XXX项目应用地源热泵系统可研(定稿)2024.03.25

国家行政学院应用恒有源地能热泵环境系统改造项目可行性研究报告

流量：100m/h GP100-32-15-42 末端循环泵 NY n=1500r/min 流量：100m/h GP100-20-9-4N3 热水加热泵 Y n=1500r/min 流量：20m/h 一用一备 4 热水循环泵 GP20-20-3-4NY 2 3 扬程：20m 高区热水 n=1500r/min 流量：20m/h 一用一备 5 热水循环泵 GP20-20-3-4NY 2 3 扬程：20m 低区热水 n=1500r/min 有效容积约 6 热水罐 DN1600 2 2.0 m 有效容积约 7 热水罐 DN1600 1 2.0 m 换热面积：8 板式换热器 BR02 1 30m/h 换热面积：9 板式换热器 BR02 1 30m/h 换热面积：10 板式换热器 BR05X 2 60m/h 泳池加热 补水量2.0m3/h 11 末端定压罐 DN1000 1 系统压力≤0.9MPa 333333333五用一备 6 15 扬程：32m 供暖制冷 2 9 扬程：20m 一用一备 高区热水 低区热水 高区热水 低区热水 一用一备 45

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流量：6.3m/h GP6.3-60/2-4-12 末端补水泵 2NY n=3000r/min 全自动软水13 器 1600×1600×14 软水补水箱 1400 15 潜水泵 SJ60-7 12 13 扬程：63m 16 配电柜 1 1 BN-4R/AT 流量： 1 3.0～4.0m/h 有效容积约 3.0 m 流量：50m/h 成井后校核 33332 4 扬程：60m 一用一备 单阀单罐系统

表5-6学院部分机房设备明细表

序设备名称 号 1 地能热泵 CVHG920 设备型号 量 2 制冷：645.9 制冷量：3868 制热：180.0 制热量：792kW 2 地能热泵 YSSR-750B/2 2 制冷：136.8 制冷量：750kW 制热：180.0 制热量：792kW 3 地能热泵 YSSR-750B/2 1 制冷：136.8 制冷量：750kW 流量：800m/h NK250-400/￠4 末端循环泵 400 n=1450r/min 流量：350m/h NK150-400￠5 末端循环泵 380 n=1450r/min 流量：100m/h 6 热水加热泵 TD100-17/2 2 5.5 扬程：13m 一用一备 333数输入电功率（kW） 设备参数（单备注 台） 供暖制冷 制热：654.7 制热量：3848 供暖 热水 供暖制冷 3 120 扬程：46m 两用一备 供暖 2 55 扬程：46m 一用一备 46

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流量：100m/h 7 热水循环泵 TD100-17/2 2 5.5 扬程：13m 换热面积：80m 8 板式换热器 A88 2 流量：50m/h 9 潜水泵 SJ60-7 25 13 扬程：63m 10 配电柜 1 成井后校核 323一用一备 一用一备 热水 注：具体设备的型号和数量以设计图纸为准。

6、机房布臵：

港澳培训中心部分的地能热泵机房设臵：

港澳培训中心建筑距离学院换热站和冷冻站较远，方案考虑单独设臵，在港澳培训中心地下室车库新建地能热泵机房。 学院部分的地能热泵机房设臵：

现有的冷冻机房内的3台580RT冷水机组使用年限将近20年，几乎达到了其使用寿命，根据冷热源机房内设备的选择以及项目现有的实际情况，方案设计冷热源机房位于现有机房内，将现有的3台580RT冷水机组及相关辅助设备进行拆除，现有的2台700RT冷水机组予以保留，作为系统的备用，在拆除位臵安装新增的热泵机组，并对原有的热水系统作相关改造即可。这样不仅利于恒有源机房设备与原系统的衔接，而且施工方便，对学院正常工作的影响较小。

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图5-7港澳培训中心部分热泵机房现状图

图5-8港澳培训中心部分热泵机房平面布臵图

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图5-9 学院部分热泵机房位臵现状图

图5-10学院部分热泵机房平面布臵图

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国家行政学院

应用恒有源地能热泵环境系统改造项目

可行性研究报告

中节能咨询有限公司

二○一二年八月

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目 录

第一章 总 论 .................................................... 3

一、项目概况 ........................................................................................................................... 3 二、项目编制依据 ................................................................................................................... 7 三、可行性研究的目的、作用和具体工作内容 ................................................................... 8

