1、某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告1某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告第一章 绪论1.1 项目背景1.1.1 中国建筑节能现状中国是一个幅员辽阔、人口众多、人均资源相对匮乏的发展中国家。近年来，随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国已成为仅次于美国的世界第二大能源消费国，并从 1993 年起就成为能源的净进口国。目前，能源供应与需求之间日益突出的矛盾已成为制约我国社会和经济高速稳定发展乃至影响未来国家战略安全的重要因素。据 2000 年 12 月 30 日世界能源导报报道，我国煤炭探明可开采储量为 1145 亿吨，可开采年限为 5481 年；石油探明可开采储量为 32
2、.74 亿吨，可开采年限为 15 年20 年；天然气探明可开采储量为 11704 亿立方米，可开采年限为 28 年58年。此外，根据国际上通行的能源预测，世界石油将在 40 年左右趋向枯竭，天然气也将在 60 年用完，煤炭也只能用 220 年左右。因此，对我国这样一个人口占世界总人口 20%，人均常规能源占有量不到世界平均水平的一半，石油仅占十分之一的发展中国家而言，必须把节约能源、保护环境作为国家实现可持续发展的基本国策。建筑耗能在我国能源消耗中占有非常重要的地位，建筑节能是实现国家节能战略目标的重要途径之一。目前，中国建筑耗能已占全国能源消费量的 27.5%左右，今后随着国民经济的持续发展
3、和城市建设步伐的加快，我国建筑耗能总量及其所占比例还将进一步增加，温室气体及其它污染物的排放也必然会随之增长。我国采暖能耗占全国建筑总能耗的 55%以上，为采暖地区社会能耗的 21.4%。因此，进一步降低建筑采暖能耗是我国建筑节能工作的中心任务和突破口。某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告2多年来，尽管我国各级政府十分重视建筑节能工作，并从 1986年起开始贯彻执行民用建筑节能设计标准( 采暖居住建筑部分) ，全国各地也建设了许多节能建筑，然而单位面积采暖能耗却没有发生根本性的变化，建筑节能工作成效甚微，突出表现在：建筑节能发展缓慢，节能建筑的总量仍然较低；采暖能耗居高不下，单位建筑面积采
4、暖能耗为相同气候条件下发达国家的 3 倍左右；在冬季采暖期，采暖耗能已成为北方地区主要的环境污染源。1.1.2 提高中国建筑节能工作成效的手段和对策我国二十多年建筑节能的历史经验表明，建筑节能是一项复杂而持久的系统工程，涉及社会经济的各个领域。在广泛调研的基础上，由国家建设部和 XX 银行于 2002 年完成的题为促进中国建筑节能的契机的研究报告，全面分析和总结了我国建筑节能的现状及存在的问题，并提出了我国建筑节能的总体工作思路。该报告是今后指导我国供热改革和建筑节能的纲领性文件，提出的思路或方法必将对我国相关领域的改革产生深远而广泛的影响。该报告明确指出，中国北方采暖地区城市建筑节能工作要取
5、得更好的成效，必须采取一个综合的途径，包括：1、改革供热系统控制与收费制度；2、改进和完善建筑节能标准并加大执行力度。其主要内容包括：通过实施使热成为商品的政策和计划，使用户能够控制他们的能耗，并按照实际能耗付费，以调动和激励用户的节能积极性，获得长期而有效的节能效益。通过实施保证建筑节能标准得到有效贯彻的政策和计划，广泛采用更有效的节能设计、节能材料和施工方法，从根本上降低建筑物采暖能耗。1.2XX 示范工程及某园林住宅小区的基本概况某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告3XX 示范工程是 XX 银行/XXX“中国供热改革和建筑节能示范项目”的核心。该工程将通过把先进的供热系统技术、热计量
6、收费和热价体系以及节能建筑的设计与建造组合在开发项目中，提供一个综合的、投资成本相对较低、能效提高显著的供热改革和建筑节能示范平台，其主要内容包括：投资和建设一定规模的住宅小区；投资建设与其相配套的完整供热系统；研究并制定相关的供热改革和建筑节能政策。在建设部和 XX 银行的统一领导下，该示范工程由黄林市建设管理委员会及项目常设管理机构XX 项目办统一组织和管理，参与方有：黄林市供热办、墙改办等政府职能机构；供热系统建设单位和房地产开发商；设计院及其它技术支持单位。某园林住宅小区坐落于黄林市（详见附图）该小区总占地面积 13.47 公顷，总建筑面积约 194000 平方米（包括地下和其它非营业
