业有限公司

爱涛“尚逸华府”项目一期
地源热泵系统室外地埋管换热器
采购及相关服务

投 标 文 件

招标编号：NJHW-100568

投标人（盖章）： 湖北风神净化空调设备工程有限公司
法定代表人或委托代理人（章）
日期： 2010 年 ８ 月 8 日

目 录
一、 工程概况 4
二、 空调现状分析 9
1、 发展地源热泵系统是低碳经济发展的需要 9
2、 发展地源热泵系统是我国建筑节能发展的需要 9
3、 发展地源热泵在中国有其广泛的地域要求 10
4、 发展地源热泵市场与国家政策 10
5、 发展地源热泵系统是中国HVAC行业的技术发展方向 11
6、 本项目采用地源热泵的可行性与意义 13
三、 设计构思 14
1、 住宅1地块 14
1.1. 空调冷热源设计 14
1.2. 地埋管设计 16
1.3. 空调水系统 17
1.4. 系统节能设计 17
2、 住宅1地块 19
2.1. 空调冷热源设计 19
2.2. 地埋管设计 20
2.3. 空调水系统 21
2.4. 系统节能设计 21
四、 设计依据 23
五、 总体控制方案 25
六、 系统设计 27
1、 地埋管系统设计 27
1.1、 项目地质情况与埋管换热器设计指标 27
1.2、 确定地下换热器的埋管形式与连接 32
1.3、 地下换热量、垂直换热器深度、管长和埋管数量 33
1.4、 钻孔孔径和间距 35
1.5、 竖埋管直径与流量 38
1.6、 土壤换热器设计区域划分 39
1.7、 土壤换热器阻力计算和水力平衡调节设计 40
1.8、 井内回填料 1
2、 集中冷热源机房系统设计 1
2.1、 一次泵变流量设计 1
2.2、 闭式冷却塔设计 2
2.3、 空调水系统的定压形式 3
2.4、 分、集水器尺寸确定和旁通管压差阀的选择 4
2.5、 水系统的附件 5
2.6、 运行模式设计 6
2.7、 主要设备选型和技术性能介绍 8
3、 地埋管与机房、机房与各单体间的连接管道系统设计 52
3.1、 空调管路系统的选择比较 52
3.2、 空调管路系统的设计 54
3.3、 空调侧管网布置方式 56
3.4、 地源侧干管连接 56
3.5、 管网（管材）介绍 56
4、 自动控制系统设计 59
4.1、 设计规划 59
4.2、 自动化系统解决方案 65
4.3、 自动化控制系统设计 68
4.4、 机房自控系统功能 88
5、 设备运行策略 97
5.1、 夏季（制冷）运行策略 97
5.2、 冬季（制热）运行策略 98
七、 关键技术要点 99
1、 土壤换热器使用安全性分析 99
1.1、 设计合理性 99
1.2、 施工保证 100
1.3、 材料保证 101
1.4、 运行保证 101
2、 土壤热平衡分析 101
2.1、 土壤热平衡问题的根源与由来 101
2.2、 土壤热失衡所导致的结果 102
2.3、 土壤热平衡问题的影响因素 104
2.4、 解决土壤热平衡问题的常用措施 104
2.5、 本项目土壤热平衡分析 106
3、 系统长期运行性能模拟分析 107
3.1、 系统长期运行性能参数 107
3.2、 分析思路 108
3.3、 全年地下温度场预测模拟 108
3.4、 系统长期运行性能的水温工况模拟预测 115
4、 热平衡措施与提高系统长期运行性能的措施 119
4.1、 土壤热平衡解决措施思路 119
4.2、 辅助冷却塔 120
4.3、 设置监测系统 122
4.4、 土壤换热器优化分组 123
4.5、 运行策略 123
4.6、 总结与建议 124
5、 环境影响评价 124
5.1、 环境影响评价 124
5.2、 减排量计算 125
八、 主要设备和材料厂家说明 126
1、 地源热泵机组（品牌：麦克维尔） 126
2、 循环水泵（品牌：格兰富） 148
3、 闭式冷却塔（品牌：马利） 151
4、 换热管（品牌：乔治费歇尔） 154
5、 电动类阀门（品牌：霍尼维尔） 165