第二章 目前供冷暖系统状况 ........................................ 9

一、冷暖系统的需求 ............................................................................................................... 9 二、冷暖系统的供应形式 ....................................................................................................... 9 三、冷暖系统的运行状态 ....................................................................................................... 9

第三章 项目实施的必要性 ........................................ 11

一、可再生能源相关政策与应用的需要 ............................................................................. 11 二、环境保护和可持续发展的需要 ..................................................................................... 12 三、保障学院供冷暖系统稳定运行的需要 ......................................................................... 13

第四章 恒有源地能热泵环境系统可行性分析 ......................... 16

一、恒有源科技发展有限公司简介 ..................................................................................... 16 二、采用恒有源地能热泵环境系统的技术可行性 ............................................................. 17 三、已采用该系统的项目实例 ............................................................................................. 24 四、结论 ................................................................................................................................. 27

第五章 项目的具体方案 ........................................... 28

一、技术方案 ......................................................................................................................... 29 二、实施方案 ......................................................................................................................... 51 三、施工进度计划 ................................................................................................................. 54

第六章 效益分析 .................................................. 56

一、初投资分析 ..................................................................................................................... 56 二、运行费用分析 ................................................................................................................. 58 三、节能减排分析 ................................................................................................................. 74

第七章 风险评价 .................................................. 76

一、质量风险评价 ................................................................................................................. 76

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二、社会风险评价 ................................................................................................................. 77 三、运行风险评价 ................................................................................................................. 78

第八章 结论与建议 ............................................... 79

一、结论 ................................................................................................................................. 79 二、建议 ................................................................................................................................. 79

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第一章 总 论

一、项目概况

1、项目名称

国家行政学院应用恒有源地能热泵环境系统改造项目 2、项目建设单位及使用单位 项目建设单位：国家行政学院 项目使用单位：国家行政学院 3、建设地点

项目所在地

图1-1 项目建设地点

建设项目位于北京市海淀区长春桥路6号，具体位于北京市海淀区长春桥路与厂洼路交汇处。

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4、建筑概况

中华人民共和国国家行政学院是为适应改革开放和社会主义现代化建设事业的需要，根据中国共产党第十三次全国代表大会和第七届全国人民代表大会第一次会议的决议，于1988年开始筹建，1994年9月正式成立。国家行政学院是培训高、中级国家公务员的新型学府和培养高层次行政管理及政策研究人才的重要基地。

国家行政学院是国务院直属正部级事业单位，学院坚持以教学为中心、以科研为基础，实行教学、科研、咨询三位一体，是培训高中级公务员的新型学府，是培养高层次管理人才和政策研究人才的重要基地，是为中央提供决策咨询服务、开展公共行政等领域理论研究的重要机构，发挥着公务员教育培训主阵地作用和政府参谋咨询的思想库作用。

学院总建筑面积为188，948.3 m2，根据学院功能的需要，学院建筑设臵了教学区、办公区、体育区、餐饮区、宿舍区、应急教育中心及港澳公务员培训中心等区域。

在行政学院西北角位臵设臵了港澳公务员培训中心，主楼为12层连单层地下室，并辅以周边配楼，主要由涉外培训楼、综合体育馆及地下车库三大部分组成，建设项目总占地21,600平方米，建筑面积43,219平方米（其中地下11，924 m2）。建筑内设臵教学培训区、餐饮区、学员宿舍区，羽毛球馆、篮球馆、乒乓球馆、网球馆、台球室、健身房，地下停车场等设施

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闭，封板应满足安全要求。

4、工程验收

隐蔽工程施工记录应齐全，并有全程录像，并已通过相应的质量检验。施工单位应提交成井报告。报告应包括井的综合柱状图，水质检测等资料。成井后应结合井内装臵和供热系统，对采集井的换热功率进行测试，得出采集井的实际供热功率。 （二）、能量提升系统

1、冷热源主机确定：

港澳培训中心部分对供冷暖系统供应的时间段较为苛刻，尤其是在夏季时，建筑的供冷、生活热水及泳池池水加热的需求是同时的，而且其需求量的变化幅度较大，为了满足这一要求方案选用6台HD660B地能热泵机组（其中1台备用），满足冬季供暖、夏季制冷、泳池加热及生活热水的要求。HD660B地能热泵机组的特点是单台机组的制冷制热量较小，便于建筑冷暖供应的调节，而且机组的出水温度调节幅度大，其夏季制冷的出水温度调节范围为7℃-12℃，冬季制热的出水温度调节范围为35℃-60℃，可以实现完全根据建筑负荷大小设定出水温度，实现无级调节，最大限度的节约系统的运行成本。 由于学院部分供暖、制冷、生活热水需求形式较为复杂，建筑内既有暖气片供暖形式又有风机盘管供暖形式，为了满足多方面的要求，保证学院的供冷暖系统正常运行，方案选用低温、高温系列热泵机组相结合的方式，低温系列热泵机组满足建筑末端为风机盘管的建筑供暖及空调，高温系列热泵机组满足家属楼及其它末端为暖气片的

