北京世界园艺博览会地热综合供热项目中,国际馆建筑面积136万平方米,总冷负荷136MW,总热负荷1088MW,项目配置2台制热量1323kW地源热泵机组,结合00m3蓄能水池联合运行(换热孔数为7个,100m深),夏季冷负荷不足部分配置3台制冷量为3516kW(1000RT)冷水机组结合6台433m3/h的冷却塔联合运行。热负荷不足部分配置2台3500kW(5T)燃气锅炉。

1、项目基本情况

园区规划原则及目标如下:

(1)世园会内建筑供热独立解决。

(2)世园会内新建建筑100%达到绿色建筑标准,有条件可建设零能耗建筑。

(3)世园会应用优先采用可再生能源供热,特别是太阳能、地热、热泵供热,若条件不能满足可考虑燃气冷热电三联供方式供热。

(4)规划世园会可再生能源比例达到10~15%。

根据北京市规划院所提供的冷热负荷指标:四大展馆夏季冷负荷指标100W/㎡,冬季热负荷指标80W/㎡;商业服务及配套设施夏季冷负荷指标80W/㎡,冬季热负荷指标60W/㎡。

温室建筑:冬季热负荷指标0W/㎡。(温室厂家提供)

按照整个园区的分布及建筑的使用功能,考虑到初投资及后期输送能耗,我方设计两个能源站。

1#热泵能源站空调冷热负荷估算

2#热泵能源站空调冷热负荷估算

2、设计及方案说明

能源站设计

按照整个园区的分布及建筑的使用功能,考虑到初投资及后期输送能耗,设计两个能源站。

1#热泵能源站系统主要用于生活体验馆、演艺中心、国际馆、配套设施、商业服务建筑的供暖及制冷,设置在国际馆建筑下面,供热面积为136万平方米。

2#热泵能源站系统主要用于中国馆、植物馆、商业服务的供暖及制冷,设置在中国馆建筑下面,供热面积为1254万平方米。

能源站位置如下:

3、方案设计及设备配置

1#热泵能源站:地源热泵结合水蓄能+燃气锅炉调峰能源系统形式

国际馆建筑面积136万平方米,总冷负荷136MW,总热负荷1088MW,项目配置2台制热量1323kW地源热泵机组,结合00m3蓄能水池联合运行(换热孔数为7个,100m深),夏季冷负荷不足部分配置3台制冷量为3516kW(1000RT)冷水机组结合6台433m3/h的冷却塔联合运行。热负荷不足部分配置2台3500kW(5T)燃气锅炉。

2#热泵能源站:地热梯级利用+地源热泵结合水蓄能+燃气过炉调峰能源系统形式

中国馆建筑面积1254万平方米,总冷负荷1254MW,总热负荷10032MW,项目钻凿2口深层地热井(单井出水量60T/h,水温55℃),配置两台1100kW

左右的深层地热热泵机组,通过地热梯级利用可提供3600kW的热量。配置2台制热量1323kW浅层地源热泵机组,结合00m3蓄能水池联合运行(换热孔数为7个,100米深)。冷负荷不足部分配置2台制冷量为4570kW(1300RT)冷水机组结合4台560m3/h的冷却塔联合运行。热负荷不足部分配置2台2800kW(4T)燃气锅炉。

4、经济、环境及社会效益

(一)经济效益:

由上表得出:可再生能源供暖系统比燃气锅炉+冷水机组系统每年可减少运行费用73038万元。

(二)环境效益:

由上表得出:项目采用可再生能源供暖制冷每年减少标煤排放28943吨,减少二氧化碳排放量54123吨,减少二氧化硫484吨,减少一氧化氮803吨。

5、设计方案优势

(一)浅层地温能的利用

热泵系统是一种先进的高效节能、无任何污染的采暖空调方式,在建筑用能领域,是作为环保和节能首推的新技术应用项目。

地源热泵是利用了地球表面潜层地热资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表潜层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%左右的太阳辐射到

地球的能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源的限制,量大面广,无处不在。这种储存于地表潜层近乎无限的可再生能源,使得地能成为清洁的可再生能源的一种形式。

地表潜层地热资源温度,一年四季相对稳定,冬季比环境温度高,夏季比环境温度低,是最好的热泵热源和冷源。使得地源热泵系统比空气源热泵系统运行效率高40%,节能和节省运行费用40%左右。地能温度比较恒定,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证系统的高效性和经济性。

(二)地热资源利用

地热是一种集热、矿、水三位一体的宝贵矿产资源,地热能是清洁、可再生的能源。地热资源可用于供暖、浴疗、种植、养殖、工业烘干等方面。开发利用地热资源可以减少大气污染,保护大气环境,具有一定的社会效益。同时由于地热能价格低廉,又具有较好的经济效益。

(三)空调系统大温差设计

本方案设计的夏季供回水温差为7℃,供冷工况为6/13℃;冬季供回水温差为7℃,供热工况为45/38℃。

大温差输送,优点如下:

