某建设项目空调冷热源方案比选_张仕国

公用工程设计

Public Utilities Design

某建设项目空调冷热源方案比选

Selection of Air Conditioning Cold and Heat Source Schemes in a Construction

Project

张仕国，刘赛楠

（中冶时代置业有限公司，河北唐山064000）

ZHANG Shi-guo,LIU Sai-nan

(TheMCC Times Real Estate Co. Ltd.,Tangshan 064000，China)

【摘某建设项目在空调系统冷热源方案的决策中，通过技术评价指标分析、经济评价指标分析，得出比选结论为采用地要】

源热泵空调冷热源方案，并阐述了地源热泵的相关注意事项。

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Basing on technical evaluation, economic evaluation index analysis, the project adopted a better scheme which is

ground-source heat pump air-conditioning systems.the paper also put forward the related and advertent items. 空调系统；冷热源方案；地源热泵【关键词】

【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】air conditioning system ；hot and cold source schemes ;ground source heat pump systems 【中图分类号】TU831

【文献标志码】A

【文章编号】1007-9467（2015）10-0073-04

10.13616/j.cnki.gcjsysj.2015.10.016【DOI 】

1引言

某建设项目位为临湖项目，由1栋酒店和11栋综合楼组

投资决策问题，需进行全面详细的比选。

民用投资建设项目空调系统冷热源技术主要表现在三地热能、天然方面，其一是新能源的开发和利用，包括太阳能、气、燃料电池、核能、水电等方面。其二为热泵技术，其三是蓄冷空调。根据以上的特点，使得空调冷热源方案可以进行多种组合，形成了其多样性。

地上局部9层。项目采用中央空调系统，机房位成，地下2层，于酒店地下1层，机房向酒店及综合楼提供冷热源，同时向酒店提供生活热水。项目总冷负荷为2200kW ，总热负荷1生活热水负荷为500kW 。360kW ，

空调系统是建筑项目最大的能源消耗系统，约占总建筑能耗比例50％～70％，而空调系统能耗分3部分：冷热源能末端设备能耗和辅助设备能耗，其中冷热源的能耗又约占耗、

空调系统总能耗的70％，由此可见，空调系统的冷热源是决定建筑空调系统能耗的主要因素[1]。同时，空调系统冷热源的选择，也决定着空调系统的使用效果。不仅是简单的技术比较，其影响项目的初投资及后期运行等费用，是一个建设项目的【作者简介】张仕国（1982～），男，河北赤城人，高级工程师，从事暖

通研究，（电子信箱）[email protected] 。

2方案比选

在进行空调冷热源方案比选中，应根据空调行业的规范要求及空调系统冷热源专业及设备的特点，从技术评价指标和经济评价指标两方面进行综合分析。

2.1技术评价指标分析

2.1.1冷热源方案比选的基本原则及冷热源方案的初选

1) 空气调节与采暖系统的冷、热源宜采用集中设置的冷(热) 水机组或供热、换热设备。机组或设备的选择应根据建筑规模、使用特征，结合当地能源结构及其价格政策、环保规定等经综合论证后确定[2]。

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工程建设与设计

Construction&DesignForProject

2) 热源应优先采用城市区域供热或工厂余热。

3) 具有城市燃气供应的地区可采用燃气锅炉、燃气热水机供热或燃气吸收式冷温水机组供冷供热。直燃式溴化锂吸收式制冷机与溴化锂吸收式制冷机相比，具有许多优点，因此，在同等条件下特别是有廉价天然气可资利用时，应优先选用。

4) 无上述热源和气源供应的地区可采用燃煤锅炉、燃油锅炉供热，电动压缩式冷水机组供冷或燃油吸收式冷（温）水机组供冷、供热。

5) 具有多种能源的地区的大型建筑可采用复合式能源供供热。冷、

6) 在执行分时电价、峰谷电价差较大的地区，空气调节系统采用低谷电价时段蓄冷（热）能明显节电及节省投资时，可。采用蓄冷（热）系统供冷（热）

7) 在电力充足供电政策和价格优惠的地区符合下列情况之一时可采用电力为供热能源。①在以供冷为主供热负荷较小的建筑；②无城市区域热源及气源采用燃油燃煤设备受环保消防严格限制的建筑；③夜间可利用低谷电价进行蓄热的系统；④利用可再生能源发电地区的建筑。