7、性设施） ，其中住宅有多层和高层建筑，配套公建有幼儿园、商场、酒店、地库等。项目总投资约为 45 亿元，主要包括：征地及建筑物、中央空调系统（含冷热源、热力管网、室内空调末端装置和生活热水供应等）的投资和建设。该项目分两个阶段完成，其中：一期工程建设规模为 100000 平方米，建设期为2004 年 3 月2005 年；二期工程建设规模为 94000 平方米，建设期为 2005 年2006 年。该项目由 XXXXX 置业有限公司投资建设。公司已经承诺，愿意在建设部、XX 银行及 XX 项目办的领导下，组织实施某园林住宅小区项目，为我国供热改革和建筑节能事业做出一定贡献，并通过此项目提升企业自身
8、的技术和管理水平。1.3 主要研究内容及任务来源1.3.1 主要研究内容某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告4某园林住宅小区中央空调系统是该住宅建设项目的重要配套工程。本报告将在分析、研究、论证和比选的基础上，提出一个技术先进、投资和成本相对合理、节能和环保效益显著、风险较小的中央空调技术方案。主要研究内容包括：分析研究项目资源供应情况；比选空调技术（含冷热源、热力管网、室内末端装置、生活热水供应及相应的控制和计量方案） ；预测投资和成本；分析评估项目节能和环保效益及可能的风险。 1.3.2 任务来源黄林市供热节能开发中心与 XXXXX 置业有限公司签订的技术咨询协议。 （详见附件）1.4
9、 研究方法及原则在国际和国内专家的支持下，本研究将采取包括调研、设计、比选、论证、修改完善等过程的“开放式”研究方法，以期达到最好的经济和社会效益。在研究过程中，将坚持“以人为本，节能和环保优先，兼顾技术先进，经济合理，适度超前”的原则。按国家相关改革规定的范围，项目经费由建设单位自行解决。这样可以保证项目具有较好的推广和示范作用。某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告5第二章 某中央空调系统冷、热源初步方案2.1 城市供热现状及发展思路2.1.1 城市供热现状经过二十多年的努力，XX 城市供热从无到有并在供热规模、集中供热普及率、供热技术和管理水平等诸多方面都取得了长足发展。截止到 200
10、2 年底，XX 中心城区现有建筑面积 11147 万，供热面积为 8126 万（含公建和住宅） ，热负荷约为 5363MW。在现有供热面积中，区域燃煤锅炉房供热面积为 6378，占总供热面积的 78.49%；热电联产供热面积为 1207.5 ，占总供热面积的 14.86%；地热井供热面积为 452 万，占总供热面积的 5.56%；燃油、燃气供热面积为 88.5，占总供热面积的 1.09%。XX 中心城区供热普及率已达 72.90%，集中供热普及率为 72.10%（含地热井供热） 。 XX 中心城区现有的主要热源供热能力为 8465MW，其中 XX第 XXXXXXX 等三个热电厂的供热能力为 1
11、241MW(XXXXXXXX热能力为 270MW，但目前还不具备向中心城区供热的能力) ；437座区域锅炉房供热能力为 6674 MW；现有 182 眼基岩地热水井供热能力约为 280MW。需要特别指出的是，为改善 XX 中心城区大气环境质量，未来几年将有 662 台 14 MW 以下的燃煤锅炉需要拆除，预计减少供热能某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告6力 2834MW。所以，XX 中心城区的供热能力已基本饱和。2.1.2 发展 XX 城市供热的工作思路以煤为主的供热能源消费结构和小容量燃煤锅炉居多、热电联产和清洁能源供热比例较小的供热现状，是造成冬季采暖期 XX 中心城区大气污染严重、
12、空气质量差的主要原因。所以，为保护环境、改善和提高大气环境质量，保障人民群众健康，促进经济和社会可持续发展，2002 年 XX 制定并出台了大气污染防治条例 ，并要求：1）2002 年 9 月 1 日以后，外环线内（即中心城区）不允许新建燃煤锅炉房；2）逐步拆除市内小容量燃煤锅炉，其原有热用户并入供热规划热网；3）在集中供热辐射不到的边缘地区，或其热网已满负荷运行的新建建筑，只能考虑利用电、燃油、燃气、地热等洁净能源供热。面对日益严重的环保压力和供热需求与供应间的突出矛盾，为实现可持续发展的战略目标，XX 提出了“ 以热电联产为主，区域锅炉房为辅，清洁能源供热作为有效补充”的发展城市供热工作思
13、路，具体内容包括：1）以供热体制改革为突破口，全面推动建筑节能工作上水平，降低既有和新建建筑的采暖能耗，提高现有供热系统能效。2）建立和完善供热投资和建设机制，本着量力而行、适度超前的原则，在中心城区周围扩建或新建几座大型热电厂和区域锅炉房。某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告73）扩大高效、清洁供热技术的应用范围，鼓励电、天然气、地热等清洁能源供热，完善供热体系。2.2 某项目可选择的几种中央空调冷、热源方案经过详细的市场需求调研，项目投资建设单位XXXXX 置业有限公司认为，建设供暖、制冷和生活热水供应的生态性高档住宅小区，具有较强的市场需求潜力。因目前城市热网规划还没有覆盖到该小区，
