湖南湘潭城市中心區(qū)地表水水源熱泵工程調(diào)研技術(shù)報(bào)告
完成單位：中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司
完成人：戎向陽 徐 明 侯余波 楊正武
一、緒論
為做好國家“十一五”科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“長江上游地區(qū)地表水水源熱泵系統(tǒng)高效應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”課題三子課題4“系統(tǒng)綜合集成的設(shè)計(jì)優(yōu)化及節(jié)能運(yùn)行控制技術(shù)研究”工作，深入了解水源熱泵在全國其他省市的應(yīng)用情況，我院在課題項(xiàng)目管理辦公室統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下組織安排相關(guān)人員對湖南湘潭城市中心區(qū)地表水水源熱泵工程項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研。
二、內(nèi)容
1、在重慶市科委、重慶市建委的統(tǒng)一部署下，項(xiàng)目管理辦公室組織各課題參與單位對湖南湘潭城市中心區(qū)地表水水源熱泵工程進(jìn)行調(diào)研，同時(shí)在湖南召開項(xiàng)目第三季度報(bào)告會。通過召開季度報(bào)告會了解各課題研究進(jìn)度，會議期間與項(xiàng)目管理辦公室邀請的專家共同探討科研項(xiàng)目中遇到的技術(shù)問題，解決了許多實(shí)際問題，為下一步工作的開展打下了堅(jiān)定的基礎(chǔ)，保證了研究工作的順利開展。
2、調(diào)研期間課題三各參與單位在湘潭市華宇國際大酒店召開了科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題三內(nèi)部工作會議，會議由重慶市建筑節(jié)能中心王晶主持，參加會議的有重慶大學(xué)、中國建筑科學(xué)研究院上海分院、重慶市建設(shè)技術(shù)發(fā)展中心、中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司。會議就科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目各課題研究內(nèi)容進(jìn)行了深入討論，對目前課題開展中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，對其他課題組比較關(guān)注的地表水取水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的編制等方面的情況進(jìn)行了分析與討論，并形成會議工作紀(jì)要。
3、在課題項(xiàng)目管理辦公室與湖南凌天科技有限公司統(tǒng)一組織安排相關(guān)人員對湖南湘潭城市中心區(qū)地表水水源熱泵工程項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研。
三、調(diào)研總結(jié)
1、季度工作匯報(bào)
調(diào)研期間召開的課題第三季度季度報(bào)告由我院副總工程師戎向陽總工負(fù)責(zé)匯報(bào)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃安排戎總就我院在第3季度的工作情況進(jìn)行了總結(jié)，并與其他課題承擔(dān)單位就工作開展過程中遇到的問題進(jìn)行了交流，并對課題的下一步開展提出了合理的建議。在項(xiàng)目管理中心的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，在課題三各參與單位積極配合下順利完成課題三中期檢查。根據(jù)中期檢查發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，為下一步課題工作的開展起到積極的推動作用；課題三內(nèi)部對各課題的研究內(nèi)容、經(jīng)費(fèi)預(yù)算、研究工作的協(xié)調(diào)及安排等各方面進(jìn)行了討論；完成了夏季地表水源熱泵系統(tǒng)尾水排放對湖泊水溫及水質(zhì)的影響報(bào)告；完成氣象變化對空調(diào)負(fù)荷的影響分析與進(jìn)水水溫對水源熱泵機(jī)組效率影響分析報(bào)告；編制了各研究內(nèi)容大綱，各參編單位根據(jù)大綱細(xì)則明確研究內(nèi)容。匯報(bào)內(nèi)容同時(shí)包括關(guān)于重慶彭水烏江明珠大酒店江水源熱泵項(xiàng)目；針對示范項(xiàng)目實(shí)際情況對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、系統(tǒng)運(yùn)行的安全性方面提出了合理的建議。
圖1 季度工作匯報(bào)一
圖2 季度工作匯報(bào)二
2、課題內(nèi)部工作總結(jié)
通過召開課題內(nèi)部工作總結(jié)會議，課題三達(dá)成以下共識：
1）、應(yīng)該加強(qiáng)課題組之間的相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)資源共享，避免工作的重復(fù)，定期召開課題組間的工作進(jìn)度報(bào)告。對于課題組內(nèi)部，要求工作進(jìn)度嚴(yán)格按照任務(wù)書進(jìn)度要求開展，不定時(shí)向課題組匯報(bào)工作開展情況，課題三各參與單位應(yīng)共同努力促進(jìn)課題組工作的順利進(jìn)行。
