水源热泵与风冷方案对比.doc

*****中央空调安装工程水源热泵与风冷方案对比

山东现代莱恩空调设备有限公司
2012年12月

目录

第一部分 项目概况 2
第二部分 制冷供暖解决方案 5
第三部分 负荷计算及机组 7
第四部分 风冷热泵机组与水源热泵机组的特点 12
第五部分 制冷供暖设备工程初投资 16
第六部分 制冷供暖运行费用比较 18

第一部分 项目概况

1.工程概况
（1） 工程名称：河南布鲁艾斯冷冻设备有限公司办公楼 中央空调工程，用于冬夏两季制冷、制热。
（2） 工程位置：焦作市
（3） 建筑物面积：总建筑面积约 8000m2。
（4） 建筑性质：办公楼
（5） 保温情况：该建筑物参与钢筋混凝土框架结构。主要围护结构给作法：
①外墙：地上各层墙体为240砖墙（《专刊》）。此外，该层大面积玻璃窗均采用5mm厚白色吸热玻璃幕墙；
②外窗：3mm普通玻璃，铝合金框单层窗，一般按外遮阳且配备浅色内窗帘考虑；
③外门：参照玻璃幕墙作法；
④屋面：70厚钢筋混凝土板，上置75mm厚加气混凝土，K=1.465,IV型。
⑤门窗面积尺寸由建筑图自行确定
2.焦作市室外设计参数
室外设计参数
冬季空调计算干球温度：-5.7℃
冬季主导风向：NE
冬季大气压力：1015.5hPa
冬季平均风速：2.7m/s
夏季空调计算干球温度：35.0℃
夏季大气压力：989.1hPa
夏季空调计算湿球温度：27.5℃

第二部分 制冷供暖解决方案

1. 风冷热泵加辅助电加热方案
利用风冷热泵实现夏季制冷，冬季供暖考虑到风冷热泵机组在室外温度-8℃时启动困难，需增加辅助电加热。
2. 水源热泵方案
该方案要求在建筑物附近打六口井，井深80-100米，两口抽水，出水量为50M3/h，四口井回灌，保持地下水资源稳定，利用井水作为冷热源，水源热泵机组夏季制冷，冬季供暖满足办公楼要求。

第三部分 负荷计算及机组

1. 设计依据、范围及原则
本方案包含办公楼的空调制冷供暖系统，包括冷热源、设备选型及末端系统方案。能够独立实现夏季制冷，冬季供暖。保证大楼的正常使用。
2. 空调冷热负荷计算
考虑到该建筑主要为办公室，根据国家标准单位建筑面积制冷负荷选取100W/M2, 建筑总冷负荷约为800KW。单位建筑面积供暖热负荷选取60W/M2, 建筑总热负荷约为480KW。
3. 机组设备选型及技术参数
选择方案时应该考虑节省投资和保障该建筑正常制冷供暖要求。风冷螺杆式冷（热）水机组设计装机容量为835.5KW，配置风冷螺杆式冷（热）水机组ZPF®-840一台。水源热泵机组设计装机容量为828KW,配置水源热泵机组ZPL-910一台。

型号
项目
ZPF(R)-840
制热量
KW
947.4
制冷量
KW
835.5
制热输入功率KW
237.6
制冷输入功率KW
243.3
压缩机
电源
3～.380V.50Hz
形式
进口半封闭螺杆压缩机
数量
3
安全保护
高低压力保护、断水保护、防冻保护、
缺相逆相保护、油压保护、过热保护等
风侧换热器
型式
高效铜管串高效铝翅片
风机形式
低噪音轴流式风机
风机功率KW
16*1.5
风扇数量
16
水侧换热器
型式
壳管式换热器
水流量m³/h
143.7
压力损失Kpa
48
接口尺寸DN
80+100*2
冷媒
种类
R22
控制方式
外平衡式热力膨胀阀
外形尺寸
长mm
9450
宽mm
2200
高mm
2320
机组重量kg
9150
机组运行重量kg
9700