8) 按性能系数高低来选择制冷设备的顺序为：离心式、螺杆式、活塞式、吸收式、涡旋式。电力制冷机的性能系数高于吸收式，从性能系数比较来考虑，应优先选用电力制冷机。大型系统以离心式为主，中型系统以螺杆式为主[3]。

9) 电动压缩式机组台数及单机制冷量的选择, 应满足空气调节负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求, 一般不宜少于2台，当小型工程仅设1台时应选调节性能优良的机型。

10) 选用风冷还是水冷机组需因地制宜，因工程而异。一般大型工程宜选用水冷机组，小型工程或缺水地区宜选用风冷机组。

11) 需设空气调节的商业或公共建筑群，有条件时宜采用热、电、冷联产系统或设置集中供冷、供热站。

12) 夏热冬冷地区、干旱缺水地区的中、小型建筑可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷供热。具有天然水资源或地热源可供利用时，宜采用水(地) 源热泵供冷、供热技术。

13) 冷热源方案的初选：根据以上冷热源方案技术比选的基本原则，初步选定方案如下：（1）地源热泵；（2）水源热泵；（3）直燃机；（4）燃气锅炉+冷冻机；（5）电锅炉+冷冻机；（6）

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风冷热泵；（7）燃气锅炉+冰蓄冷+冷冻机。2.1.2根据建设项目的条件进行方案筛选

考虑不同的冷热源方案对应有相应的市政条件及建筑要求，针对具体的建设项目进行方案比选时应根据项目的限制条件进行初选。

1) 如本项目临湖边，没有地下水，同时湖水为二级备用水源，不允许作为冷热源的能源，所以初步选定方案中方案二（水源热泵）不适合本建设项目。

2) 项目周边没有燃气市政条件，而根据所在区域的2020年规划，建设项目地北侧规划有燃气压缩气站，但经过与政府相关部门进行沟通，了解到燃气压缩气站的建设时间还没有需在2013年底安装验收完具体的计划。根据项目开发计划，

并能够运行，此燃气压缩气站的规划对于项目没有意义，而相应的以燃气作为能源的冷热源方案也不可选。故初步选定方、方案四（燃气锅炉+冷冻机）、方案八案中的方案三（直燃机）（燃气锅炉+冰蓄冷+冷冻机）不适合本建设项目。2.1.3冷热源方案的具体技术比选

经过冷热源方案的初选后，建设项目可选的空调系统冷热源方案有3个，分别为（1）地源热泵；（2）电锅炉+冷冻机；（3）风冷热泵。

1）确定技术评价指标：根据项目的定位、建筑形态、建筑面积、开发计划、国家产业政策及设备的特点，选定建筑附属物、机房面积、对工期影响、政策、制冷效果、制热效果、噪声、使用寿命等方面作为某建设项目空调系统冷热源方案技术比选的相关指标。不同的项目，可以根据项目的具体特点及要求，对指标进行减少或者增设。

2) 进行冷热源方案技术指标评价，详见表1。3) 技术分析

根据表1的各项技术评价指标的描述，可以得出如下分析：

(1)电锅炉+冷冻机：电锅炉+冷冻机冷热源方案在所有的技术评价指标中制热效果及生活热水等2项技术指标与地源热泵方案相当，机房面积、制冷效果、使用寿命等3项技术评价指标适中，其他5项技术指标均较差，其占用机房面积大、烟囱的存在给管线综合及安装带来难度、噪声大、冷却塔及太阳能的设置影响外立面的建筑效果，而且因锅炉的设置，需设计泄爆措施，存在安全隐患。

