风冷模块热泵、水冷螺杆、水源热泵、地源热泵中央空调方案对比

1、.风冷模块热泵、水冷螺杆、水源热泵、地源热泵中央空调方案对比2014年8月专业资料.一、项目概述本工程建筑总面积约10000m2，建筑功能为公共建筑。二、设计条件：1. 依据规范和图纸采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)2. 室外气象参数：天津市位置：北纬39° 08东径 116° 28，海拔 3.3 米。夏季大气压力： 1004.8hpa冬季大气压力： 1026.6hpa夏季室外通风计算干球温度：29夏季室外空调计算干球温度：33.4夏季室外空调计算湿球温度：26.9冬季室外空调计算干球温度：-11冬季室外采暖计算干球温度：-9冬季室外平均风速 :2.8

2、M/S夏季室外平均风速 :1.9M/S3. 室内设计参数：相对湿度相对湿度冬季室温夏季室温新风量备注名称（夏）（冬）办公202555% 35%30m3/h·人三、负荷分析天津属于冬冷夏热地区， 夏季需要设置冷源， 满足空调房间的需要； 冬季建筑需要提供热源供热， 要设置合理的空调方案， 首先需要对天津的气候条件进行了解，夏季最高温度在35以下，冬季最低温度在-12以上，根据实际的气象条件，选择合理、高效的空调冷、热源方案。专业资料.四、冷热负荷估算值功能面积 m2冷指标 w/m 2冷负荷 KW热指标 w/m 2热负荷 KW办公10000100100080800五、空调主机方案比较以下

3、分别从主机特点、 初投资、运行费用、系统维护等方面对多种可选方案进行比较，以期选择最佳方案，确定性价比最高的系统形式。目前市场上比较成熟的冷热源系统解决方案无外乎以下几种：1. 冷源：A 水冷制冷机组（螺杆机组） ；B 风冷冷水机组（风冷模块） ；C 水源制冷系统；D 地源制冷系统；2. 热源：A市政热网；B 自建锅炉房；C 风冷热水机组（风冷模块） ；D 水源热泵系统；E 地源热泵系统；以上诸多系统， 在投资、运行费用以及系统维护等方面存在着很大的差别。 为了能满足冬夏两季的应用，我们把以上各种方式组合成五种合理方案：方案一：风冷冷热水热泵机组中央空调系统方案；方案二：水冷机组 +集中市政热

4、网方案；方案三：水冷机组 +自建燃气锅炉房方案；方案四：水源热泵中央空调系统方案；方案五：地源热泵中央空调系统方案；下面对这五种方案分别进行详细分析，比较其各方面的优缺点：专业资料.* 比较原则：初投资均为各系统标准报价；电费统一为 1 元/ 度；气费统一为 3.25 元/Nm3；运行时间一致。专业资料.方案一：风冷冷热水热泵机组中央空调系统1. 机组特点系统方面 ：风冷机与空气进行换热，不使用冷却水系统，省去了冷却塔、水泵及相应的管道，给设计和施工人员都提供了便利。场地要求： 风冷机组必须放置在屋顶或其他开放的大气环境中，不会占用宝贵的建筑面积，节省机房投资，并将噪音源由室内移到室外。运行及

5、管理： 机组的运行方面，不需设置专门的运行人员，而且风冷机组大多采用多机头设计， 能量调节十分方便， 尤其在非满负荷运行的情况下，其节能效果十分明显。节能环保： 从空气中提取能量，消耗少量电能，就可实现冷暖，最大限度节约一次性能源。机组运行时无任何排放及污染，绿色环保。初投资：机组的初投资方面，相同制冷量的风冷机组价格比水冷机组高 30% 左右。但从整个系统角度来讲，由于水冷机组系统需要配备冷却塔、冷却水循环泵和管路系统等，所以风冷机组系统与水冷系统的设备投资相差不多。2. 主要设备选型如下序数单设备名称规格型号设备参数备注号量位制冷量 334.5kW风冷冷热水制热量 317.7kW制冷总功率

