中铁建办公楼地源热泵系统项目可行性研究报告投资建议书word文档（定稿）

表冷热源系统运行费用比较冷热源方式及序号项目方案方案二方案三地源热泵冷水机组与燃气锅炉配套冷水机组与城市热网配套季节夏季冬季夏季冬季夏季冬季能源形式电电天然气电供热网单位季价格元负荷累计效率燃料费用单位燃料费用元机房运行费用元季元两季冷却塔运行费用元季无元季全年运行费合计元费用比例与常用空调系统初投资比较冷热源系统初投资比较冷热源方式及序号项目方案方案二方案三地源热泵冷水机组与燃气锅炉配套冷水机组与城市热网配套冷热水机组元冷量燃气锅炉元热量城市热网元采暖面积冷却塔元冷量无地下钻孔及埋管元无机房水泵管道控制基本相同按元建筑物空调末端基本相同按元初投资概算比较冷指标初投资元比例与常规空调全寿命周期回收期分析下表对本项目地源热泵系统与传统空调系统进行了经济性对比。

与常规空调全寿命周期回收期分析方案地源热泵系统热网水冷机组初投资概算元元初投资万元系统增量成本万元全年空调运行费用合计万元寿命周期总费用以系统设计运行年计算，万元系统运行年地源热泵可节省运行费用，万元投资回收期年说明表中数据来自于系统运行模拟结果与工程经验，与实际运行状况会有定差别，在此仅作为定性分析。

计算结果表明，地源热泵系统增加初投资大约为万元但系统可在年内回收，系统运行年计，则地源热泵系统可比分体空调加集中供热系统节省运行费用万元。

与常规空调全寿命周期技术分析传统空调系统主要包括风冷空气源热泵和水冷冷水机组。

传统空调系统个主要弊端是机组效率随着夏季室外气温升高或冬季室外气温降低而显著降低。

这与建筑冷热负荷需求趋势正好相反。

在夏季高温天气，由于其制冷量随室外空气温度升高而降低，同样可能导致系统不能正常工作。

地源热泵系统是通过浅层地热能与建筑实现热量交换，地下以下温度基本上长年恒定，不受室外气温影响，具有冬暖夏凉特性。

同时地源热泵技术在夏季是将热量储存在地下，以备冬季取热用，减少了城市热污染。

综上所述方案用地源热泵有较好节能效果，初投资较高但运行费用低方案用锅炉房污染严重，运行简单技术成熟，初投资费用不高但运行费用很高方案用冷却塔和市政热力管网，初投资费用较低，运行费用也不高，但节能效果不明显。

第四章地源热泵系统埋管工程技术方案土壤热工实验概述工程概况该项目为济南中国铁建国际城地源热泵工程。

本工程拟采用节能环保土壤源热泵系统，提供本工程冷热源。

我所对本工程地埋管场地进行了深层岩土层热物性测试。

本次试验进行了个孔测试。

测试时间年月日月日，资料分析月日月日。

测试目地埋管换热系统设计是地埋管地源热泵空调系统设计重点，设计出现偏差可能导致系统运行效率降低甚至无法正常运行。

拟通过地下岩土热物性测试并利用专业软件分析，获得地埋管区域基本地质资料岩土热物性参数及测算每延米地埋管换热孔换热量，为地热换热器设计换热孔钻凿施工工艺等提供必要基本依据。

测试孔基本参数表测试孔基本参数项目测试孔项目测试孔钻孔深度钻孔直径埋管形式单型埋管材质管埋管内径埋管外径钻孔回填材料原浆主要地质结构基岩测试设备本工程采用山东建筑大学地源热泵研究所自主研制开发型号为Ⅲ型岩土热物性测试仪。

该仪器已获得国家发明专利。

并已广泛应用于北京奥林匹克公园网球场馆济南奥体中心等大批地源热泵工程岩土层热物性测试。

测试结果钻孔测试结果见表循环水平均温度测试结果与计算结果见图。

图地下热物性参数计算模型表钻孔测试结果内容号测试孔岩土体温度初始温度岩土体导热系数岩土体容积比热容测量温度计算温度图循环水平均温度测试结果与计算结果对比图结果分析钻孔结果表明该地埋管区域地质构造以基岩为主。