型号
项目
ZPL-910
制热量
914
283
制冷量
828
251
制热输入功率KW
189.5
制冷输入功率KW
145.2
压缩机
3～.380V.50Hz
3～.380V.50Hz
进口半封闭螺杆压缩机
进口半封闭螺杆压缩机
1
1
控制器
全自动控制
全自动控制
高低压力保护、断水保护、防冻保护、
缺相逆相保护、油压保护、过热保护等
高低压力保护、断水保护、防冻保护、
缺相逆相保护、油压保护、过热保护等
蒸发器
高效壳管式换热器
高效壳管式换热器
65
70
150
80
76
22.1
142.3
43.2
冷凝器
高效壳管式换热器
高效壳管式换热器
65
70
150
80
142.3
43.2
76
22.1
外形尺寸
3670
3120
1440
1070
1950
1350
机组重量kg
4600
机组运行重量kg
4800

表中机组的设计装机容量满足办公楼的冷、热负荷的需求。

第四部分 风冷热泵机组与水源热泵机组的特点

1、风冷热泵机组的特点
（1） 风冷冷（热）水机组采用模块化设计，完全不必设置备用机组，运行过程中电脑自动控制，调节机组的运行状态，使输出功率与工作环境的实际利用率相协调。
（2） 模块化机组的可靠性高，该机组由数个模块组成，任何模块的临时检修停运都不会影响整机的正常运行，大大提高了整个空调系统的合理性和可靠性。
（3） 机组可任意放置屋顶或地面，没有机房设施和冷却水塔系统，不占用有效使用面积。同时安装施工工作大为简便。
（4） 由于机组在运行过程中是全电脑自动控制，所以日常不需要专业技术人员管理维护。
（5） 风冷热泵有不足之处，由于在室外温度-8℃时启动困难，需增加辅助电加热。
2、水源热泵的特点
水源热泵机组以水为载体，冬季采集来自湖水、河水、地下水及地热尾水，甚至工业废水、污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。该机组具有设计标准、选择优良、操作简便、安全可靠等优点。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）环保效益显著
水源热泵是利用了地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境更优美。
（2） 高效节能
水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，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。
（4）一机多用，应用范围广
水源热泵系统可供暖、空调，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。
（5） 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15年以上。
当然，水源热泵也不是十全十美的，其应用也会受到制约。
⑴ 可利用的水源条件限制
水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中，闭式系统一般成本较高。而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系统，水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。
⑵ 水层的地理结构的限制
对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用后尾水的回灌可以实现。
⑶ 投资的经济性
由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响，水源的基本条件的不同；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说，水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同地区不同需求的条件下，水源热泵的投资经济性会有所不同。

第五部分 制冷供暖设备工程初投资

制冷供暖设备工程初投资对比

项目
水源热泵
风冷热泵
设备机组（万元）
26.5
54.5
辅助电加热设备（万元）
/
1.5
打井（万元）
15.6
/
合计（万元）
42.1
56

第六部分 制冷供暖运行费用比较

1、夏季制冷大约120天左右,每天运行10小时，机组运行系数为0.7，每度电按0.57元计算：
风冷热泵方案
0.57元×243.3KW×10小时×120天×0.7= 116492元
116492元÷8000平方米2=14.56元/米2
水源热泵方案
0.57元×145.2KW×10小时×120天×0.7= 69521.76元
69521.76元÷8000平方米 =8.7元/米2
2、冬季供暖大约120天左右,每天运行20小时，机组运行系数为0.7，每度电按0.57元计算：
风冷热泵方案
风冷热泵费用
0.57元×237.6KW×20小时×100天×0.7= 189604.8元
辅助电加热费用
0.57元×250KW×20小时×20天= 57000元
合计：
189604.8元+57000元=246604.8元
246604.8元÷8000平方米=30.8元/米2
水源热泵方案
0.57元×189.5KW×20小时×120天×0.7=181465.2元
181465.2元÷8000平方米=22.68元/米2
3.单位面积季度运行费用比较
项目
风冷热泵
水源热泵
夏季（元/平方米）
14.56
8.7
冬季（元/平方米）
30.8
22.68

21