6、 113.4kW1热泵机组CXAM1203台特灵制冷 COP： 2.95（风冷模块）制热总功率 107.6kW制热 COP： 2.952空调水循环泵 DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m N=30kw2台一用一备3. 运行费用分析根据负荷分布分析法，运行费用如下表计算：专业资料.风冷冷热水热泵机组风冷模块方案运行费用分析计算项目运行时间设备功率设备数计算过程计算结果h/ 天Kw量 / 台运行天数×运行时间×设备功率负荷率 100%天数159113.43×需求符合 / 设备负荷×设备数量45767×100%运行天数×

7、;运行时间×设备功率负荷率75%天数259113.43×需求符合 / 设备负荷×设备数量57209低温高效风冷模×75%块机组耗电计算运行天数×运行时间×设备功率负荷率50%天数409113.43×需求符合 / 设备负荷×设备数量61022×50%运行天数×运行时间×设备功率制冷负荷率25%天数109113.43×需求符合 / 设备负荷×设备数量7628×25%合计耗电量上述耗电量总和171626空调末端设备耗电9090.05300运行天数×运行

8、时间×设备功率12150机房附属设备耗电909301运行天数×运行时间×设备功率24300夏季总耗电电量风冷模块主机总耗电量 +末端总耗208076电量 +机房附属设备耗电单位KwhKwhKwhKwhKwhKwhKwhKwh专业资料.夏季总运行费用夏季总耗电量× 1.0 元 /Kwh208076负荷率 100%天运行天数×运行时间×设备功率209107.63×需求符合 / 设备负荷×设备数量48771数×100%运行天数×运行时间×设备功率负荷率 75%天数309107.63×

9、;需求符合 / 设备负荷×设备数量54867低温高效风冷模×75%块机组耗电计算运行天数×运行时间×设备功率负荷率 50%天数509107.63×需求符合 / 设备负荷×设备数量60963×50%运行天数×运行时间×设备功率制热负荷率 25%天数209107.63×需求符合 / 设备负荷×设备数量12193×25%合计耗电量上述耗电量总和176793空调末端设备耗电120917.3681运行天数×运行时间×设备功率16200冷冻水泵12024301运行天数

10、×运行时间×设备功率86400制热总耗电电量风冷模块主机总耗电量 +末端总耗279393电量 +机房附属设备耗电制热总运行费用冬季总耗电量× 1.0 元 /Kwh279393全年运行费用487469元KwhKwhKwhKwhKwhKwhKwhKwh元元专业资料.4. 初投资分析序号设备名称规格型号单价（万元）数量合计（万元）1风冷模块特灵 CXAM1205731713空调机房系统造价401404末端工程造价11005总投资311方案二：水冷机组集中供热冷热源方案本方案主机选用水冷机组提供 7-12的冷冻水， 承担夏季冷负荷， 冬季采用市政热网通过板换换热提供 60

11、-55的空调热水，承担冬季热负荷。1. 主要设备选型设备名称规格型号主要参数数量单位备注制冷量： 1046KW水冷机组D1D1E1功率： 203KW1台特灵COP ： 5.15空调循环DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m水泵2台一用一备N=30kw冷却水循DFG200-315（11）流量： 246m 3/h，扬程：台一用一备环泵B/4/30224m, 功率： 30KW2. 运行费用分析专业资料.水冷机组 +集中供热方案运行费用分析计算项目运行时间设备功率设备数量计算过程计算结果单位h/ 天Kw/ 台运行天数×运行时间×设备负荷率 100%天数15920

12、31功率×需求符合 / 设备负荷26200Kwh×设备数量× 100%运行天数×运行时间×设备负荷率 75%天数2592031功率×需求符合 / 设备负荷32750Kwh水冷机组耗电计×设备数量× 75%算运行天数×运行时间×设备负荷率 50%天数4092031功率×需求符合 / 设备负荷34933Kwh×设备数量× 50%运行天数×运行时间×设备制冷负荷率 25%天数1092031功率×需求符合 / 设备负荷4367Kwh×