具体构造为米，黄土层夹含大量小碎石米，较完整黄土层米，完整基岩米，黄土层夹含碎石米，完整基岩米，粘性黄土夹含碎石米，完整基岩米，黄泥层米，完整基岩。

测试结果表明埋管区域平均综合导热系数为，数值较低，平均容积比热为，数值较小。

岩土体初始温度，数值较高。

土壤地层导热系数综合评述测试结果表明该区域土壤地层平均导热系数较大。

测试钻孔深导热系数该地域地下传热条件适合使用地埋管地源热泵空调系统。

初始温度较低。

在约深岩土层内平均地温为。

测试结果表明该埋管区域岩土层综合换热能力强，能够符合常规设计要求。

主要地质构成据钻孔结果测试区域地质自地平面下到内为粘土层为主，其下为岩石层。

单位孔深地埋管换热量与建议影响每米孔深地埋管换热量因素地埋管单位孔深热交换量与多种因素有关。

简述如下地埋管传热可利用温差，即型埋管中水循环液热交换后允许达到最低或最高温度与岩土换热前未受热干扰时温差。

可利用温差与地热换热器设计参数有关。

本报告地埋管循环液冬季最低温度采用，夏季最高温度采用。

每年从地下取热量与向地下释放热量是否平衡。

二者相差越大，对地热换热器换热效率影响越大。

考虑到测试区域冬季采暖期较长，宜考虑冬季从地下提取热量与夏季向地下放入热量平衡问题。

地埋管单位孔深热交换量还与地埋管间距地下水位高低和岩土层含水量多少等因素有关。

地热换热器埋设建议单位孔深换热量是地热换热器设计中重要数据，它是确定地热换热器容量确定热泵参数选择循环泵流量与扬程计算地埋管数量与埋管结构等重要依据。

单位孔深换热量取值偏大，将导致埋管量偏小循环液进出口温度难以达到热泵要求。

结果导致热泵实际制热制冷量低于其额定值，使系统达不到设计要求。

反之，单位孔深换热量取值偏小，埋管量将增加，工程初投资增高。

但热泵机组运行费用将会降低。

在地源热泵运行额定工况下，针对该地域地质条件深层岩土热物性测试情况考虑到当地地温初始温度冬季地埋管循环液温度设定等因素，提出地埋管方案设计时参考建议如下对于双型地埋管，冬季每米孔深从地下提取热量按计，夏季每米孔深向地下释放热量按计对于单型地埋管，冬季每米孔深从地下提取热量按计，夏季每米孔深向地下释放热量按计竖直埋管材料宜采用钻孔难度较大，宜采用双型竖直地埋管在地埋管空间充足条件下，为增大蓄热体减弱地下冷热负荷不平衡影响，应适当加大地埋管间距。