一、 工程概况、采暖空调设计范围
1. 工程项目介绍
1.1. 项目名称：安阳市水天苑小区地源热泵空调系统设计
1.2. 项目地点：安阳市文昌大道与东风路交叉口西北，东至东风路，南临安阳供电公司生产科研基地，西临安阳石油公司油库，东西向的同兴街和岳飞街将居住区划分成南，中，北三块。
1.3. 项目规模及主要指标：本项目由3个住宅区组成。
　 1区 西块1#至5#共计5栋、东块6#至11#共计6栋高层住宅楼
　 2区12#至17#共计6栋高层住宅楼和1座幼儿园
　 3区18#至22#楼共计5栋高层住宅楼。注：本期3区暂不实施。
　　楼高76.6至94.3米，钢筋混凝土剪力墙结构，基础埋深6.3米，桩基形式拟采用钻孔灌注桩+后注浆。1区、2区规划总用地面积105284㎡，总建筑面积381240.67㎡，其中地下车库面积58594.17㎡。
1.4. 开发商：河南雷凯置业有限公司
1.5. 目前主要参与单位：
规划设计单位：上海尤安建筑设计事务所
施工图设计单位：郑州大学综合设计研究院
小区管网道路设计单位：安阳市规划设计院
景观设计单位：杭州蓝天园林设计院
1.6. 项目总体目标：
打造本地区地标性建筑，建成舒适、秀美、宜居的大型综合社区。质量目标为结构中州杯，安全目标为省级安全文明工地。
各区具体指标见下表：

单位
住区1西
住区1东
住区2
总计
总面积
㎡
84854.5
176220.97
120615.2
381240.67
住宅
㎡
67937.92
139400.41
92161.33
299499.66
公建
㎡
4574.01
8995.35
9577.48
23146.84
地上
建筑面积
㎡
72511.93
148395.76
101738.81
322646.5
地下
㎡
12342.57
27825.21
18426.39
58594.17
占地
面积
㎡
4163.26
8281.16
5330.43
17774.85
亩
6.25
12.43
8.0
26.68
容积率
%
3.88
4.26
3.45
3.945
户数
户
336
732
480
1548
(附项目建设总平面示意图及单体效果)

2. 本次土壤源热泵空调系统设计范围：
设计范围包括图示示范区范围的部分建筑，包括：
1、住区一西地块、住区一东地块：5栋高层住宅，地上商业及配套用房。
2、住区二地块：防火安全距离线以外12#--16#五栋高层住宅，地上商业及地上商业及配套用房。防火安全距离线以内的17#楼与幼儿园预留系统接口。
地源热泵空调系统设计范围包括：地埋管换热器系统、机房设备及管网、外网。
需优化设计包括：楼宇内末端（该部分由郑大设计院设计）。
估算冷热负荷、热水负荷（由郑大设计院提供）
区块
地上建筑面积（m2）
估算冷负荷（kw）
估算热负荷（kw）
估算热水热负荷（kw）
住宅1西地块
72511.93
3988.16
2900.48
450
住宅1东地块
148395.76
8161.77
5935.83
950
住宅2西地块
101738.81
5595.63
4069.55
650