13、设备数量× 25%合计耗电量上述耗电量总和98249Kwh空调末端设备耗电9090.05300运行天数×运行时间×设备12150Kwh功率机房附属设备耗电909302运行天数×运行时间×设备48600Kwh功率风冷模块主机总耗电量 +末夏季总耗电电量端总耗电量 +机房附属设备158999Kwh耗电专业资料.夏季总运行费用夏季总耗电量×1.0 元 /Kwh158999空调末端设备耗电12090.05运行天数×运行时间×设备16200300功率冷冻水泵1201230运行天数×运行时间×设备43200

14、1功率制热制热总耗电电量水冷机组总耗电量 +末端总59400耗电量 +机房附属设备耗电制热总运行费用冬季总耗电量×1.0 元 /Kwh59400市政集中供热建筑面积× 40元400000全年运行费用618399元KwhKwhKwh元元元专业资料.3. 初投资分析序号设备名称规格型号单价 （万元）数量合计（万元）1冷水机组特灵 D1D1E1751 台752空调机房造价403市政接口费120 元 /m210000 平米1204末端工程造价1005总投资335由于天津市市政热网接口费高的现状， 本方案初投资较高， 单位建筑面积采暖费也较高，造成冬季运行费用高。方案三：水冷机组自建

15、燃气锅炉房方案本方案主机选用水冷机组提供 7-12的冷冻水， 承担夏季冷负荷， 冬季采用自建燃气锅炉房通过板换换热提供 60-55的空调热水，承担冬季热负荷。1. 主要设备选型设备名称规格型号主要参数数量单位备注制冷量： 1046KW水冷机组D1D1E1功率： 203KW1台特灵COP ： 5.15空调循环DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m水泵2台一用一备N=30kw冷却水循DFG200-315（11）流量： 246m 3/h，扬程：台一用一备环泵B/4/30224m, 功率： 30KW燃气锅炉DW-1810功率： 478KW台史密斯2热效率： 90%锅炉循环DFG60

16、-315B/4/15流量： 60m3 /h，扬程：台一用一备泵224m, 功率： 15KW2. 运行费用分析专业资料.水冷机组 +自建燃气锅炉房方案运行费用分析计算项目运行时间设备功率设备数量计算过程计算结果单位h/ 天Kw/ 台负荷率 100%天运行天数×运行时间×设备1592031功率×需求符合 / 设备负荷26200Kwh数×设备数量× 100%运行天数×运行时间×设备负荷率 75%天数2592031功率×需求符合 / 设备负荷32750Kwh水冷机组耗电计×设备数量× 75%算运行天数&

17、#215;运行时间×设备负荷率 50%天数4092031功率×需求符合 / 设备负荷34933Kwh×设备数量× 50%运行天数×运行时间×设备制冷负荷率 25%天数1092031功率×需求符合 / 设备负荷4367Kwh×设备数量× 25%合计耗电量上述耗电量总和98249Kwh空调末端设备耗电9090.05300运行天数×运行时间×设备12150Kwh功率冷冻水泵909301运行天数×运行时间×设备24300Kwh功率冷却水泵909301运行天数×运行

18、时间×设备24300Kwh功率专业资料.夏季总耗电电量水冷机组总耗电量+末端总158999耗电量 +机房附属设备耗电夏季总运行费用夏季总耗电量× 1.0 元 /Kwh158999运行天数×运行时间×设备负荷率 100%天2094782耗气量×需求符合/ 设备负16000数荷/ 热效率×设备数量×100%运行天数×运行时间×设备负荷率 75%天数3094782耗气量×需求符合/ 设备负18000燃气锅炉机组耗荷/ 热效率×设备数量× 75%气量计算运行天数×运行时间&

19、#215;设备负荷率 50%天数5094782耗气量×需求符合/ 设备负20000荷/ 热效率×设备数量× 50%制热运行天数×运行时间×设备2094782/ 设备负4000负荷率 25%天数耗气量×需求符合荷/ 热效率×设备数量× 25%制热总耗气量58000合计燃气费用上述耗燃气费用总和188500空调末端设备耗电12090.05300运行天数×运行时间×设备16200功率空调循环水泵12012301运行天数×运行时间×设备43200功率Kwh元KwhKwhKwhKwhK

