地恩公司业务丛书

供热供冷篇目录第一章供热供冷方式的选择一、常见的集中供热供冷方式（完善）二、各种供热供冷方式介绍（完善）第二章各种供热供冷方式的经济性比较（重新整理）第三章供热供冷系统在设计阶段应注意的问题一、学校类建筑冷热负荷的设计标准（完善）二、地源热泵机房设备配置注意问题（增加）三、地埋管系统设计前需要进行哪些工作（完善）四、地埋管系统设计时重点工作（增加）五、学校类建筑地埋管数量和型式的设计计算（完善）六、学校类建筑设计时需要注意的事项（完善）第四章学校类建筑在施工阶段应注意的问题一、室内安装应注意的问题（完善）二、地埋管系统施工过程中应注意的问题（完善）三、室外管网施工过程中应注意的问题（完善）四、机房安装过程中应注意的问题（完善）五、系统定压补水安装过程中应注意的问题（增加）第五章学校类建筑供热供冷系统运行维护常见问题与解决方式一、系统运行节能分析及处理办法二、地源热泵机组常见的问题及处理办法三、供热供冷水系统常见的问题及处理办法（增加）四、室内供热供冷效果差的问题及处理办法（增加）五、室内水系统冷凝水的问题及处理办法（增加）第一章供热供冷方式的选择由于我国南北纬度跨度较大，各个地区对于供热和供冷的需求不同。东北地区学校主要以供暖为主，南方地区学校主要以供冷为主。供热供冷方式的选择以华北地区为例进行分析。华北地区学校对供热和供冷的需求同等重要。因此根据当地自身条件，因地制宜选择合适的供热供冷方式。系统方案选择应坚持绿色环保、循环可再生、可持续的能源综合利用形式，满足供热供冷的需求，降低系统能耗，减少环境污染、节省系统运行费用。一、常见的集中供热供冷方式目前市场应用较多的供热供冷方式主要有：市政热力管网+冷水机组、燃气锅炉+冷水机组、生物质锅炉+冷水机组、地源热泵、风源热泵、深层地热能利用、VRV多联机。其中地源热泵系统主要包括埋管式热泵系统、井水源热泵系统、地表水源热泵系统、海水源热泵系统，在北方地区常用的主要是埋管式热泵系统、井水源热泵系统。而地表水源热泵系统、海水源热泵系统在北方地区受室外环境温度影响比较大，尤其是冬季，因此市场应用受到一定限制。深层地热能利用在地热资源丰富的地区具有较大的供暖优势，尤其是结合热泵技术进行能源梯级利用，供暖效益显著。传统的燃煤锅炉、燃油锅炉等冬季供热设备设施随着国家节能减排力度的不断加大，燃油价格的升高，已逐步退出市场应用。另外随着能源区域化应用的发展，分布式能源供应成为传统能源的重要补充方式之一，由此燃气三联供系统（发电、供暖、制冷）也会成为未来能源综合利用的一种重要方式。二、各种供热供冷方式介绍1、传统能源供热供冷方式市政热力管网+冷水机组供热供冷系统。该系统应用较早，技术成熟，且运行稳定，建设初投资低、室外面积占用较少、施工难度低，运行费用主要受燃煤价格和电价的影响。其冬季采暖运行受热力公司制约较大，供热灵活性差。2、清洁能源供热供冷方式燃气锅炉+冷水机组供热供冷系统。该系统应用较早，技术成熟，且运行稳定，建设初投资低，运行费用主要受燃气价格和电价的影响。因燃气属于清洁能源，另随着燃气锅炉效率的提高，燃气锅炉供热系统在燃气较充足的地区应用较为广泛。生物质锅炉+冷水机组供热供冷系统。生物质能属于清洁能源，生物质成型燃料锅炉供热指的是由农林生物质原料像农作物秸秆、林业剩余物等，经物理压制形成的棒状、块状、颗粒状燃料，在生物质专用锅炉里燃烧，产生清洁热力，用于工业及民用供热，是替代燃煤锅炉供热的重要方式。生物质锅炉的发展主要受到燃料供应和燃料价格的影响，也缺乏相应的政策引导和支持，目前市场推广应用较慢也是受到以上因素的影响。3、可再生能源供热供冷方式可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，具有取之不尽，用之不竭的特点，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。其中风能、地热能等低品位能源不能直接利用，而是通过热泵技术来将能量进行提升，进而实现为建筑物供热供冷的目的。3.1水（地）源热泵系统水（地）源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新能源利用技术，也是热泵的一种，利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。