3. 空调现状分析
1、 发展地源热泵系统是低碳经济发展的需要
哥本哈根会议后，低碳、节能、减排的理念开始得到大众认可，影响远远超出专业范畴，对政治、经济、社会、人们的生活产生前所未有的冲击；采用新能源、可再生能源、节能技术是推动低碳经济的最重要的动力；可再生能源、新能源必定是新一轮经济增长的突破口和实现国家能源结构转型的根本途径。
地源热泵是一种以浅层地能作为低温热源的热泵空调技术，它利用土壤温度相对稳定的特点，依靠少量的电力驱动压缩机，通过深埋土壤的闭环管线系统进行热交换，夏天向地下释放热量，冬天从地下吸收热量，从而实现制冷或供热的要求，具有传统空调系统无法比拟的节能、高效、环保等优点，是一项适应节约型社会，循环经济的先进技术。在目前国家大力推广创建节约、节能型社会的大背景下，地源热泵作为空调领域的新技术，是完全符合可持续发展战略需要的绿色空调技术，具有广泛的发展前景。
发展地源热泵系统是低碳经济发展的需要。减少碳排放，除了实现提高能源效率，还要实现能源梯级利用、循环利用。
2、 发展地源热泵系统是我国建筑节能发展的需要
在所有能耗中，我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。其中，北方城镇建筑采暖和农村生活用煤约为1.6亿吨标煤/年，占我国2004年煤产量的11.4%；建筑用电和其它类型的建筑用能（炊事、照明、家电、生活热水等）折合为电力，总计约为5500亿度/年，占全国社会终端电耗的27%～29%。对建筑能耗的范围主要有两种定义：一种认为建筑能耗由建筑物内使用能耗、建材生产能耗和建筑物建造能耗三部分组成；另一种认为建筑能耗只包括建筑物内使用能耗。按照国际通行的分类，采用后一种定义，建筑能耗是指建筑物(包括商业、民用及其他非物质生产部门)建成以后，在使用过程中每年消耗商品能源的总和，包括采暖、通风、空调、热水、照明、电气、厨房炊事等方面的用能。我国正在以空前的规模，建造高能耗建筑，在中国和世界历史上都是前所未有的。在2003年城乡建筑竣工面积20.3亿m2中，城镇新建住宅面积5.5亿m2，农村新建房屋面积7.5亿m2。这些建筑在几十年至近百年的使用期间，在采暖、通风、空调、热水供应、照明、电气、厨房炊事等方面要不断消耗大量能源。
随着人民生活水平的提高，建筑能耗将呈现持续迅速增长的趋势，加剧我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾，最终导致全社会的能源短缺。降低建筑能耗，实施建筑节能，对于促进能源资源节约和合理利用，缓解我国的能源供应与经济社会发展的矛盾，有着举足轻重的作用，也是保障国家资源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观的一项重要举措。因此，如何降低建筑能源消耗，提高能源利用效率，实施建筑节能，是我国可持续发展亟待研究解决的重大课题。目前，发展建筑节能已经在全国上下达成共识，尤其是现在提出了万元GDP产值能耗要在"十五"的基础上降低20%，各地政府都把建筑节能作为一个实现重大战略目标的一个主要的措施。