2）、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)交流，課題三各參與單位根據(jù)工作開展實(shí)際情況，及時(shí)對工作情況進(jìn)行總結(jié)。同時(shí)將技術(shù)成果相關(guān)資料等及時(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò)交流平臺實(shí)現(xiàn)共享。
3）、對于地表水水源熱泵系統(tǒng)對地表水（湖水、江河水）的需求，包括取水、水處理、尾水排放等方面對生態(tài)系統(tǒng)的評估應(yīng)該有一定的評估標(biāo)準(zhǔn)。
4）、對規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的編制方面提出了合理的建議。根據(jù)初步擬定的《重慶市地表水源熱泵源熱泵應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》研究內(nèi)容，對標(biāo)準(zhǔn)編制的初步意見如下：
1、對于負(fù)荷設(shè)計(jì)原則與方法建議取消，目前針對負(fù)荷部分已有相關(guān)規(guī)范規(guī)定，無需再對這部分進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。
2、對于末端設(shè)備的選擇不需設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，建議取消。
3、需明確水力平衡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；
4、應(yīng)該精減編制內(nèi)容。
5）、課題組參與單位一致確定作為系統(tǒng)集成與優(yōu)化的承擔(dān)單位，同時(shí)作為示范工程的協(xié)調(diào)單位，為更好的將課題研究內(nèi)容應(yīng)用到項(xiàng)目中去，項(xiàng)目管理辦公室應(yīng)該及時(shí)協(xié)調(diào)課題一、課題二工作進(jìn)度與研究成果，以便深入開展我課題組相關(guān)工作。
6）、對于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)部分，建議對水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一定控制太嚴(yán)格，應(yīng)該通過技術(shù)手段從設(shè)備與系統(tǒng)方面入手，因江河湖水水質(zhì)本身比污水水質(zhì)更好，如大量的成本用于取水前期水處理上，則增加大量的成本。
7）、關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)編制部分對水質(zhì)的要求，討論意見認(rèn)為在滿足基本要求的前提下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到什么要求應(yīng)與設(shè)備本身的能力共同決定。標(biāo)準(zhǔn)中可以包括如循環(huán)水量的要求，平均水溫多少滿足才不對生態(tài)產(chǎn)生影響等內(nèi)容。
8）、建議盡快擬定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范大綱，待大綱確定后再由專家討論確定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制內(nèi)容。
3、城市中心區(qū)地表水水源熱泵工程現(xiàn)場調(diào)研
3.1 企業(yè)簡介
湖南凌天科技有限公司是專業(yè)從事熱能利用與開發(fā)、環(huán)保節(jié)能空調(diào)設(shè)備制造與銷售以及能源管理投資建設(shè)的國家級高新技術(shù)企業(yè)。
主要產(chǎn)品包括：地源熱泵中央空調(diào)機(jī)組及其系統(tǒng)安裝；機(jī)電一體化成套設(shè)備制造及安裝；能源管理服務(wù)及投資。凌天科技與清華大學(xué)合作開發(fā)適于中國的新型地源熱泵機(jī)組，在水源溫度適應(yīng)范圍上取得重大突破（4℃~40℃），機(jī)組能效比達(dá)5.5以上。凌天科技開發(fā)地源熱泵機(jī)組適用水質(zhì)范圍有新的突破：地表水、地下水、土壤源、中水、污水、海水等都能適用。
3.2 湘潭城市中心區(qū)地表水地源熱泵區(qū)域性制冷供暖系統(tǒng)
3.2.1湘潭城市中心區(qū)地表水地源熱泵系統(tǒng)簡介
地表水源部分采用人工湖泊水源，距離中心機(jī)房位置大約1公里，湖水通過管道與運(yùn)河水相連接，保證湖水水量充足。中心機(jī)房位于湘潭城市中心區(qū)廣場下，主機(jī)全部采用湖南凌天科技有限公司高效水源熱泵機(jī)組，通過中心機(jī)房作為冷熱源提供城市中心區(qū)域周圍建筑供冷供熱需求，包括湘潭市人民政府辦公大樓、政協(xié)辦公大樓、人大辦公大樓、廣電中心辦公大樓均使用本系統(tǒng)。自中心機(jī)房最遠(yuǎn)輸送管道距離為1.7公里，采用發(fā)泡的保溫層，溫度損失為0.6℃。
圖3 湘潭市委辦公大樓