建议地埋管间距。

方案设计土壤换热系统换热量计算地源热泵系统实际最大释热量发生在与建筑最大冷负荷相对应时刻。

包括各空调分区内水源热泵机组释放到循环水中热量包括空调负荷和机组压缩机耗功循环水在输送过程中得到热量水泵释放到循环水中热量。

将上述三项热量相加就可得到供冷工况下释放到循环水总热量。

即最大释热量空调分区冷负荷输送过程得热量水泵释放热量。

由于循环水在输送过程中得到热量水泵释放到循环水中热量无法精确计算。

本设计仅考虑空调负荷和机组压缩机耗功两项，并进行修正。

土壤换热系统设计土壤换热器布臵由于该项目为高档办公楼，建筑主体周围有大量空地。

所以拟划分两个埋管区。

区在主楼前形象广场下布臵定地埋管，埋管间距，二区在裙楼周围绿化带进行埋管，埋管间距。

土壤换热器设计土地埋管采用竖直单型地埋管。

竖直埋管管材采用高密度聚乙烯。

孔间距和行间距均按计算，钻孔深度按计，钻孔径，埋深按考虑。

水平埋管总长度可根据地埋管区域机房位臵分集水器设臵位臵和水平管连接方式确定。

根据地质情况，地下范围内综合导热系数为•，比热容为•。

经计算，钻孔数量为个。

当地源热泵系统按以上地埋管方案设臵时，计算结果曲线如图所示。

可以看出，地埋管换热器出水最低温度为，出水最高温度为。

系统运行年后，地下平均温度由下降至。

地埋管进出水温度变化不大，其对地源热泵机组效率影响很小可以忽略。

图地源侧温度变化图型管支管间距半宽及回填材料确定在竖直型埋管地热换热器中，在这样个狭小空间内，支管间必然发生热回流现象，对实际换热效果将产生定影响。

如果处理不当，将产生较大影响。

影响型埋管支管间热量回流因素主要有两个，是两支管间间距，二是回填材料导热率。

下图为钻孔敷设型管后最大余隙，它等于钻孔直径减去二倍支管直径。

两支管中心距等于支管直径与两支管间距之和。

显然，支管间距及回填材料导热率对热量回流影响都是单。

即支管间距越小或回填材料导热率越大，热量回流越大。

但两者对地热换热器设计容量影响并不致，相同负荷下，支管间距小，所需地热换热器容量大。

回填材料导热率大，方面增加了两支管间热量回流，另方面，也强化了型管与土壤间传热。

而后者是影响地热换热器设计容量主要因素。

该系统采用支管间距为型管埋管方式。

图型支管间距回填材料导热系数对地下换热器设计尺寸影响没有土壤导热系数影响大，这是因为回填材料导热系数要小于土壤导热系数，而且回填材料厚度要远小于土壤层厚度。

之所以加回填材料原因主要是为了防止地面水通过钻孔向地下渗透，以保护地下水不受地表污染物污染，并防止各个蓄水层之间交叉污染。

当然能够增强换热能力更好，所以国外现在回填材料都改进成高导热系数材料，以加强传热能力。

该土壤源地源热泵系统采用导热率为•水泥砂浆作为回填材料。

第五章室内空调末端系统中央空调末端形式及原理作为中央空调末端有以下几种形式是全空气系统二是风机盘管加新风空调系统三是地板辐射采暖方式。

当空调房间内对温湿度有较高要求时，可采用第种方式，该方式具有室内温度湿度均匀，在空调启动短时间内即可实现室内温湿度均匀，对于些会议室餐厅等场合可采用该方式。

风机盘管加新风空调系统是目前舒适性空调系统广泛采用系统形式，它可以根据人员使用情况随时启停房间内末端装臵，达到节能目。

但末端设备维护工作量稍大。

地板辐射采暖方式是目前较为舒适供暖方式，由于室内温度梯度为自下而上逐渐降低，正好与其他供暖方式相反，室内人员处于高温区，舒适感较好，同时在舒适感相同情况下，可以有效减少输送热量，达到节能效果，目前在北方地区集中供暖中得到广泛应用。

但地板采暖用于夏季供冷时，由于考虑到结露影响，输送到地板内水温不得高于室内空气露点温度，同时由于室内湿负荷需要去除，还需要考虑除湿方法或设备来保证房间湿度恒定。

地源热泵系统室内末端设备选择及比较对于采用普通地源热泵作为冷热源中央空调系统，由于机组夏季能够提供给空调末端设备冷冻水温度在以上，冬季提供热水温度在之间。

因此末端设备选取可采用如下方式方案，冬夏季室内末端设备均采用风机盘管。

该方式控制灵活，室内升温或降温迅速，可有效提高舒适度，比较适合应用于间歇运行办公建筑住宅建筑等对湿度没有严格要求空调场合。

方案二，采用集中空调机组，夏季通过送风管道向空调房间输送冷风，达到降温目，冬季通过向室内送热风或冷风方式，达到维持室内温度目。

该方式人员舒适度最好，但控制不够灵活，当该系统内部分房间不用时，系统能耗并未降低多少。

但室内升温或降温迅速，可有效提高舒适度，比较适合应用于间歇运行办公建筑等空间较大空调场合。

方案三，夏季室内末端设备均采用风机盘管，冬季室内末端设备采用地板辐射采暖方式。

该方式控制灵活，室内舒适度高。

对于间歇运行办公建筑住宅建筑在非使用阶段内可只维持值班采暖温度，大大减少流量，达到运行节能目。

方案四，冬夏季室内末端设备均采用毛细管辐射供冷供热，外加新风系统控制室内湿度。

该方式适用于小时连续运行空调系统，室内舒适度