（水）地源热泵利用地下水或土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季把热量从地下水或土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。地下水源热泵系统原理图埋管式地源热泵系统原理图水（地）源热泵的特点主要体现在以下几方面：（1）环境保护从水（地）源热泵的整个运行原理来看，水（地）源热泵系统实际是真正意义的绿色环保空调，不管是冬季还是夏季的运行，都不会对建筑外大气环境造成不良影响。（2）运行效率对于普通中央空调系统，不管是采用风冷热泵机组还是采用冷却塔的冷水机组，无一例外的要受外界天气条件的限制，即空调区越需要供冷或供热时，主机的供冷量或供热量就越不足，即运行效率下降。而水（地）源热泵机组与外界的换热是通过大地，而大地的温度很稳定，在运行过程中地温变化幅度小，对效率的影响较小。（3）经济方面水（地）源热泵系统还可以集采暖、空调制冷和提供生活热水于一体。一套热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统，从而减少使用成本，十分经济。（4）主机设置位置对于普通中央空调系统，若设置风冷热泵机组进行冷热空调，则风冷热泵主机的设置要么设置于屋顶，要么设置于地面，这对场地使用提出更高的要求。而水（地）源热泵主机可以设置在建筑物的任何位置，而不受考虑位置设置的限制。（5）无需除霜浅层水或土壤温度一年四季相对保持恒定，冬季也能保持在10～15℃，埋地换热器不会结霜，可节省因结霜、除霜而消耗的能量。水（地）源热泵系统开发利用存在的问题（1）地下水源热泵系统需要抽取地下水，且回灌困难，由此容易造成地下水资源的大量浪费，引起地下水位的下降，影响日常生活和生产，因此水源热泵的应用应根据当地下水的类型、丰富程度、可回灌程度，因地制宜，合理的开发利用，避免盲目应用。（2）地源热泵系统，主要是指埋管式地源热泵，其不利用地下水，也不消耗地下水，其应用受到广泛推广，但系统复杂，施工周期相对较长，投资较高，在一定程度上受到限制，且其应用区域是由冷热需求的区域，以保持地下温度场的平衡，否则容易造成土壤温度失衡，引起系统效率降低，甚至无法运行。3.2复合地源热泵系统以埋管式地源热泵系统满足建筑物冬季供热，夏季供冷不足部分通过冷却塔调峰实现。此复合系统主要是针对地埋管换热器相差较大时采用辅助散热（增加冷却塔）或辅助供热的方式来解决，一方面经济性好，同时，也可避免因吸热与释热不平衡引起岩土体问题的降低或升高。根据《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005(2009版)，4.3.3条规定：地埋管换热器换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的要求。在技术经济合理时，可采用辅助热源或冷却源与地埋管换热器并用的调峰形式。地源热泵与冷却塔联合供热供冷系统原理图3.3空气源热泵系统热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视，而空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量，使用方便，安装费用较低，因此空气源热泵成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种。2015年11月，空气源被正式纳入可再生能源范畴，各地相续出台各种空气源利用政策，尤其以北京、天津、河北为多，并具体推广“煤改电”项目，以空气源热泵代替传统的高污染采暖形式。常规空气源热泵的应用范围受到气候条件的约束，随着室外温度的降低，用户的需热量不断增加。当室外气温很低时，空气源热泵的制热量不能满足用户采暖要求。同时，随着压缩机压力比的增加，其COP急剧下降，排气温度迅速升高，从而导致压缩机不能正常运行甚至损坏。当室外环境温度低、湿度大时，翅片换热器结霜，严重时无法运行，制热效果无法保证。