图 建筑能耗增长趋势图
地源热泵系统和常规的供热空调系统相比，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染既可供暖又可制冷的新型空调系统。
3、 发展地源热泵在中国有其广泛的地域要求
中国国土面积巨大，从北到南可划分为五个主要气候区，其中对冷热量都有需求的地区占绝大部分，适宜发展地源热泵供暖空调系统。
4、 发展地源热泵市场与国家政策
目前地源市场发展很快，近几年来，能源短缺，国家鼓励节能减排技术和清洁能源的发展，地源热泵的发展也就得到政府的大力支持，并在政策上给予了一定的优惠条件。政府，市场对地源热泵技术、产品需求比较旺盛。需求的增加自然带动市场发展，因此地源热泵较前几年的发展速度非常迅猛。目前地源热泵技术已经成为供暖制冷领域利用可再生能源实现节能、环保、供热费用低廉的主要技术手段。
随着我国十一五节能规划和《可再生能源法》的颁布实施，可再生能源的建筑利用日益引起人们的重视。2007年1月，按照《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》的规定，财政部、建设部2006年第一批可再生能源建筑应用示范项目通过公示并获得国家预算批准，首批给予25个示范项目的10368万元财政补贴，25家分别来自北京、内蒙、辽宁、山东和深圳的示范项目将获得该项资金的支持。这些项目的共同特点是采用地下水源热泵、土壤源热泵、污水源热泵、太阳能采暖制冷等可再生能源建筑应用技术。以国家财政补贴的方式扶持可再生能源在建筑领域的应用，是新中国历史上的第一次。这是一个显著的政策信号：中国的建筑节能将走节流与开源并重之路，政府将通过投入激励和带动社会资金，拉动可再生能源在建筑领域中的应用，推动国家节能、环保战略目标的落实。
2006年1月1日施行《中华人民共和国可再生能源法》
2006年8月6日发布《国务院关于加强节能工作的决定》（国发〔2006〕28号 ）
2006年8月25日 发布《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》（建科[2006]213号）
2006年底启动《财政部建设部可再生能源建筑应用示范》项目：
2009年4月发布《财政部住房城乡建设部关于印发可再生能源建筑应用城市示范实施方案的通知》财建[2009]305号
《财政部住房城乡建设部关于印发加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案的通知》财建[2009]306号 ， 实现可再生能源建筑应用由单一项目到城市及示范跨越式发展
5、 发展地源热泵系统是中国HVAC行业的技术发展方向
在中国某些地区，既没有燃煤也没有天然气可以供热，发展地源热泵供暖空调系统是经济发展的需要，也是市场发展的必然趋势。
（1）理论研究：埋管理论模型整合与工程指导应用；目前地埋管的理论模型较为成熟，但国内把这些理论整合成软件形式来指导土壤源热泵系统设计的工作做的还不够，目前欠缺的公认的设计软件，软件要融入建筑全年动态负荷，考虑土壤热平衡对实际长期运行性能影响，另外软件要扩容到复合式系统；
（2）埋管换热器形式多样发展，灌注桩、连续墙埋管等形式已在国内很多项目中成功应用，进一步拓宽了土壤源热泵系统的应用范围。
（3）系统形式向复合式系统发展
一是解决热平衡问题，二是相对降低了初投资，经济性优势有所提高 ；另外，未来主机设备性能提高，以及分户计量与运营管理的需要，土壤源热泵系统呈现集中与分散两种形式并存发展。
（4）应用场合范围扩大：在发展初期，因为土壤源热泵的技术性复杂、初投资较高、公众认知度较低，土壤源热泵系统一般应用在别墅、小型办公楼中，随着技术的发展成熟和市场的推广，土壤源热泵开始应用在小型的住宅区、中型办公楼，目前土壤源热泵应用越来越广，开始应用在会所、大型住宅区、高层建筑、博物馆等建筑负荷密度较大的建筑中；
（5）技术标准
2005年颁布《地源热泵系统工程技术规范》 GB50366，2009年进行了局部修订。
2009年发布《可再生能源建筑应用示范项目测评导则》（试行），由国家级能效测评机构进行测评。
《可再生能源建筑工程评价标准》已列入2009年国家建筑工程标准编制计划，2009年11月17日已正式启动。
《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》（试行）
2009年发布《可再生能源建筑应用示范项目测评导则》（试行），由国家级能效测评机构进行测评。
《可再生能源建筑工程评价标准》已列入2009年国家建筑工程标准编制计划，2009年11月17日已正式启动。
2009年11月发布《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》（试行）
加强可再生能源建筑应用示范项目验收管理
《财政部、建设部关于加强可再生能源建筑应用示范管理的通知》(财建[2007]38号)、
《关于加快开展可再生能源建筑应用示范项目验收评估工作的通知》（财办建[2009]116号）
《关于加快可再生能源建筑应用示范项目验收评估和能效测评标识工作的通知 》建科节函[2009]99号
加强可再生能源建筑应用示范项目验收管理
1） 可再生能源应用系统性能检测
2） 可再生能源应用建筑能效测评标识
3） 已建立示范项目的数据监测系统
6、 本项目采用地源热泵的可行性与意义
本项目位于中部地区，气候与地质条件适宜，建筑负荷密度一般，适宜采用土壤源热泵系统。土壤源热泵技术上的适用性主要取决于工程所在地的土壤温度、建筑物负荷情况、地质情况以及是否具备充足的土壤换热器施工场所，本项目所在的土壤温度为18.41℃以及其地质的导热系数较高确保了实施地源热泵系统具有良好的效果；钻孔成本在合理范围内，系统经济性好；建筑本身负荷不大并且占地面积充足保证了土壤换热器施工布置的可行，因此在本项目中采用地源热泵系统是完全可行的。
本项目采用目前国际先进、节能高效、绿色环保的空调系统—土壤源热泵系统作为建筑空调的冷热源，通过合理利用浅层地能，把本项目打造为节能示范项目，实现节能减排。