20、whKwhKwh专业资料.锅炉循环水泵12012151运行天数×运行时间×设备21600功率锅炉系统总耗电量+末端总制热总耗电费用耗电量 +机房附属设备耗电81000×1.0 元 /Kwh制热总运行费用269500全年运行费用428499Kwh元元元专业资料.3. 初投资分析序号设备名称规格型号单价 （万元）数量合计（万元）1冷水机组特灵 D1D1E1751台752空调机房造价403末端工程造价1004天然气接口费100立方805燃气锅炉史密斯 DW-1810252506总投资345方案四：水源热泵中央空调方案主机采用水源热泵机组， 夏季提供 7 -12的冷水，

21、承担夏季冷负荷并提供生活热水；冬季提供 50-45的热水，承担冬季热负荷。1. 水源热泵机组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；

22、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，使得冷专业资料.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，

23、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。 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

24、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。 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。 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。专业资料.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

25、，水源热泵的投资经济性会有所不同。2. 主要设备选型设备名称规格型号主要参数数量单位备注制冷量 1082.2kw制热量 1177.9kw制冷总功率133.7kw水源热泵机组C2F2F3制冷 COP:8.11台特灵制热总功率 200.2kw制热 COP:5.88空调循环水泵DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m2台一用一备N=30kwDFG200-315（ 11）流量： 100m 3/h,冷却水循环泵扬程： 24m,2台一用一备B/4/30功率： 15KW3. 运行费用分析专业资料.水源热泵中央空调方案运行费用分析计算项目运行时间设备功率设备数量计算过程计算结果单位h/ 天K

26、w/ 台负荷率 100%天运行天数×运行时间×设备159133.71功率×需求符合 / 设备负荷16679Kwh数×设备数量× 100%运行天数×运行时间×设备负荷率 75%天数259133.71功率×需求符合 / 设备负荷20848Kwh水源热泵机组耗×设备数量× 75%电计算运行天数×运行时间×设备负荷率 50%天数409133.71功率×需求符合 / 设备负荷22238Kwh×设备数量× 50%运行天数×运行时间×设备制

27、冷负荷率 25%天数109133.71功率×需求符合 / 设备负荷2780Kwh×设备数量× 25%合计耗电量上述耗电量总和62544Kwh空调末端设备耗电9090.05300运行天数×运行时间×设备12150Kwh功率冷冻水泵909301运行天数×运行时间×设备24300Kwh功率冷却水泵909151运行天数×运行时间×设备12150Kwh功率专业资料.风冷模块主机总耗电量 +末夏季总耗电电量端总耗电量 +机房附属设备111144耗电夏季总运行费用夏季总耗电量× 1.0 元 /Kwh11114

28、4负荷率 100%天运行天数×运行时间×设备209200.21功率×需求符合 / 设备负荷24475数×设备数量× 100%运行天数×运行时间×设备负荷率 75%天数309200.21功率×需求符合 / 设备负荷27534水源热泵机组耗×设备数量× 75%电计算运行天数×运行时间×设备负荷率 50%天数509200.21功率×需求符合 / 设备负荷30593×设备数量× 50%运行天数×运行时间×设备制热负荷率 25%天数20

29、9200.21功率×需求符合 / 设备负荷6119×设备数量× 25%合计耗电量上述耗电量总和88721空调末端设备耗电12090.05300运行天数×运行时间×设备18757功率冷冻水泵12012301运行天数×运行时间×设备43200功率冷却水泵12012151运行天数×运行时间×设备21600功率Kwh元KwhKwhKwhKwhKwhKwhKwhKwh专业资料.风冷模块主机总耗电量 +末制热总耗电电量端总耗电量 +机房附属设备172278耗电制热总运行费用冬季总耗电量× 1.0 元 /Kw

30、h172278全年运行费用283423Kwh元元专业资料.4. 初投资分析序号设备名称规格型号单价 （万元）数量合计（万元）1水源热泵机组特灵 C2F2F3651652空调机房报价403末端工程造价1004室外打井工程造价1005总投资305方案五：地源热泵中央空调方案主机采用地源热泵机组， 夏季提供 7 -12的冷水， 承担夏季冷负荷并提供生活热水；冬季提供 50-45的热水，承担冬季热负荷。1、地源热泵系统特点近年来随着资源和环境的问题日益严重，在满足人们健康、 舒适要求的前提下，合理利用自然资源，保护环境，减少常规能源消耗，已成为暖通空调行业需要面对的一个重要问题。地源热泵空调系统通过吸

