全年累计空调能耗 141.49 全年累计采暖能耗 59.54 全年累计采暖耗电量 全年累计空调耗电量 19.85 35.37
全年累计照明能耗
52.04
建筑物总耗电量
107.26
节能率
65.03%
节能减排效益
运行费用：节约42万元/年 7左右年收回静态投资； 节能率：40％左右，节省能耗合标煤300吨/年； 减少co2排放：500吨/年； 节约冷却塔耗水： 20000吨/年。
Q = ρVCP Δt T
4、冬季可靠性评估
换热器的设计
常用的材料: 高密度聚乙烯塑料管（HDPE管），DN25,DN32 距离水面距离: 不小于3m。 工作压力: 应大于换热盘管的承压； 水力平衡： 每个环路集管内的换热环路数量应尽可能相同,以保 证各环路的水力平衡； 流速： 紊流流动，即Re≥3000； 集管布置： 与水体、湖床形状相适应，供、回水管应分开布置。 间5米左右小于2m。 固定： 地表水换热盘管应牢固安装在水体底部（一般离底部 300mm），有固定措施,克服浮力,避免飘移； 强度： 在布置换热器时,对于5米左右深的水体，换热器排 热强度不应大于12.3W/ m2; 对于10米深度以上的分层 明显的水体，换热器排热强度不应大于65W/ m2
-24.3% 4.5%
建筑概况
建筑功能：图书馆和计算中心 工程总用地面积：56000 ㎡ 建筑基底面积： 10158㎡ 总建筑面积： 38370㎡ 建筑密度： 18.1% 容积率： 0.68 绿地率： 31％ 层数： 5层 建筑高度： 23.45米 藏书量： 150万册 阅读座位： 3662位 夏季空调设计计算冷负荷6120kW 冬季空调设计计算热负荷3860kW 图书信息中心项目获得邵逸夫基金500万港币资助
地表水地源热泵机房原理图
空调末端风系统
入口门厅、过厅、阅览室及书库等大空间采用 低速风道送风空调方式，新风及回风混合后经 末端空调器处理送至室内，气流组织采用上送 上回方式。 办公室、会议室、研究室及教室等房间采用风 机盘管加新风系统，新风经各层新风机处理后 送至室内。 需24小时空调的区域另增加独立的多联机系统。
围护结构节能措施
倒置式屋面保温，K=0.58 W/(㎡.K) 外墙：干挂玻化砖+xps+页岩模数砖， K=0.68 W/(㎡.K) 内墙200mm ALC 板 外窗 LowE中空，Se=0.32 K=2.1 W /(㎡.K) 外遮阳玻璃幕墙：采用挡板 地面 K=0.76 W /(㎡.K)
空调负荷冷热源
空调冷热负荷计算 采用动态负荷计算理论得出夏季空调设计计算冷负荷为 6120kW，冬季空调设计计算热负荷为3860kW，考虑不同功 能部分应用时间的不同与使用率，取负荷系数为0.8,则建筑夏季 实际空调计算冷负荷为4896kW，冬季实际空调计算热负荷为 3088kW。 空调系统选用3台相同规格的水源热泵机组，每台机组设计工况制 冷量为1658kW，输入功率238kW，设计工况制热量1600kW， 输入功率420kW。 设计工况为, 夏季:空调供回水温度分别为6℃/12℃，冷凝器进出 水温度分别为30℃/35℃; 冬季:空调供回水温度分别为 45℃/39℃，蒸发器进出水温度分别为5℃/2℃。
施工现场照片
THE END
谢 谢 大 家 ！
闭式地表水换热器布置平面图
闭式地表水地源热泵系统性能指标
工程空调系统采用高效、节能、环保的闭式 地表水地源热泵空调系统 螺杆式水源热泵机组3台，制冷设计工况能 效比为5，制热设计工况能效比为4.0，运行 稳定性保证率：100％ 空调水温差6℃，水泵Er值0.019(小于 0.0241)
2006年12月
开始湖水换热性能测试。
地表水换热器的实验研究报告
试验部分部分温度、循环水流量、压力曲线图
环境影响分析
经计算论证，地表水换热器取热和释热 量对湖水影响很小，周累计温升（降）均小 于0.2℃,明显低于国家相关标准。
施工现场照片
施工现场照片
施工现场照片
施工现场照片
施工现场照片
表2 U型De32管散取实验值、计算值、模拟值的对比
进水温度℃ 实验值 计算值 模拟值 4.0 35.05 35.05 回水温度℃ 7.79 29.41 湖水温度℃ 10.5 22.7 22.7 流速m/s 0.82 0.822 0.822 单位管长换热量W/m 34.40 51.41 71.02 相对误差
空调末端水系统
空调水系统采用一次泵系统，末端空调器为变水量温度控制方 式，水源热泵机组与一次泵通过群控根据负荷变化实行台数调 节。 空气处理机组风机采用变频控制器实行季节性分阶段调节设定 风量，结合变水量温控系统，实现最大限度节能。 风机盘管采用电动二通阀和三档风速结合的控制方式。实现最 大限度节能。 通过设置在冷冻机房内的集分水器将水系统分为4个独立的系 统，冷媒水立管垂直异程，各层冷冻水管水平异程。于集水器 汇合的各路。回水管均设平衡调节阀，备系统平衡初调节和各 管路流量测量用。