二、 采暖、空调的设计参数及设计标准
1、安阳地区室外设计参数
夏季空调室外计算干球温度 35.0℃
夏季空调室外计算湿球温度 28.2℃
冬季空调室外计算干球温度 -12.5℃
冬季空调室外计算相对湿度 75%
2、设计规范标准
招标文件提供的建筑平面图和暖通图纸
招标文件技术要求
《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003
《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002
《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005
《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005
《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97
《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005版）
《埋地聚乙烯（PE）给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）
《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663）
《实用供热空调设计手册》
《空气调节设计手册》
《城市区域环境噪声标准》GB3096-93
《低压电器电控箱》GB4720-84
《专有电子器件电控箱技术条件》GB3797-89
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002
《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300—2001）
《电气装置安装工程施工及验收规范》（GB50254至GB50259—1996）
《电气安装工程整理检验、评定标准》（GBI303—1988）
《建筑安装分项施工技术操作规范》（DB21—900—1996）
《建筑工程施工现场供用电安全规范》（GB50198—1994）
《建筑安装分项工程施工工艺规程》（DBJ01—26-1996）
《建筑安装工程资料管理规程》（DBJ01—51——2000）
《安全防范工程程序与要求》（GA/T75—1994）
《建筑给水排水及采暖工程质量验收规范》GB50242-2002
《建筑地面工程施工质量验收规范》GB50209-2002
《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
《机械设备安装工程施工及验收规范》GB50231-98
《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-98
《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-92
《自动喷水灭火系统施工及验收规范》GB50261-2005
《建设工程项目管理规范》GB/T50326-2001
《建设工程文件归档整理规范》GB/T50328-2001
《施工现场临时用电安全技术规程》JGJ46-2005
《碳钢、低合金钢无缝对焊管件》HGJ514-87
《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
上述规范、图集有更新的版本或有缺少的部分，以现行最新的版本为准。

三、 冷热负荷的估算数据
本项目属于为生活住宅区的集中供冷、热源空调系统，安全合理同时规模适当的装机容量是保证系统稳定高效运行的首要因素，不仅可以避免常规设计中考虑保险系数而增加无谓的投资，又为运行节能提出了基础平台。因此分析清楚项目的负荷特点是科学合理开展设计的基础，必须全面、正确地分析全年负荷数据，确定最合适的装机容量，既保证不利工况下系统能够提供系统所需的冷、热量，又要保证以最少的装机容量来控制投资，提高设备的综合利用率与系统能效。
根据招标文件提供：三个地块的负荷
如下:（由郑大设计院提供）；
区块
地上建筑面积（m2）
估算冷负荷（kw）
估算热负荷（kw）
估算热水热负荷（kw）
住宅1西地块
72511.93
3988.16
2900.48
450
住宅1东地块
148395.76
8161.77
5935.83
950
住宅2西地块
101738.81
5595.63
4069.55
650