基于空气源热泵在冬季采暖过程中存在的问题，近几年随着热泵技术和压缩机技术的不断发展，出现了以喷气增焓技术为代表的准二级压缩低温空气源热泵采暖技术。相比于普通空气源热泵技术，由于蒸发温度过低，引起蒸发量较少，导致压缩机回气量少，从而影响冷凝放热。超低温热泵增加了一条连通压缩机的喷射增焓支路，当压缩机回气不够时，喷射增焓支路会给压缩机补气，这样冷凝器的放热量就会提高，因此在极低的温度下仍能正常制热。普通空气源热泵环境温度低于5℃后，机组能效开始衰减，在环境温度-5℃下几乎都不能使用；低温空气源热泵机组确可以在-25℃的低温环境下正常制热，此时的能效衰减至2.0以下（厂家资料）。喷气增焓低温运行技术原理图综述，低温空气源热泵机组相比普通空气源机组来说，在低温环境工况下可以启动运行制热，但其能效比衰减严重；在空气相对湿度较大时，机组换热翅片结霜，影响机组制热，这是空气源热泵存在的无法回避的难题，因此在系统配置时只有通过增加负荷配置的办法来解决其衰减的问题，从而也加大了系统的初投资。3.4深层地热能梯级利用目前国内应用深层地热供热的案例较多，分为深层地热直接供热利用和深层地热热泵能源梯级利用。深层地热直接供热利用能源浪费较大，且尾水回灌困难，水资源浪费严重。深层地热热泵能源梯级利用可将地热能得到最大限度的利用，尾水排放最低温度可达5℃，但尾水回灌同样存在回灌难的问题，目前国内类似项目地热尾水回灌实施难度较大。地热能梯级利用示意图4、分布式能源供热供冷方式分布式能源系统（DistributedEnergySystem）在许多国家、地区已经是一种成熟的能源综合利用技术，它以靠近用户、梯级利用、一次能源利用效率高、环境友好、能源供应安全可靠等特点，受到各国政府、企业界的广泛关注、青睐。分布式能源系统有多种形式，区域性或建筑群或独立的大中型建筑的冷热电三联供是其中一种十分重要的方式。燃气冷热电三联供系统是一种建立在能量的梯级利用概念基础上，以天然气为一次能源，产生热、电、冷的联产联供系统。它以天然气为燃料，利用小型燃气轮机、燃气内燃机等设备将天然气燃烧后获得的高品位热能首先用于发电，然后利用低品位余热在冬季供暖，在夏季通过驱动吸收式制冷机供冷，提高系统的总能效率到80%左右，大量节省了一次能源。燃气三联供技术流程图分布式能源的重要意义有以下几方面:（1）经济性。由于分布式能源可用发电的余热来制热、制冷，因此能源得以合理的梯级利用，从而可提高能源的利用效率(达70%.90%)。由于分布式电源的并网，减少或缓建了大型发电厂和高压输电网，缓建了电网而节约投资。（2）环保性。因其采用天然气做燃料或以太阳能、风能为能源，故可减少有害物的排放总量，减轻环保的压力，大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线的建设，由此不但减少了高压输电线的电磁污染，也减少了高压输电线的征地面积和线路走廊，减少了对线路下树本的砍伐，有利于环保。（3）调峰作用。夏季和冬季往往是负荷的高峰时期，此时如采用以天然气为燃料的燃气轮机等冷、热、电三联供系统，不但可解决夏季的供冷与冬季的供热需要，同时也提供了一部分电力，由此可对电网起到削峰填谷作用。此外，也部分解决了天然气供应时的峰谷差过大问题，发挥了天然气与电力的互补作用。（4）安全性和可靠性。当大电网出现大面积停电事故时，具有特殊设计的分布式发电系统仍能保持正常运行，由此可提高供电的安全性和可靠性。燃气冷热电三联供能源系统合理的利用了天然气，优化了能源消费结构，实现能源的梯级利用，改善了大气污染。因此，在我国大力发展燃气冷热电三联供能源系统，为实现我国降低能源消耗，减少环境污染，加强能源安全，优化能源结构起到积极的作用。第二章各种供热供冷方式的经济性比较一、供热供冷初始投资供热供冷系统投资概算表初始投资集中供热冷水机组燃气锅炉冷水机组生物质锅炉冷水机组水源热泵土壤源热泵风源热泵开口费30元/㎡00000机房设备投资40元/㎡45元/㎡45元/㎡48元/㎡50元/㎡75元/㎡机房安装费8元/㎡40元/㎡40元/㎡8元/㎡8元/㎡6元/㎡室外冷热源00046元/㎡85元/㎡0合计78元/㎡85元/㎡85元/㎡102元/㎡143元/㎡81元/㎡二、各种能源系统运行费用对比供热供冷运行费用对比表运行费用集中供热冷水机组燃气锅炉