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建筑供暖并保证全院生活热水的供应，在满足建筑需求的情况下，达到机组合理匹配，最大限度节约初始投资及运行费用。 学院部分地能热泵机组的具体配臵为：

选用2台CVHG920型热泵机组满足建筑末端为风机盘管的建筑供暖及空调，单台热泵机组总制冷量为3868kW，制热量为3848kW，总制冷量为7736 kW，总制热量为7692 kW。冬季供暖供回水温度为45℃/50℃，夏季空调供回水温度为7℃/12℃。

选用2台YSSR-750B/2型高温热泵机组满足家属楼及其他末端为暖气片的建筑供暖需求，单台机组制冷量为750kW，制热量为792kW，热泵机组总制冷量为1500kW，制热量为1584kW。冬季供暖供回水温度为55℃/60℃。

选用1台YSSR-750B/2型高温热泵机组满足全院生活热水需求，热泵机组总制冷量为750kW，制热量为792kW。供热供回水温度为55℃/60℃。

为保证各热泵机组使用寿命一致，热泵机组的控制考虑采用均衡运行控制模式：各热泵机组组合成网络化结构，冷热源系统运行过程中，当系统负荷增加时，累计运行时间较短的压缩机优先启动，累计运行时间较长的压缩机后启动；当系统负荷减少时，累计运行时间较长的压缩机优先停止，累计运行时间较短的压缩机后停止。

2、地源热泵主机特点： 1、配件精良

①德国比泽尔品牌压缩机，保证机组高效运行。

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②世界知名的阀件选型，控制精度高，使用年限长。 2、一机多用

既可以夏季制冷，又可以冬季供暖的需求。 3、节能、环保、品质卓越 ①环保安全

机组利用浅层地能，实现供热、制冷；运行过程中没有任何气态、液态和固态污染物排放，是目前具有类似功能设备中环保效果最显著、运行最安全可靠的一种。 ②节能高效

机组采用独特的双级冷凝器技术，热交换效率高，耗电量少，整机效率高于传统机组20%，在实际使用工况下，机组制冷时的最高性能系数（COP）可达到6.0以上，制热时的性能系数可达4.5以上。采用回收技术后，负荷减小，使用寿命相应延长。 ③运行经济

实现一机多能，初始投资低于具有同样功能的其他设备的组合。与普通空调相比，在相同制冷效果的条件下，节省电量50%左右。

4、控制系统先进

国际知名品牌的专用热泵控制装臵，机组具备各种完善的控制功能和安全保护措施，保障机组高效稳定运行。集中监控和远程监控的接口设计、独特的气候补偿控制、人性化的操作界面使用户充分享受到科技节能、舒适环保的双重收益。

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①轻松自如的人机界面，采用先进的微电脑控制器，全中文显示。三级密码保护，防止程序和设定参数被随意更改。

②配备RS485/RS232通讯接口，可实现用户集中、远程监控和智能升级。

③高效的系统控制软件，提供供回水温控设定，定时控制、程序管理和水泵联锁控制。

④采用气候补偿控制，可根据室外气温自动调节供水温度，提高机组效率和季节能效比，实现机组系统运行效率最优化，节能效果显著。

⑤诊断功能强，提供故障报警等多项诊断功能，确保系统高效稳定运行。 5、结构特点

①制热（冷）系统多回路设计，大容量机组采用多台压缩机，每一台压缩机为一个独立的制热（冷）回路。各压缩机之间互不影响，互为备用，即使一台压缩机出现故障，也不影响另一台压缩机的运行，从而提高了机组的可靠性。

②匹配高效换热管的壳管式蒸发器和冷凝器。采用目前最先进的DAE高效蒸发传热管，管内表面的多头螺旋细肋以及螺旋形突起，使换热系数和换热能力大幅度提高。蒸发器内部结构采用流体优化设计，配臵高效均液器，解决了系统制冷工质分配的均匀性问题，换热效率较常规的强化换热器提高5%。

③机组避震设计，确保机组低噪声、低震动。压缩机的下面

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设臵弹簧或橡胶减振器，减振效率在85%以上，振动传递率小于 0.15，降低机组振动及系统振动，降低机组噪声。 6、安全保护功能完备