四、 系统形式、控制方式

本项目的设计响应了国家十一五期间节能减排目标，通过地源热泵能源规划降低电网供应压力，减少能源消耗和污染物排放；地源热泵系统规划设计兼顾节能、环保和经济性，力求做到在确保有效节能和减少污染物排放的同时获得较好的经济运行特性。系统设计方案选择的目的是通过技术、投资、运行、安全、环境、可持续性等方面为基础进行详细的综合分析与论证，得出本项目最优整体解决方案，为业主作出选择提供有力的技术保障。
1、 系统形式
根据业主提供的总平面图显示，住宅1西地块、住宅1东地块、住宅2西地块三个地块分别设置换热站，通过与业主沟通，住宅1西地块与住宅１东地块设置成一个系统，住宅2西地块单独设置一个系统，机房分别设在住宅1西地块和住宅2西地块的地下热交换站内。住宅1和住宅2西地块分别采用复合式系统，即集中式地源热泵空调系统+辅助冷却塔+生活热水系统，
1.1. 集中式地源热泵空调系统
集中式地源热泵空调系统每个机房内设有5台主机。住宅1地块选用两台带全热回收系统的螺杆式地源热泵机组（采用环保冷媒），两台离心式地源热泵机组，一台离心式单冷冷水机组，住宅2地块两台带全热回收系统的螺杆式地源热泵机组（采用环保冷媒），两台螺杆式地源热泵机组，一台螺杆式单冷冷水机组，系统运行时，5台机组根据负荷的变化情况，自由组合调节，小区的生活热水由两台带全热回收的机组提供，两台运行时可以互为备用，保证生活热水正常供应，冬季供热时，两台热泵机组可以互为备用，保证系统正常运行，单冷冷水机组主要用于夏季高峰负荷时，保证夏季能达到空调的设计温度。
1.2. 辅助冷却塔系统
辅助冷却塔主要用于夏季高峰负荷以及调节土壤热平衡，本项目土壤换热器按照冬季热负荷加热水负荷来设计，而冬夏季负荷不平衡，夏季总负荷比冬季热负荷多4839.7KW，长时间运行，会导致土壤温度升高，换热效率下降。
1.3. 热水系统热源、供应范围及系统供应方式系统
本项目的生活热水系统采用集中式供应，由全热回收地源热泵机组生产提供（高温生活热水温度为50/55度），送到热水保温水箱，24小时提供生活热水，通过室外管网，由保温水箱送至各个用户住宅的入口。
1.4. 空调水系统
1）空调水系统为一次泵二管制变水量系统。通过设置在冷冻机房内的集分水器将冷热源输送至各使用建筑。各用户端回水于集水器后进入主机，汇合的各路回水管均设平衡调节阀，备系统平衡初调节和各管路流量测量用。
2）风机盘管空调器配设电动二通阀,实现房间恒温控制。循环泵变频控制，分集水器间设电动压差旁通阀，实现系统变水量运行。
3）空调水系统部分为同程系统布置，部分为异程布置，异程部分采用平衡阀等措施保证水系统的水力平衡。
4）空调系统循环水采用电子水处理仪进行水质处理。
5）空调水系统采用设置于地源热泵机房内和科研综合楼屋顶的的高位开式膨胀水箱实现系统的自动补水、排气定压等。
1.5. 系统节能设计
1）地源热泵机组的夏季名义工况制冷能效比EER达到5.705，冬季名义工况制热性能系数COP达到4.248，高于规范要求；
2）空调循环泵的ER=0.018，地源循环泵的ER=0.017,冷却水泵的ER＝0.018，均满足规范要求；
3）空调循环水总管设热量表计量。
4）定压补水设水量计量表。
5）一次泵变流量系统
本项目中设计采用了一次泵变流量系统，为此系统选择了可变流量运行的热泵机组，当机组运行时，蒸发器的供回水温差保持基本恒定，蒸发侧流量随着负荷侧流量的变化而变化，从而达到按需分配，并使得降低水泵在部分负荷时的供水量成为可能，最终降低系统运行能耗。系统设计中的空调循环水泵配置了变频节能装置，与热泵机组、室内末端结合，适应负荷变化下的流量变化，最大限度体现节能优势。
6）环保设计
本工程空调系统选用低噪声设备。
水泵、热泵进出口装橡胶软接头。
热泵机组安装时下垫弹簧减振器，水泵基础下垫橡胶板减振垫。
屋面上的开式冷却塔安装时采用柔性安装方法，减少因振动产生的噪声。
2、 控制方式
传统的工艺系统的设备控制通常采用独立操作的方式，需要依靠人工判断来调节各设备的运行状态，这不仅增加了工作人员的工作强度，运行品质很难确保最适宜的室内环境品质，而且无法保证设备处于最佳的工况。
根据小区住宅的使用特性，我们有针对性的进行机房控制系统的设计，机房的自控系统采用PLC控制系统，实现运行状态和运行工况的适时跟踪监控，以及系统内各设备的最优化联动运行的系统集成控制，机房控制系统采用分布式计算机监控与管理的集散型系统，由中央监控电脑、打印显示设备、若干现场控制分站及相应的传感器、执行器等构成，采用第三方通讯接口，通过网络网关与机组进行通信，实现数据的双向传输，达到监控机组的运行状态及运行参数。所有各子系统内的控制通过网络服务器实现真正意义的无缝连接。同时，为便于智能化系统进行系统集成，机房控制子系统应免费提供标准接口，并开放协。
本系统主要由上位机（SCADA PC）、PLC、网络通讯、各类传感器（如温度、压力、流量等）和执行器（如变频调速、电动调节阀等）组成。监控系统，见下图：

1）、上位机 选择工业级PC（工控机）组成的图形工作站；工控组态选用进口软件（WinCC）；本地上位机与PLC的通讯ETHER NET进行；本地PC具有数据远传功能。
2）、可编程控制器PLC 选用SIEMENS的S7 300系列产品。
3）、各类自控辅助元器件应选用国外知名品牌（Siemens、Schneider、honeywell、 ABB等）的产品。
本项目设计采用的自动化控制体系为：SIEMENS SIMATIC体系的STEP7和WinCC平台下的软件编程环境、德国原产可编程控制器（PLC）硬件、以及SIMATIC NET网络系统
1、典型的SIMATIC NET网络系统应用见下图所示：