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表13种方案的技术评价指标

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调系统冷热源方案比选的另外一个经济评价指标。

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2.2.2冷热源方案的经济评价指标比选

本项目空调系统末端采用风机盘管加地暖的

制冷供热形式，对于不同的空调冷热源系统方案，’( !12

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"EF 12WXBME 中，只需要考虑机房设备及前端设备的建设投资即EKL !EK M QR DST +Q %& YZ EF4[

可，在此提到的前端设备特指地源热泵系统室外管\] \^_‘50a /m b *-.cfg h jk !de 路及换热器等全部室外工程。在项目成本合约部及>c !de%& -. d%& b -.4i lm b ln

ok !delp 设备厂家的配合下，按照面积17771m 2，且酒店与b ln pqr 50s

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2个冷热源方>c !de%& >c !de%& t u vw x y E 会所共用1个机房的设计进行分析，

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案经济比选见表2。

表2空调系统冷热源方案经济比选u9 25a 50a 20a 15a , 15 20a

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以上分析数据，热泵机组+地埋管换热器造价jk ,

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}~ 来自华清地热，其他部分由成本合约部参照类似工（2）风冷热泵：风冷热泵方案具有系统简单、施工方便、工

期较短、不占地下室机房面积等优点，即有2项技术指标较其他7项技术指标均差。此方案中有优。噪声技术指标适中，

室外机的设置，使得其影响建筑外立面的建筑效果，同时制冷及制热效果也收到外界空气条件的影响。而且因露天安装，使得使用寿命短。

（3）地源热泵：除了系统复杂、施工难度大、工期较长这一项对工期影响技术指标差外，其他9项指标均为优。地源热泵方案是一个符合国家政策、不受外界环境影响、不影响建筑外立面效果、噪声低、使用寿命长的冷热源方案。

（4）根据以上技术评价指标分析，在技术方面，3个冷热源方案的排序为地源热泵冷热源方案、电锅炉+冷冻机冷热源方案、风冷热泵冷热源方案。

+

+

+ 300 Á

240 /m Á

/m 533

427

ÁÁ

12 25 /! m ·a" 39 /! m ·a"

程测算得来。

按照表中数值，建设投资方面，地源热泵空调冷热源方案比电锅炉+冷冻机空调冷热源方案多投资106万元。若地源·a) 计算，则每年地热泵冷热源方案的运行费用按照20元/(m2

源热泵冷热源方案比电锅炉+冷冻机冷热源方案节省（39-20）×17771=337649元，约为34万元，则收回多投资106万元106/34≈3a 。的年数为：

2.3技术经济综合分析

技术评价指标比选中，地源热泵空调冷热源方案最优。而在经济评价比选中，虽然地源热泵空调系统冷热源方案的建设投资比电锅炉+冷冻机的方案多投资106万元，但经过计算大约需要3a ，此部分多投资部分即可收回。3a 以后，建设项·a) 的运行成本运行，利于项目的目将以较低的12～25元/(m2

长期运营。经过以上的比选分析，得出某项目的空调系统冷热负荷方案采用地源热泵方案，此方案是技术上先进，经济上合理的方案。

2.2经济评价指标分析

对于建设项目空调系统冷热源方案的决策，不仅需要从技术方面进行比选，同时还应从初投资及后期运行管理等经济方面进行比选，在此基础上的决策才是合理的。2.2.1冷热源方案的经济评价指标的确定

投资建设项目总投资由建设投资、建设期利息及流动资金构成。在本项目的空调系统冷热源方案比选中，我们假设在没有建设期利息及流动资金相等的情况下，只考虑建设投资作为经济评价指标。同时，考虑后期的运行费用也是在经营阶

段的主要成本费用，选择运行费用作为本项目空

2.4地源热泵空调冷热源方案的相关注意事项

包含3部分内容，可行性评估、热物响应试验及地源热泵项目申报工作。

1) 可行性评估

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工程建设与设计

Construction&DesignForProject

为验证地源热泵在本建设项目中的应用，应客观科学有效地进行可行性评估分析，并由专家进行论证。同时，需论证本项目室外布井空间是否可以满足。

2) 热物响应试验

（1）地源热泵系统中地下埋管的换热性能受岩土体影响较大。不同地点的土质不同，换热器的换热量不同。为了给地源热泵的设计提供可靠的基础数据，需进行换热器的热响应试验。