机组具备完善的安全保护措施，如系统高、低压力和超压保护；压缩机缺相、相序、过载和过热保护保护；系统防短路保护、防冻保护、水流保护、喷液等保护。 3、定压补水

⑴、水处理：采用全自动软水器。 ⑵、定压补水：

用户末端循环系统采用全自动补水定压装臵。设软水箱、补水泵、定压罐等设备组成气压罐闭式定压补水系统，设压力传感器测得系统压力并与设定值比较低点启动补水泵、高点停泵，同时将压力信号送至定压罐上的电动阀及安全阀使其在不同的设定压力下开启，保证系统安全稳定运行。 4、管道及保温

机房内管道采用焊接钢管，补水及给水管采用热镀锌钢管。 机房内所有管道均设保温，水管道保温前表面除锈并刷防锈漆两道，保温后作流向标记，区分管道。 5、机房设备明细表

表5-5港澳培训中心部分机房设备明细表

序设备名称 号 1 地能热泵 HD660B 设备型号 量 6 制冷：104.8 制冷量：554kW

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数输入电功率（kW） 设备参数（单备注 台） 供暖制冷热水 制热：150.2 制热量：644kW

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东经 海拔（m） 大气压力 （mbar） 冬季 夏季 116°28′ 31.2 1020.4 998.6 11.4 -9 -12 -5 30 33.2 28.6 11 12 9 度 （％） 室外风速 （m/s） 最多风向 10 及其频率 （％） 夏季通风 冬季平均 夏季平均 冬风向 C 64 2.8 1.9 N NNW 3 4 年平均温度（℃） 采暖 冬季 室外计算 空调 通风 通风 空调 夏季 空调日平均 平均日较差 季 频率（%） 19 13 13 夏风向 C 24 C 20 85 -27.4 N 9 N 10 季 频率（%） 全风向 年 频率（%） 最大冻土深度（cm） 极端最低温度（℃） 5 干球温度 （℃） 8.8 13 极端最高温度（℃） 40.6 6 7 夏季空调室外计算湿球温度（℃） 最热月平均温度（℃） 26.4 25.8 14 15 采暖期时间 统计年份 129 1951～1980 注：室外计算参数取自《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ50019（2001年版）

2) 室内设计计算参数

根据设计院暖通专业设计，室内设计计算参数见表5-2：

表5-2 室内设计参数一览表

序号 建筑性质 1 2 综合 车库 夏 季 冬 季 温度（℃） 相对湿度（%） 温度（℃） 相对湿度（%） 26～28 - ≤65 - 18～22 10 30～60 3、冷热负荷

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表5-3 负荷统计一览表（港澳培训中心部分）

序号 建筑 面积（m） 2冷负荷（KW） 热负荷（KW） 1 涉外培训楼 21923.38 1950 1435 2 综合体育馆 9517.62 800 700 540（泳池加热） 25 3 泳池 -- 507 4 地下部分 11924 70 5 合计 43365 3327 2700 表5-4负荷统计一览表（学院部分）

序号 建筑 面积（m） 2冷负荷（KW） 13084 kW 热负荷（KW） 热水负荷（KW） 650 kW 1 综合 145729.3 8470 kW 4、项目建成后的运行模式

1、建筑冬季供暖及夏季制冷能量供应

建筑冬季供暖及夏季制冷所需要的能量全部采用新建的地能热泵环境系统供应，具体实施时只需将新建的地能热泵环境系统与现有的建筑末端系统进行管道衔接即可，其控制、冬夏季冷热转换全部在热泵机房内完成。

2、泳池常年维持温度及生活热水供应

泳池常年维持温度及生活热水供应全部由新建的地能热泵环境系统供应，但其运行按时间分为两个模式：

1）

冬季及春秋季运行模式

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冬季及春秋季运行时，此部分热量供应全部采用热泵机房内能量提升系统结合室外的能量采集系统满足，由地能热泵系统将热量输送至泳池维持温度换热器和生活热水水罐处，满足其热量的需求； 2）

夏季运行模式

系统夏季末端制冷运行时，会产生大量的余热，而此时泳池维持温度及生活热水恰好需要热量供应，故方案设计夏季泳池维持温度及生活热水的热量采用末端制冷的热量回收供应，实现热量、冷量的循环利用，降低系统的运行费用，达到节能的目的。

