地源热泵空调系统讲义

贯彻节能减排政策，建设节能绿色校园

使用可再生能源空调系统建筑环境与设备工程为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策中央空调系统的发展现状传统中央空调系统的形式传统中央空调系统的缺点可再生能源中央空调系统地源热泵空调系统辐射供（冷）暖空调技术地源热泵中央空调与传统中央空调的比较校新办公楼地源热泵中央空调系统初步方案设计经济性分析地源热泵工程实例建设建环专业校内实训基地为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策中央空调系统的发展现状对于大型的办公建筑和区域建筑，中央空调已被广泛采用。传统的制冷空调系统正面临节能与环境、室内空气品质恶化、健康安全性（“空调病”、“非典”）等诸多自身难以克服的问题的挑战。我国空调采暖系统的能耗占总能耗30%以上。建筑节能，特别是空调系统的节能，是世界各国普遍关注的问题。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策中央空调系统的发展现状推进建筑节能减排，建设资源节约型、环境友好型社会，是中国政府的战略决策。贯彻国家节能减排的政策，建设绿色节能校园。使用可再生能源空调系统，节约空调系统能耗，是建设绿色节能校园的重要措施。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策传统中央空调系统的形式中央空调系统主要由两部分组成：冷热源、空调末端装置。冷热源：电驱动水冷制冷机组+冷却塔+锅炉电驱动风冷热泵冷热水机组热驱动溴化锂吸收式制冷机组+冷却塔+锅炉热驱动直燃式溴化锂吸收式冷热水机组空调末端：风机盘管+新风空调系统全空气管道送风空调系统为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策传统中央空调系统的缺点1、空调系统能耗大，电驱动冷水机组耗电量大，运行费用高2、热驱动溴化锂吸收式机组本身并不节能，且需要油或天然气，投资大，随着能源价格的上涨，运行费用进一步升高3、需要在建筑顶部设置冷却塔，有振动和噪音，对建筑物的结构不利，且易产生军团菌为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策传统中央空调系统的缺点4、同样的空调负荷下，制冷机组装机容量大，机组设备初投资高5、采用风冷热泵机组，省去了冷却塔，但运行效率低，能耗大，机组在屋顶等处排出冷凝热，形成了热岛效应，不利于建筑物外环境6、消耗不可再生能源（电、煤、气、油），间接造成对环境的污染为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策可再生能源中央空调系统用于建筑物空调系统的可再生能源有空气低位热能（空气源热泵）、水源热泵、地源热泵、太阳能空调制冷等。与使用煤、气、油、电等常规能源相比，具有清洁、高效、节能的特点，利用空气、水或者土壤热能的空调系统目前正在中国的空调市场上兴起。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策可再生能源中央空调系统北京市：选用热泵供热制冷系统的建设项目，可获北京市政府一次性补助。北京市境内的各类建设项目供热制冷系统选用热泵系统的，按建筑面积补助标准为：地下（表）水源热泵35元/平方米，地源热泵和再生水源热泵50元/平方米。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策地源热泵空调系统地源热泵空调是一种利用浅层地热资源，既可供热又可制冷的高效节能的空调技术。由于全年地温波动小，相对室外温度冬暖夏凉，因此地热可分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即冬季从土壤或者水中采集热量，供室内采暖；夏季从土壤或水中采集冷量，把室内多余热量取出释放出去。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策地源热泵空调系统为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策地源热泵空调系统的优势1.技术成熟：本系统在北欧、北美已普遍应用近30年，技术成熟、可靠，近年来在中国也得到广泛推广应用。2.运行节能：土壤源热泵夏季冷凝温度比风冷热泵低。冬季利用地下土壤热量供热比风冷热泵COP(能效比)值高出40%左右，运行费用可降低30-40%。3.运行安全可靠：基本不受环境气温的影响，系统简单，省去冷却塔等部件的维护工作，可稳定持续地供冷供热。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策地源热泵空调系统的优势4.利于环保：系统全部为闭式循环，不会造成地下水的污染；即无直燃机的二氧化碳排放，又无风冷机的噪音污染，运行安静、占地面积小，布置灵活，不影响建筑外观。5.一机多用：既可制冷又可制热，还可供应生活热水。6.土壤源热泵机组放置在封闭机房内，机组噪声和机组的检修对住户干扰最少。7.使建筑物成为环保型低消耗建筑，符合国际发展趋势。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策辐射供（冷）暖空调技术辐射供冷是以辐射换热为主要传热机制，通过设置在顶板或地板或墙壁的冷水盘管与非盘管表面及人体进行辐射和对流换热处理室内的冷负荷，将热交换功能从建筑物空气的通风功能中解耦出来，使人体获得更好的热舒适度，且可以同时满足室内空气品质的需求，避免使用大量的循环空气。其优点主要有：节能、降低峰值能耗、良好的热舒适度、无吹风感、极大改善室内空气品质（可采用全新风运行）、节省建筑空间、简单有效的区域控制等。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策辐射供（冷）暖空调技术在欧洲的德国、瑞士等国家，新建建筑中有80％采用了辐射供冷（暖）技术。最近几年，开始在我国得到应用。在国外，以辐射供冷为核心的热湿独立处理空调系统已成为当今空调领域最受人关注的技术之一。美国商务部(U.S.DepartmentofCommerce)和国家技术信息部（NationalTechnicalInformationService)联合进行的一项关于商业建筑空调系统节能的报告中，从55个节能技术中选出了15个最有应用前景的节能技术，其中辐射供冷、地源热泵空调系统等均位列这15个技术之中。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策地源热泵中央空调与传统中央空调的比较1项目地源热泵中央空调溴化锂吸收式直燃机组水冷机组+燃油(气)热水锅炉水冷机组+电热锅炉占地面积机房占地面积小可设在地下室机房占用建筑面积，冷却塔占用屋顶面积储油设备需要占地面积须冷冻站和锅炉房，冷却塔占用屋顶面积，储油设备需要占地面积须冷冻站和锅炉房，冷却塔占用屋顶面积需要较大的电负荷设备寿命机组20年,室外地埋管50年10年冷水机组20年燃油锅炉10年冷水机组20年，电锅炉15年水资源消耗量只利用地下水的热量，不消耗水资源冷却水循环量的2%冬季供热的排污补水冷却水循环量的2%冬季锅炉的排污补水冷却水循环量的2%冬季锅炉的排污补水为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策项目地源热泵中央空调溴化锂吸收式直燃机组水冷机组+燃油(气)热水锅炉水冷机组+电热锅炉驱动能源方式电能能源利用系数为3.8-4.5燃油或燃气能源利用系数80%夏季:电能利用系数为3.5-3.8,冬季燃油或燃气80%夏季：电能利用系数为3.5-3.8冬季90%环境保护无燃烧污染,水资源不和制冷剂接触,水没有污染有燃烧污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)有燃烧污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)无燃烧污染，夏季有一定的噪音和水霉菌污染（冷却塔）备注一套机组和人员，运行维护简单机房需要设置自动安全报警系统需要设置两套机组和人员，运行维护复杂锅炉房需要设置自动安全报警装置需要设置两套机组和人员，运行维护复杂地源热泵中央空调与传统中央空调的比较2为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策校新办公楼地源热泵中央空调系统