31、收大地（包括土壤、井水、湖泊等）的冷热量，冬季从大地吸收热量，夏季从大地吸收冷量，再由热泵机组向建筑物供冷供热而实现节能， 是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。专业资料.图 21：地源热泵利用示意图热泵的理论起源于十九世纪早期卡诺的著作， 1912 年在瑞士的苏黎世成功安装一套以河水作为低位热源的热泵设备用于供暖， 并以此申报专利， 这就是早期的水源热泵系统， 也是世界上第一个水源热泵系统。 到 20 世纪 40 年代，大型热泵的数量已相当可观。 20 世纪 70 年代以来，热泵工业进入了黄金时期，世界各国对热泵的研究工作都十分重视， 诸如国际能源机构和欧洲

32、共同体， 都制定了大型热泵发展计划， 热泵新技术层出不穷， 热泵的用途也在不断的开拓， 广泛应用于空调和工业领域，在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。（ 2）地源热泵的工作原理系统通过地源热泵将环境中的热能提取出来对建筑物供暖或者将建筑物中的热能释放到环境中去而实现对建筑物的制冷，夏季可以将富余的热能存于地层中以备冬用；同样，冬季可以将富余的冷能贮存于地层以备夏用。这样，通过利用地层自身的特点实现对建筑物、环境的能量交换。在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽- 液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷凝器

33、内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13以下的冷风的形式为房间供冷。循环介质带走热量（5单位）压缩机做功（1单位）带走房间热量( 4单位）风冷工蒸机盘凝作发地下换热供冷循环管器介器介质循环质循环竖直埋管图 2-2夏季供冷原理图专业资料.在制热状态下， 地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。 由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝， 由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在

34、地下的热量不断转移至室内的过程中，以35以上热风的形式向室内供暖。从土壤中提取热量（3单位）压缩机做功（1单位）供至房间热量( 4单位）风蒸工冷机盘发作凝地下换热供热循环管器介器介质循环质循环竖直埋管图2-3 冬季供热原理图系统实际上是指通过将传统的空调器的冷凝器或蒸发器延伸至地下，使其与浅层岩土或地下水进行热交换，或是通过中间介质（如防冻液）作为热载体，并使中间介质在封闭环路中通过在浅层岩土中循环流动，从而实现利用低温位浅层地能对建筑物内供暖或制冷的一种节能、环保型的新能源利用技术。 该技术可以充分发挥浅层地表得储能储热作用，达到环保、节能双重功效，而被誉为“21世纪最有效的空调技术” 。专

35、业资料.2、 主要设备选型设备名称规格型号主要参数数量单位备注制冷量 1035.8kw制热量 801.6kw地源热泵机C2F2F3制冷总功率 137.3kw1台特灵组制冷 COP:7.54制热总功率 196.8kw制热 COP:4.07空调循环水DFG200-315/4/30G=200t/h H=32m2台一用一泵N=30kw备冷却水循环DFG200-315（ 11）流量： 246m 3/h,一用一扬程： 24m,2台泵B/4/30备功率： 30KW3、 运行费用分析专业资料.地源热泵中央空调方案运行费用分析计算项目运行时间设备功率设备数计算过程计算结果h/ 天Kw量 / 台负荷率 100%天

36、运行天数×运行时间×设备功率159137.31×需求符合 / 设备负荷×设备数17895数量× 100%运行天数×运行时间×设备功率负荷率 75%天数259137.31×需求符合 / 设备负荷×设备数21782地源热泵机组耗量× 75%电计算运行天数×运行时间×设备功率负荷率 50%天数409137.31×需求符合 / 设备负荷×设备数23234量× 50%运行天数×运行时间×设备功率负荷率 25%天数109137.31×需求符合 / 设备负荷×设备数2904制冷量× 25%合计耗电量上述耗电量总和65815空调末端设备耗电9090.05300运行天数×运行时间×设备功率12150机房附属设备耗电909302运行天数×运行时间×设备功率48600夏季总耗电电量风冷模块主机总耗电量 +末端总1144