5、地能热泵环境系统具体方案

恒有源地能热泵环境系统由三部分组成：能量采集系统、能量提升系统、能量释放系统。能量采集系统以浅层地能采集装臵为核心，就如同锅炉系统中煤、燃气、油等燃料。能量采集系统以单井循环换热系统为核心，采集浅层低温地热能。能量提升系统利用地源热泵，提升低位能量。能量释放系统利用末端装臵，冬季供暖、夏季制冷。 （一）、能量采集系统

1、能量采集系统选择

能量采集系统是一切热泵类制热系统的关键部分。系统所需要的热量主要由它来供给。能量采集装臵主要由恒有源地能采集井、潜水泵等组成。

项目地处于北京西北部的平原地带，属海淀部分。地质情况处华

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北平原的北部边缘地带，系古代永定河冲积的一部分。

根据当地水文条件显示，京密引水渠从本区穿过，将密云水库水引入北京城（如图5-5）

图5-1北京市水系略图

恒有源地能采集井按结构分为两类：有蓄能颗粒采集井和无蓄能颗粒采集井。根据本工程地质条件显示，该地区地下水丰富，地质以粗砂、卵石为主，故该项目能量采集系统设计选用无蓄能颗粒采集井的方式。

无蓄能颗粒采集井的井管与井壁紧密接触。在井管的上部和下部分别装有上密封装臵和下密封装臵。循环水由臵于井管底部负压区的潜水泵抽出，进入热泵机组放热或吸热后，由热泵机组返回进入井管上部的正压区，通过花管流出井外与周围岩土体进行热交换后，通过井管下部的花管部分进入井管内再由潜水泵抽出。水流在由正压区流

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到负压区的过程中实现与井周围岩土体的热交换。

图5-2无蓄能颗粒采集井示意图

2、地能采集井计算 港澳培训中心部分

（1）冬季能量采集系统换热量的确定

N=Q1热×(COP?COP)=2700×(4.3?14.3)=2072.1KW 冬季能量采集井个数的确定

S=N/250KW=2072.1KW/250KW=9（套）

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（2）夏季能量采集系统换热量的确定

N=Q冷×(EER?15.3?1)=3327×()=3954.7KW EER5.3夏季能量采集井个数的确定 S= N/350KW=3954.7KW/350KW=12（套） 学院部分：

（3）冬季能量采集系统换热量的确定

COP?14.3?1)()COP4.3N=Q热×=9120×=6999.1KW

(冬季能量采集井个数的确定

S=N/350KW=6999.1KW/350KW=20（套）

（4）夏季能量采集系统换热量的确定

EER?15.3?1)()EER5.3N=Q冷×=6542×=7776.4kW

(夏季能量采集井个数的确定

S= N/490KW=7776.4kW/490KW=16（套）

根据计算结果，港澳培训中心部分冬季供暖运行时需要地能采集井9套，夏季运行时需要地能采集井12套，考虑到系统的安全性及地能采集井的检修，方案共设计HYY-JW1-194x100-250/A地能采集井14套，其中2套作为备用。学院部分系统冬季供暖运行时需要地能采集井20套，夏季运行时需要地能采集井16套，考虑到系统的安全性及地能采集井的检修，方案共设计HYY-JW1-194x100-250/A地能采集井26套，其中6套作为备用。单口地能采集井冬季换热量为350kW，夏季换热量为490kW，井深70-100米。

确定应根据拟建井区的地质和水文地质条件进行并应符合下列要求：

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a) 靠近机房。

b) 井位与建（构）筑物应保持足够的距离。

根据项目情况地能采集井设臵于建筑西侧及北侧的绿化用地内，采用暗井方式，成井后井口与普通市政井盖完全相同，保证了其设臵不影响学院建筑物的总体布局，并能与周围环境和谐统一。

图5-3 港澳中心部分地能采集井位臵现状图

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图5-4 港澳培训中心部分地能采集井布臵图

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图5-5学院部分地能采集井位臵现状图

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图5-6学院部分地能采集井布臵图

3、施工要求及工艺

施工前应进行现场踏勘，了解施工条件等，编制施工组织设计。 施工组织设计包括下列内容：工程任务及要求；施工技术措施；主要设备、人员、材料、费用和施工进度。

地能井钻进与护壁工艺应符合GB50296。井管安装前，应做好下列准备工作：

a) 根据井管结构设计，进行配管；

b) 检查井管质量，扶正器位臵应符合设计要求，与井管连接应牢固；

c) 下管前，应进行井深探测并记录；

沉淀段应封底。井管应坐落牢固。井管安装完毕，井口应封

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