14、所以某小区要自行建设冷、热源。可选择的中央空调系统冷、热源方案如下： 燃煤锅炉冬季供热、冷水机组夏季供冷。 电供热+ 电制冷：采用电热锅炉或电辐射采暖实现冬季供热；压缩式冷水机组或吸收式溴化锂制冷机组实现夏季供冷。 燃气或燃油供热+ 电制冷：采用燃气或燃油锅炉实现冬季供热；冷水机组实现夏季供冷。 吸收式制冷型燃气或燃油直燃机：采用直燃机实现一机冬季供热、夏季供冷。 热泵系统：可采用水源、空气源热泵系统，以燃气或电力为动力实现冬季供热、夏季供冷。在冷、热源选择上，主要考虑其技术经济性、可操作性、运行稳定性和本项目着重要求的环保性。从经济性分析，利用燃油、燃气和电能供热和供冷，运行费用较高。按照我
15、市现行能源价格估算，在相同条件下，燃气或燃油供某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告8热成本要比燃煤锅炉供热高二倍以上，电直接供热成本更是高出三倍以上。采用低温地热水直接供暖，既受当地地热水温度的限制，又无法用一套系统解决用户夏天集中空调制冷的问题。采用燃煤锅炉供热、冷水机组供冷环保性差。相对而言，对需集中供热和供冷的高档住宅小区，热泵系统是较为合适的选择方案。热泵技术是一种高效清洁能源供热技术，其显著的节能环保特性已逐步被人们所认识。在条件适合的地区或范围内，这项技术具有良好的经济效益和广泛的发展前景。2.3 热泵技术2.3.1 热泵的概念和工作原理热泵空调是通过消耗一部分高品位能源，高效
16、利用可再生低品位能源的集供热、制冷为一体的空调系统。按所利用的低品位能源可分为土壤地源热泵、水源热泵、空气源热泵等。而水源热泵又可分为利用江、河、湖、海等的资源地表水源热泵和利用地下水资源的地下水源热泵两大类。本质上热泵与制冷机原理是相同的，冬季供热时是以冷凝器放出的热量来供热。其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R407）循环反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热或制冷功能。在此过程中，热泵的压缩机需要一定量的高位能驱动，蒸发器吸收低位热能，经过热泵，能输出可利用的高位热能，在数量上是其所消耗的高位热能和所
17、吸收低位热能的总某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告9和。热泵输出功率与输入功率之比称为热泵性能系数，即 COP 值（Coefficient of Performance ） 。以地下水作为冷、热源的水源热泵供暖空调系统，冬季从地下水吸收热量，夏季向地下水放出热量，向建筑物供冷供热。制冷时，地下水作为冷却水，流经冷凝器，带走热量，温度升高后，排至回水井；空调系统循环水流经蒸发器，温度降低后，送至空调系统的末段装置（如室内风机盘管） 。取暖时，地下水作为热源，流经蒸发器，释放热量，温度降低后，排至回水井；空调系统循环水流经冷凝器，温度升高后，送至空调系统的末段装置。图 2-1 是地源热泵空调
18、系统的示意图。利用地下水作为冷、热源的水源热泵对地热井的深度和井间距离有一定要求，并且利用其能量后必须全部回灌。某园林住宅小区中央空调系统可行性研究报告10图 2-1 水源热泵空调系统示意图2.3.2 水源热泵的特点1) 属可再生能源利用技术水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地下水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量，是一个巨大的动态能量平衡系统。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵是一种清洁的可再生能源技术。2) 高效节能与锅炉房和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的节能优势。锅炉供热只能将 95%-99%的电能或 7090% 的燃料内能转化为热量供用户使用。水源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；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 3040的供热制冷空调的运行费用。3) 运行稳定可靠地下水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，是很好的空调冷、热源。地下水温度较恒定的特性，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低温运行效率低、除霜难等问题。4) 环境效益显著水源电动热泵使用少量电能，就可以挖掘大量常规不能被利用