(1)节省水泵输送能耗。水泵输送能耗占到系统总能耗的35%以上,采用大温差输送,减少水泵的耗电量,当空调供回水温差比常规温差高2℃时,可减少水泵运行费用%以上。

(2)降低初投资。采用大温差输送,可以减少输送管道的管径,节约系统的初投资,当空调供回水温差比常规温差高2℃时,节省管道一次投资10%左右。

(四)空调系统中的蓄能方式主要有冰蓄能和水蓄能,水蓄能与冰蓄能相比具有以下的优势:

(1)水蓄能系统既可以在夏季蓄冷、又可以在冬季蓄热,而冰蓄能系统只能是夏季蓄冷,冬季不能蓄热。

(2)蓄冰设备的造价要高于蓄水设备,而蓄冰设备在冬季供热工况时又闲置,从投资上来说采用蓄水系统比采用蓄冰系统具有更大的优势。

(3)水蓄冷系统机组的效率远远高于冰蓄冷系统,系统的运行费用更低。冰蓄冷系统中机组在蓄冷工况时蒸发器最低出水温度为-6℃,水蓄冷系统中机

组在蓄冷工况时蒸发器最低出水温度为4℃,出水温度要高10℃左右,机组的效率比冰蓄冷系统高25%以上。

(4)水蓄能系统可以将蓄存的能量尽量用在电力高峰段,系统的运行费用更低。因为冰蓄冷系统中的蓄冰设备受到融冰率的限制,如冰盘管的最大融冰率为15%左右,也就是说蓄冰设备在每个小时段最多能提供总蓄冷量的15%左右,蓄存的冷量只能慢慢地分摊在各个小时段提供,不能集中地用在电价最高的时段;而水蓄能系统没有这个限制,可以将蓄存的冷(热)量尽量用在电价最高的时段,这样就可以最大限度地降低系统的运行费用。

6、地热梯级利用系统

一级供热:末端为风机盘管,供回水温度暂定为:45/38℃,板式换热器一次侧的地热水利用温度为55/40℃;

二级热泵供暖:末端为风机盘管,供回水温度暂定为:45/38℃,板式换热器一次侧的地热水利用温度为40/25℃;热泵机组侧进出水温度为:38/23℃;

三级热泵供暖:末端为风机盘管,供回水温度暂定为:45/38℃,板式换热器一次侧的地热水利用温度为25/10℃;热泵机组侧进出水温度为:23/8℃;

总计:地热水通过梯级利用可产生制热量35763KW。

7、技术适用范围

技术名称:深层地热+浅层地温能+水蓄能+锅炉调峰能源综合利用供暖制冷 技术。

该项技术既可以满足供暖、制冷需求, 也可满足生活热水需求, 应根据建筑 使用功能的不同,可采用不同的综合能源形式。具体如下:

(1)居民生活小区、别墅以及独立公寓等住宅类建筑,可以采用地源热泵 能源系统或地源热泵+深层地热能源系统。

住宅项目: 1)北京当代万国城北区—地源热泵+燃气锅炉调峰能源形式; 2)长辛店园博府—地源热泵能源系统形式。

(2)商业、办公类建筑,根据其用能特点, 可以采用地源热泵结合水蓄能 空调系统,夜间利用谷电进行蓄能,白天释能,减少运行成本,削峰填谷。

办公项目:

1)顺义汽车城—地源热泵+水蓄能能源系统形式;

2)金蝶软件园—地源热泵+水蓄能能源系统形式。

商业项目:

1)北京平谷万德福广场—地源热泵+水蓄能能源系统形式; 2)奥林匹克森林公园瞭望塔—地源热泵能源系统形式。

(3)酒店、宾馆类项目, 可以采用地源热泵能源系统或地源热泵+深层地热 能源系统。

酒店项目:

1)北京天湖国际会议中心酒店—地源热泵能源系统形式。

2)瑞麟湾温泉度假酒店—地源热泵+深层地热能源系统形式。

(4)学校项目,包括宿舍、教学楼、体育场馆、办公楼等建筑,可采用地 源热泵+深层地热能源形式,可配备常规能源调峰。

学校项目:

1)北京师范大学沙河新校区—地源热泵+燃气锅炉调峰能源系统形式;

2)怀柔北京电影学院—地源热泵+冷水机组调峰+市政热力调峰能源系 统形式。

(5)医院项目,可以采用地源热泵能源系统或地源热泵+深层地热能源系统, 可配备常规能源调峰。

酒店项目:

1)北京怀柔安佳医院—地源热泵能源系统形式;

2)北京回龙观医院—地源热泵能源系统形式。

(6)温室类项目,可采用地源热泵能源系统或综合能源系统。 温室项目:

1)北京国际鲜花港—地源热泵+水源热泵+深层地热+燃气锅炉调峰能源系统 形式;

2)12 年第七届世界草莓大会—地源热泵能源系统形式。

北极星电力网官方微信


南方地区宜采用空气源热泵供热:两部委印发新冠肺炎应急救治设施设计导则(试行) 国家卫健委 0210

盾安节能工业余热利用案例:鹤壁同力电厂工业热泵供热工程 盾安节能 130315

天津军电热电有限公司热泵供热增容改造工程吸收式热泵采购招标公告 华电集团公司招标与采购网 120719