圖4 湘潭市人民政府辦公大樓
湘潭城市中心區(qū)地表水地源熱泵系統(tǒng)為區(qū)域性供冷供暖系統(tǒng)示意圖如下圖所示：
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湖 水 泵 |
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熱泵機(jī)組 |
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回湖中 |
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水處理 裝置 |
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來自湖中 |
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人大政協(xié) |
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廣電 |
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市委 |
|
市政府 |
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輔助加熱器 |
圖5 區(qū)域性供冷供暖系統(tǒng)示意圖
根據(jù)本系統(tǒng)提供的末端用戶負(fù)荷計(jì)算，本區(qū)域性制冷供暖冷負(fù)荷為 12190 kW，熱負(fù)荷為6953 kW，設(shè)計(jì)負(fù)荷參差系數(shù)分別為0.827和0.866。本系統(tǒng)采用開式系統(tǒng)，取水與排水及水處理技術(shù)均采用湖南凌天科技自主設(shè)計(jì)技術(shù)；下表為水質(zhì)處理前后對照表3.1：
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|
含沙量 (mg/L) |
渾濁度 (NTU) |
PH值 |
總硬度 (mg/L) |
|
處理前 |
57.6 |
52 |
8.16 |
162 |
|
處理后 |
10 |
5.3 |
8.11 |
155.2 |
3.2.2 系統(tǒng)實(shí)測資料
本系統(tǒng)夏季滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)共運(yùn)行7-8臺主機(jī)，冬季滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)共開啟主機(jī)6臺，制冷季節(jié)6月實(shí)測的系統(tǒng)能效比為3.6，冬季供熱工況12月實(shí)測能效比為3.1。
湘潭城市中心機(jī)房05-06年平均運(yùn)行數(shù)據(jù)如表3.2：
湘潭城市中心機(jī)房05-06年平均運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3.3:
|
月 |
室外溫度（℃） |
冷凍水出口 （℃） |
冷凍水入口（℃） |
湖水出口（℃） |
湖水入口（℃） |
|
1 |
2.68 |
45.90 |
41.47 |
3.67 |
6.02 |
|
2 |
3.86 |
45.23 |
39.33 |
3.73 |
5.86 |
|
3 |
7.44 |
45.42 |
41.43 |
7.02 |
9.47 |
|
5 |
26.50 |
8.40 |
13.02 |
21.69 |
18.60 |
|
6 |
28.25 |
9.02 |
14.29 |
26.75 |
23.70 |
|
7 |
37.83 |
7.94 |
12.41 |
32.98 |
29.50 |
|
8 |
36.43 |
8.55 |
13.93 |
32.99 |
29.47 |
|
9 |
|
9.84 |
14.00 |
29.99 |
26.18 |
|
10 |
0.00 |
10.79 |
13.92 |
25.65 |
22.45 |
|
12 |
2.73 |
45.75 |
39.79 |
7.75 |
9.27 |
圖6 實(shí)測系統(tǒng)COP
3.3 運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性比較（以湘潭城市中心區(qū)集中機(jī)房為例）
目前凌天集中機(jī)房已裝8臺機(jī)組，熱泵制冷輸入功率是1440kW，輸出功率為8000kW，熱泵制熱輸入功率為1920KW，輸出功率為8480KW，總輸入、輸出功率的大小可自動調(diào)整。
實(shí)際耗電費(fèi)情況（電價(jià)0.8元/KWH）：2004年湘潭人民大廈(建筑筑面積47500平米)，見表3.4：
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月份 |
電量/KWｈ |
電價(jià)/元/KWｈ |
電費(fèi)/元 |
|
9 |
50000 |
0.8 |
40000.00 |
|
11-12 |
143750 |
0.8 |
115000.00 |
|
1(05年) |
100000 |
0.8 |
80000.00 |
|
2(05年) |
181000 |
0.8 |
144800.00 |
|
3(05年) |
150000 |
0.8 |
120000.00 |
|
合計(jì) |
|
|
499800.00 |