初步方案设计空调形式：采用土壤源热泵空调主机+风机盘管（或辐射地板+置换通风系统），夏季回水所含热量部分用以加热生活用水，部分热量通过地下换热器散入地下，冬季由主机抽取地下热量来制取空调采暖用和生活用热水。该系统同时解决了空调系统冷、热源，代表了目前空调行业的先进水准，可为用户创造优异的室内空气环境。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策校新办公楼地源热泵中央空调系统

初步方案设计系统组成：系统由土壤热泵空调机组、室内末端设备和地下埋管换热器系统三部分组成，夏季回水所含热量部分用以加热生活用水，部分通过地下换热器散入地下；冬季由主机抽取地下热量来加热生活用水。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策校新办公楼地源热泵中央空调系统

初步方案设计埋管形式：采用的是深层土壤(垂直埋管)形式。深层土壤(垂直埋管)形式埋管深度约100~160米左右，热源稳定且置于土壤中进行封闭式热交换而不抽取地下水，对地下水无污染。室内末端:可采用传统的风机盘管系统，也可采用辐射顶板（地板）+置换通风系统。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策地源热泵与常规空调投资费用比较冷热源方式及序号地源热泵冷水机组与燃气锅炉配套直燃式溴化锂冷热水机组冷热水机组（元/kw·冷量）600～800560～700950～1300燃气锅炉（元/kW·热量）

400～520

冷却塔（元/kW·冷量）无40～60地下钻孔及埋管（元/kW）800～1400无机房水泵、管道、控制等基本相同(20～40元/m2)建筑物空调末端基本相同（100～160元/m2）初投资概算比较(冷指标100W/m2)初投资（元/m2空调面积）340280280为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策地源热泵与常规空调运行费用比较冷热源方式地源热泵冷水机组与燃气锅炉配套直燃式溴化锂冷热水机组季节夏季冬季夏季冬季冬、夏两季能源形式电电天然气天然气轻柴油单位kW·hkW·hm3m3升价格（元）0.50.52.02.03.0效率4.83.53.80.88

0.880.85能源费用（元/m2·季）6.6148.2922.5437.0448.3机房运行费用（/m2·季）4.5元/m2·两季冷却塔运行费用无2元/m2.季全年运行费合计（元/m2）25.137.3343.5454.8费用比例11.491.732.18为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策经济性分析按10000m2空调面积计算，使用寿命均考虑20年

地源热泵系统冷水机组+锅炉直燃式溴化锂冷热水机组初投资（万元）340280280年运行费用（万元）25.137.3343.54静态投资回收期（年）4.93.25为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策地源热泵工程实例广州市大学城地源热泵空调工程●

项目特点：教学楼、办公楼，制冷为主，取暖为辅●

项目规模：总建筑面积52000平方米●

总冷负荷：2045冷吨●

项目预算：1474万元人民币●

项目概况：分期建设。第一期为6000平方米教学楼，制冷面积为3250平方米，地源热泵48台，水量每小时38吨，循环水量每小时113吨，总造价243万元，平均造价405元/建筑平米。●

运行效果：室外气温32.3℃有太阳照射，在一间坐满53人的150平方米语音室内，开机10分钟后室温为30℃，开机30分钟后，室温23.6℃，以后保持在这个温度。机组配备为5冷吨的一台，3冷吨的一台，两台热泵总功率为6.29KW。为专业建设发展建言，为节能绿色校园献策结合学校现有条件

建设建环专业校内实训基地建筑环境与设备工程专业是我校于2002年首次招生的新专业，实验室建设比较薄弱建环专业已经成为涉及国计民生的重要学科世界上每年50％的竣工面积在中国人民对舒适健康建筑环境的要求不断提高建筑节能成为国家的大政方针充分利用校内基础建设条件，在校新办公楼建筑中，使用地源热泵这一节能空调技术，在满足新办公楼空调功能的同时，