换热器的设计
换热器形式
(a）U型管换热器
（b）盘管换热器
（c）螺旋管换热器
换热器的设计
表1 U型De32管散热实验值、计算值、模拟值的对比
回水温度℃ 27.55 29.41 22.7 湖水温度℃ 22.7 22.7 流速m/s 0.822 0.822 0.822 单位管长换热量W/m 67.94 51.41 71.02 相对误差 -24.3% 4.5% 进水温度℃ 实验值 计算值 模拟值 35.05 35.05 35.05
运行费用比较
闭式地表水地源热泵空调系统比“燃气锅炉 采暖+冷水机组制冷”系统每年可节省直接运 行费用为32万元； 考虑人员、维修等费用，实际每年可可节省 运行费用为42万。考虑整个系统运行管理和 维护成本，增加投资额的回收期约为7年；
建筑能耗性能化设计建筑能来自性能化设计—DeST模拟分析结果：综合节能率 ≥65%
闭式地表水换热器系统
换热器单元结合湖床条件采用多种形式，以Ｕ形展开式 为主,每20个单元为一组,系统由四个独立地表水换热器 回路组成,其中两个回路分别有7个换热器单元组, 另外 两个回路分别有8个换热器单元组,连接换热器单元组的 集管采用同程方式连接。每个换热器单元夏季设计工况 设计接近温度为5℃,换热量为9.6kW(2.73RT),管内流 速为0.86m/s,阻力为80kPa.最远换热器单元距离机房 约800米,系统设流量为330m3/h,扬程为35mH2O的 变频水泵三台。经校核计算,该闭式地表水换热系统冬 季设计工况的最大取热量为3840kW,满足工程设计要 求。
技术经济分析
工程项目投资概算 图书信息中心项目总投资约14000万元，其中潜水盘 管式浅层地表水源热泵供热技术系统部分约1600万元。 示范增量成本概算 计算基准：地源热泵空调系统同常规冷水机组+燃气锅 炉系统。 采用潜水盘管式浅层地表水源热泵供热系统总投资将比 常规冷水机组+锅炉系统增加 300 万元。
闭式地表水地源热泵系统
开式地表水地源热泵系统
闭式地表水地源系统特点
优点： （1）在热泵机组换热器内的循环介质为干净的水或防冻液，机 组换热器不受地表水水质影响。对水质要求低。 （2）换热器环路水泵的耗电量比开式系统低。 （3）对水体环境影响较小，有利于水体环境保护。 （4）运行维护管理简单。 缺点： （1）放置于敞开水域，有可能遭到人为破坏 （2）当水体较浅时，水温受大气影响明显 （3）换热效率较开式系统低 （4）施工难度大，有泄漏可能
水体条件评估
1、地表水勘察： 地表水水源性质、用途、大小、深度、与建筑物的距离； 冬夏两季不同深度的地表水水温、水位动态变化； 地表水体水流速和流量动态变化；地表水水质及其动态变化； 地表水利用现状与规划，特别是上游热利用现状、规划与影 响；航运情况、附近取排水构筑物情况； 2、水体热环境保护： 周平均最大温升≤1℃；周平均最大温降≤2℃。 3、资源量评估：
水文勘察 （2006年7月）
开始湖水温度监测，长达一年测试，取得大量一手数据。
30 20 10 0
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月份 温度℃ 9.9 11.2 13.5 18.6 21.3 24.5 26.4 26.8 25.7 18 15.5 12.1 月份 温度℃
换热器试验
一、抛管：用一根长
总平面布局与示范建筑效果图
设计思路与基本方案
有利的环境基础条件：离图书信息中心约 200米处，为已被列入湖鸟生态自然保护区 的天印湖。天印湖主湖区湖面面积约300 亩，湖水最深处为10至12米，夏季平均蓄 水深度约4米，冬季平均蓄水深度约3米，蓄 水量约5万立方米。得天独厚的可再生能源 资源。 采用地表水地源热泵空调系统
为200m直径为 32mm的PE管排成 水平的U型管。 根据试验数据， U型管换热器每米换 热量达77W/m 。
换热器试验
二、盘管：用一根长为 200m直径为32mm的 PE管盘成四个有16圈 的盘管。 根据试验数据， 盘 管换热器每米换热量达 54.4 W/m 。
换热器试验
三、螺旋管：用一根长 为200m直径为32mm的 PE管绕成N圈的螺旋管。 根据试验数据， 螺旋 管换热器每米换热量达 59 W/m。
闭式地表水源热泵空调系统设计
张建忠
2012年8月合肥
地源热泵分类
地源热泵系统 1、 地埋管地源热泵系统 2、 地下水地源热泵系统 3、 地表水地源热泵系统 按源性质分 湖（河）水源热泵系统 海水源热泵系统 污水源热泵系统 按换热形式分 开式地表水地源热泵系统 闭式地表水地源热泵系统
地表水源热泵系统