特性
• 模块化中小控制系统
• 不同档次的CPU
• 可选择不同类型的扩展模块
• 可以扩展多达32个模块；模块内集成背板总线
• 网络连接 - 多点接口 (MPI),
- PROFIBUS 或
- 工业以太网
• 通过编程器PC访问所有的模块
• 无插槽限制
• 借助于“HWConfig“ 工具可以进行组态和设置参数

五、 系统设计
本项目采用地埋管+辅助冷却塔复合式系统，地埋管作为冬季取热夏季排热的主要冷热源，冷却塔作为夏季辅助冷却措施和调节土壤热平衡；
本项目全年的累计冷负荷也将远远大于累计热负荷，因此地埋管的设计以满足供暖负荷为主，夏季则以辅助冷却装置满足排热要求。辅助冷却装置作为补偿的混合式地源热泵系统在国外已得到广泛的应用.系统可以实现两个目标：
一是可以避免因夏、冬季节土壤负荷不平衡(夏季向土壤中的排热大于冬季的吸热)而导致的埋管区域长期运行后土壤温度逐年升高、热泵进口温度上升而导致热泵性能日益恶化,从而提高机组运行效率,达到节能的目的。
二是可以减少打孔数量，减少占地面积，减少初投资,由于减小了地埋管的设计长度,从而大大节省整个系统的初投资(地埋管与钻孔费用)；
增加一套冷却散热装置，夏季空调制冷时将热量大部分通过地下环路散到土壤中去，另一部分热量通过冷却塔散热。冬季制热时，冷却塔关闭只需通过地下环路就可以吸收足够的热量满足制热要求。
1、 集中冷热源机房系统设计
1.1. 住宅1地块机房设备设计选型
1.1.1.地源热泵机组选择
经技术及经济综合分析，住宅1总冷负荷为12149.93KW，总热负荷为8836.31KW，总热水热负荷为1400KW，因此，根据系统负荷的特点，决定采用5台地源热泵机组（采用环保冷媒），两台为带全热回收的螺杆式地源热泵机组（型号为WPS220.2C地埋管工况），两台为离心式地源热泵机组（型号为TSC126MBFN2F/E4212/C3612），一台为离心式冷水机组（型号为WSC126LBHNOF/E4212/C3612），机组总装机制冷量为13196.4KW，总装机制热量10660.8KW，总装机制生活热水量为1398KW，夏季为空调系统提供7/12℃冷水，冬季为空调提供45/50℃热水。全热回收机组提供生活热水温度为50/55℃，五台机组既能对应不同比例的负荷情况，达到高效节能的目的，同时两台螺杆式机组（带全热回收）之间，两台离心式（带热泵）机组设备又能互为备用，保证系统全年的制冷、采暖及生活热水不间断供应，提高系统的安全、可靠性。
为了更好地保证系统的安全性与综合能效比，空调机组采用美国四大品牌之一“麦克维尔”螺杆式地源热泵机组，在国内大型地源热泵项目中应用广泛，其技术在在国内一些著名的建筑中得到了良好的体现。具体参数如下：

型号

螺杆式地源热泵机组WPS220.2C带全热回收(地埋管工况）
离心式地源热泵机组TSC126MBFN2F/E4212/C3612
离心式冷水机组WSC126LBHNOF/E4212/C3612
制冷性能
制冷量
KW
789.2
4265.6