（2）针对本建设项目的实际地质、建筑情况以及本地区以往的施工经验，考虑到试验的经济性与适用性，考虑钻取2个测试孔，分别为标准深度100m 及130m 深的试验孔（不同深度的传热率不同，深度不绝对代表传热率的大小）, 回填材料为原浆加细砂。

运用先进的试验仪器模拟分析，最终确定最佳深度及传热量，测试周期为3d 。

3) 换热器的形式

在进行方案设计前，应根据建筑冷热负荷、现场场地面积、换热井的数量等因素，确定是选用单U 型换热器还是选择双U 型换热器。两种形式的比较如下：

(1)从换热性能来看，双U 型管换热器的换热性能要远远优于单U 型管换热器，钻井利用率高于单U 型管换热器。

(2)从初投资方面看，虽然双U 型换热器的管材数量是单U 型换热器的管材数量的一倍。但综合钻井费用比较，一般项目的双U 型管换热器形式系统初投资较少。对地质条件比较好，打井费用不高的建设项目，两种形式的初投资需进行具体比较。

（3）单U 型埋管换热器与双U 型埋管换热器在运行过程中的热扩散半径相差很小。土壤源热泵系统如果采用双U 型管换热器，钻井之间的设计距离可以和采用单U 型管换热器时钻井间设计距离一样，采用双U 型管换热器的土壤耦合热泵系统不需要更大的占地面积[4]。

4) 申报地源热泵补助手续及资料要求

北京市国土资源局等9个委办局联合发文[京发改(2006)839号文]的通知要求，规范了北京市浅层地温(地源热泵) 项目(包括地热热泵项目) 的开发管理，引导浅层地温项目有序、合理利用，方便项目申报单位的申请。

5) 合同能源管理76

合同能源管理是一种新型的市场化节能机制, 其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。这种节能投资方式允许客户使用未来的节能收益为工厂和设备升级, 以降低目前的运行成本。能源管理合同在实施节能项目的企业(用户) 与专门的节能服务公司(EMC公司) 之间签订, 它有助于推动节能项目的实施。

本建设项目空调冷热源方案选择地源热泵方案，而地源热泵技术是相应国家节能环保政策的一项技术，在建设项目投入使用后，采用此项技术可以给建设项目管理者带来收益。根据这些特点，本建设项目空调冷热源方案选择地源热泵方案具备选择合同能源管理方式的相关条件。考虑本项目是由1个酒店和11栋综合楼组成，后期运行带来的收益有限，使得建设项目的投资回收期较长，投标单位没有进行合同能源管理模式的意愿或者意愿较小，最终本建设项目地源热泵设备安装合同没有采用合同能源管理模式。不过，具有后期运行收益较好条件且建设资金紧张的其他项目，可以考虑此模式。

3结论

空调冷热源方案的比选不是简单的技术比选，也不是简单的经济比选，而是技术经济综合比选。本建设项目在进行空调冷热源方案比选初期，根据项目的限制条件，从大量的组合完成了初选。方案中，选出了3个适合本项目的冷热源方案，之后经过技术评价指标分析、经济评价指标分析及技术经济综合分析，确定了适合本项目的冷热源方案为地源热泵方案。

【参考文献】

【1】姚国梁. 试论我国能源现状与空调冷热源的选择[J].浙江建筑，

2004，21(3)：65-68.

【2】GB50019—2003采暖通风与空气调节设计规范[S].

【3】张维亚. 空调系统冷热源方案选择方法的研究[D].天津：天津大学，2004.

【4】包强. 土壤源热泵双U 型与单U 型埋管换热器运行性能比较[J].

科技资讯,2007（15）:37.

【收稿日期】2015-05-12