運(yùn)行時(shí)間135天,平均每平米建筑運(yùn)行電費(fèi)為10.52元。
2005年人民大廈和廣電大廈運(yùn)行費(fèi)用(含市委大廈供暖)總建筑面積105000平米（夏季制冷人民大廈和廣電大廈建筑面積70000平米）見下表3.5：
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月份 |
電量/KWｈ |
電價(jià)/元/KWｈ |
電費(fèi)/元 |
|
4 |
48856 |
0.8 |
39085 |
|
5 |
7340 |
0.8 |
5872 |
|
6 |
31250 |
0.8 |
25000 |
|
7 |
150000 |
0.8 |
120000 |
|
8 |
200000 |
0.8 |
160000 |
|
9 |
85000 |
0.8 |
68000 |
|
12 |
143750 |
0.8 |
115000 |
|
1 |
300000 |
0.8 |
240000 |
|
2 |
225000 |
0.8 |
180000 |
|
3 |
150000 |
0.8 |
120000 |
|
合計(jì) |
|
|
1072957 |
夏季運(yùn)行時(shí)間135天,運(yùn)行費(fèi)用為417957元,每平米運(yùn)行費(fèi)用為8.8元,冬季運(yùn)行時(shí)間為90天,運(yùn)行費(fèi)用為655000元,每平米運(yùn)行費(fèi)用為6.24元，每平米的全年運(yùn)行費(fèi)用為１５.０４元。
2006年人民大廈和廣電大廈、市委大廈總建筑面積105000平米（其中廣電賓館24小時(shí)供冷），見下表3.5：
|
月份 |
電量/KW.H |
電價(jià)/元/KW |
電費(fèi)/元 |
|
5 |
75000 |
0.8 |
60000 |
|
6 |
250000 |
0.8 |
200000 |
|
7 |
362500 |
0.8 |
290000 |
|
8 |
585000 |
0.8 |
468000 |
|
9-10 |
116886 |
0.8 |
93509 |
|
合計(jì) |
|
|
1111509 |
夏季運(yùn)行時(shí)間132天,運(yùn)行費(fèi)用為1111509元,每平米運(yùn)行費(fèi)用為10.58元。見下表3.6：
|
月份 |
電量/KW.H |
電價(jià)/元/KW |
電費(fèi)/元 |
|
11 |
74558 |
0.8 |
59647 |
|
12 |
303536 |
0.8 |
242829 |
|
1 |
413058 |
0.8 |
330447 |
|
2 |
181100 |
0.8 |
144880 |
|
3(15) |
112712 |
0.8 |
90170 |
|
合計(jì) |
|
|
867973.00 |
冬季運(yùn)行時(shí)間102天，運(yùn)行費(fèi)用為867973元，每平米運(yùn)行費(fèi)用為8.3元。我們對長株潭地區(qū)一些民用建筑空調(diào)冷熱源的年運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了調(diào)查，表2為中心區(qū)的區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)與幾種冷暖兩供的冷熱源年運(yùn)行費(fèi)用的比較。從表中可以看出，湘潭市政府大樓的空調(diào)年運(yùn)行費(fèi)用要節(jié)約40%以上。2005年，該項(xiàng)目作為湖南省建筑節(jié)能的示范項(xiàng)目，接待了來自國家建設(shè)部和湖南省建設(shè)廳建筑節(jié)能專家組的參觀考察，得到了專家們的一致肯定。
表3.7： 與其他空調(diào)方式年運(yùn)行費(fèi)用比較（單位：元∕m2）
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城市中心區(qū) 系統(tǒng) |
燃?xì)?/span> 直燃機(jī) |
燃油 直燃機(jī)
|
風(fēng)冷 熱泵 |
冷暖兩用 分體機(jī) |
|
年運(yùn)行費(fèi)用 |
19～22 |
36～40 |
90～95 |
30～38 |
40～50 |
根據(jù)國家發(fā)改委公布的數(shù)據(jù)，2004年我國能源消費(fèi)總量為19.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中建筑能耗所占比例按28%計(jì)，采暖空調(diào)在建筑能耗中的比例按85%計(jì)，則我國每年采暖空調(diào)消耗的能源為4.7億噸標(biāo)煤，如推廣該項(xiàng)技術(shù)，設(shè)定有10%的空調(diào)采暖建筑采用，其節(jié)能效果按25%的節(jié)能率計(jì)算，每年可節(jié)約空調(diào)采暖能耗1180萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按每噸530元計(jì)算，每年可節(jié)約62.3億元。
從節(jié)約能源方面，推廣應(yīng)用本項(xiàng)目技術(shù)將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益
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直線電話：18515158288（同微信）