输入功率
KW
115.6
913.4

冷冻水进出水温度
℃
12/7
13/5

冷却水进出水温度
℃
25/30
35/30

环境温度
℃
35
35

冷冻水水流量
L/S
37.8
170.1

冷冻水水阻力
KPa
30.3
84.8

水源水流量
L/S
43.3
218.4

水源水阻力
KPa
34.3
88.7

制热性能
制热量
KW
759.9
4570.8

输入功率
KW
162.2
821.8

热水进出水温度
℃
45/50
37/45

蒸发水进出水温度
℃
10/5
10/5

环境温度
℃
7

热水水流量
L/S
36.4
218.34

热水水阻力
KPa
23.3
88.7

水源水流量
L/S
28.6
170.1

水源水阻力
KPa
18.7
84.8

高温制热性能
制热量
KW
699.0

输入功率
KW
207.7

热水流量
L/S
33.4

热水阻力
KPa
19.3

水源水流量
L/S
23.5

水源水阻力
KPa
13.2

压缩机数量
2

制冷剂
R134a

运行重量
kg
5871
12864

长
mm
3438

宽
mm
1741

高
mm
2278

两台离心式地源热泵机组（采环保冷媒R134a）
型号：TSC126MBFN2F/E4212/C3612
单台制冷量为4265.6KW/台,输入功率913.4KW（名义工况：冷冻水进出口温度：13/5℃,冷凝器进出口温度：35/30℃）；
单台制热量为4570.8KW/台,输入功率821.8KW（名义工况：热水进出口温度：37/45℃,蒸发器进出口温度：10/5℃）；
一台离心式冷水机组（采环保冷媒R134a）
型号：WSC126LBHNOF/E4212/C3612
单台制冷量为3150.0KW/台,输入功率559.1KW（名义工况：冷冻水进出水温度:13/5℃,冷却水进出水温度:37/32℃）；
合计总制冷量为13196.4KW（1025.3×3），总制热量为10660.8KW，总制热水量为1398KW。
1.1.2.一次泵变流量设计
本项目中设计一次泵变流量系统，当机组运行时，蒸发器的供回水温差保持基本恒定，蒸发侧流量随着负荷侧流量的变化而变化，从而达到按需分配，并使得降低水泵在部分负荷时的供水量，最终降低系统运行能耗，体现系统整体节能。系统设计的空调循环水泵配置了变频节能装置，与热泵机组、室内末端结合，适应负荷变化下的流量变化。根据机组的水流量选择水泵的型号参数如下：
空调侧循环水泵
空调侧水泵共有八台分三组，第一组二用一备，NBG 150-125-315/311，单台流量200m3/h，扬程32mH2O,功率30KW，三用一备,采用变频控制；
地源侧循环泵三台：NBG 150-125-315/310.3，单台流量230m3/h，扬程30mH2O,功率30KW,两用一备,采用变频控制；
冷却侧循环泵二台：NBG 150-125-315/320.5，单台流量250m3/h，扬程32mH2O,功率30KW，一用一备。
在管路系统固定不变的情况下，变频水泵的效率特性和水系统的阻力特性相接近，理论上水泵的能耗与流量成3次方关系，系统的阻力随着部分负荷时流量的下降而下降（L1/L2）2=（△P1/△P2）。如果蒸发侧的流量允许随着负荷的变化而变化，那么蒸发侧的水泵就无需全年保持满载流量，在部分负荷运行时段，水泵如热泵机组一样，部分负荷时流量减小（能耗随着降低）。
首先，室内末端采用电动二通阀根据室内温度控制电动二通阀的开/关。当房间的负荷增加时，室内温度高于温度控制器面板设定的温度，两通阀开启，供回水之间压差减小；夏季当室内温度低于温度控制器面板设定的温度，两通阀关闭，供回水之间压差增大。
利用压差旁通装置控制水泵的流量，保证室内空调末端所需的水量，同时维持末端的压差设定值，压差信号直接控制系统中的空调侧循环泵，改变泵组频率，减小水泵供水流量，以此来节省泵组输入功率。
1.1.3.闭式冷却塔设计
根据建筑的负荷特性，夏天负荷大，冬天负荷小，为了保证土壤热平衡，系统匹配了一台辅助冷却塔，在夏季冷负荷高峰时段调峰，同时可以在土壤温度在一定时间内上升到一定程度时开启，抑制土壤温度继续上升，为防止冷却塔的循环水与地埋管的循环水掺混，辅助冷却塔采用闭式。
闭式冷却塔一台：MHF705K124G-1，处理液体流量250 m3/h。
不同季节运行工况的转换靠阀门的切换实现。
空调系统循环水、地源水系统、冷却塔系统采用电子水处理仪进行水质处理。
空调水系统采用设置于地源热泵机房内和科研综合楼屋顶的的高位开式膨胀水箱实现系统的自动补水、排气定压等。

为了保证土壤热平衡，系统匹配了一台辅助冷却塔，在夏