地源热泵绿色供暖空调技术开发项目可行性研究报告.docx
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地源热泵绿色供暖空调技术开发项目可行性研究报告
地源热泵绿色供暖空调技术开发项目
可行性研究报告
第一章公司宗旨及目标
1.1公司宗旨
提供先进地源热泵绿色供暖空调技术的研究开发、服务咨询、产品制造及工程施工，美化人居环境，增强人类的可持续发展能力。
1.2公司目标
某公司拟总投资2000万元,主要生产地源热泵供暖空调系列产品，预计公司成立后可实现年产值11000万元。
公司以某某某有限公司的国际先进地源热泵技术为依托，定位于科技创新性高科技企业。
1.3经营理念
1.3.1丰富的技术储备是竞争的武器
创业时的某公司，以地源热泵机组制造及工程施工为主业，是“空调的公司”。
实现地源热泵供暖空调技术产品的规模化、产业化，是我们迈出的第一大步。
以后，每隔两三个月就要推出“改良型”的产品。
我们的目标是地源热泵技术在全世界的处于支配地位。
以2008年北京奥运会为契机，依据我们丰富的技术储备和长期的研究某公司将形成“奥运的公司”，因为奥运会的举办必将使绿色、节能、环保、健康、可持续的观念深入人心。
我们的竞争武器就是技术的储备。
无论在什么地方凡是能做的事情，都要以自己的技术为基础，并且把产品送给社会作为信条，为生产出高技术保证的产品，面向未来去确定“技术的公司”。
节能型、环保型、“人与自然共生”的理念是某公司的指导思想。
产品的多元化发展和不断换代更新，将使我们开辟一个个新的市场。
1.3.2科学管理系统是灵魂
某公司将以“企业全球化”、“经营多样化”、“研究开发科学化”作为经营的三大支柱，并将实行三个管理系统，分别指的是公司的开发系统、生产系统和销售系统。
比如生产系统在以下环节将进行严格的成本管理：
减少浪费、次品、设备、经费、管理、设计、人才等若干项目。
公司还将实行综合质量管理等方法，在生产工序中严格成本计算。
1.3.3优秀的人才是发展的源泉
某公司企业文化的核心是“以人为本”。
知识经济改变了包括传统制造业在内的几乎每一个行业：
企业将越来越依赖用知识来创造和满足消费者的需求；知识掌握在员工手里，绩效发挥依赖于员工主动性；对知识工作者的绩效考核很难操作。
一切打算靠知识竞争的企业必须以人为本。
“以人为本”就是创造员工满意度。
某公司不会把员工看作"资源"或者"资本"，而把员工看作是运用资源或者资本（其中最重要的是知识）来创造和满足消费者需求的人，其满意度在非常大的程度上（如果不是100%）决定了顾客满意度。
创造员工满意度是创造让员工发挥绩效的条件。
1.3.4创新的思路是前进的动力
创新是一个民族的灵魂。
创新更是某公司在激烈竞争的市场环境中立于不败之地的法宝。
某公司将以技术创新、管理创新、体制创新为根本，制定相应的创新机制和激励措施，并切实实施。
第二章项目建设背景与必要性分析
2.1项目的提出
2.1.1建筑节能、室内空气品质及能源环保领域的巨大机遇
这是一个充满希望的时代，也是一个充满危机的时代。
人类正面临着一场文明转型，必须放弃工业文明背景下形成的强占资源的狭隘世界观和战略观，以开放的心胸和对人类负责的精神来面对全球的规划与发展，人们不能为了最后的一点剩余的短缺资源而强取豪夺，这样会将人类推向毁灭。
同样，中国的发展也面临着深重的危机与难逢的机遇，一个奔向生态工业文明社会的跨越式发展机遇。
机不可失，时不再来。
进入21世纪，世界建筑科学技术突飞猛进，房屋建筑快速发展，在能源危机阴影的笼罩下，各发达国家建筑围护结构的保温隔热和气密性能大有提高，采暖、空调和照明的设备与技术日益进步，人们越来越能够在更为优裕和舒适的室内环境中生活与工作，人类建筑文明取得了前所未有的成就。
然而，在建筑节能和室内空气品质领域存在以下一系列严重的问题：
在一些密闭的建筑物的空气中，含有尘埃和细菌以及从建筑材料、家具和办公用具中释放出来的千百种挥发性有机物，使人体器官受损，影响公众的健康和生命；每年新建和改建的几千万栋建筑，要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料，造成森林的过度砍伐（目前世界森林覆盖率只有22%，而且很不均衡），材料资源的大量开采，带来土地的破坏，植被的退化，物种的减少和自然环境的恶化；住宅与公共建筑的采暖、空调、照明和家用电器等设施消耗了全球约1/3的能源，主要是化石能源。
而这些化石燃料是地球经历了亿万年才形成的，它将在我们这几代人中间消耗殆尽；我们的建筑物在使用能源的过程中排放出大量的SO2、NOX、悬浮颗粒物和其它污染物，影响人体的健康和动植物的生存；世界各国房屋能源使用中所排放的CO2，大约占到全球CO2排放总量的1/3，其中住宅大体占2/3，公共建筑占1/3。
由于CO2排放量的增加，地球大气中CO2的浓度急剧增长，已经从十九世纪的260ppm增加到现在的360ppm，而且还在快速增加。
21世纪全世界的建筑节能事业，肩负着重大的历史使命，必须全面推进建筑节能，以挽救这个世界。
为此，要做好各类气候区、各个国家、各种建筑的节能工作，要全方位、多学科地，综合而又交叉地研究和解决一系列经济、技术与社会问题，在进一步提高生活舒适性、增进健康的基础上，在建筑中尽力节约能源和自然资源，大幅度地降低污染，减少温室气体的排放，减轻环境负荷。
创造健康、舒适、方便的生活环境是人类的共同愿望，也是建筑节能的基础和目标，为此，21世纪的节能建筑应该是：
（1）冬暖夏凉。
由于围护结构的保温隔热和采暖空调设备性能愈益优越，建筑热环境将更加舒适。
（2）通风良好。
自然通风与人工通风相结合，空气经过净化，新风“扫过”每个房间，通风持续不断，换气次数足够，室内空气清新。
（3）光照充足。
尽量采用自然光，天然采光与人工照明相结合。
（4）智能控制。
采暖、通风、空调、照明、家电等均可由计算机自动控制，既可按预定程序集中管理，又可局部手工控制。
既满足不同场合下人们不同的需要，又可少用能源。
2.1.2中国建筑节能及室内空气品质领域的特点
2.1.2.1冬寒夏热是中国气候的主要特点
冬季，西伯利亚和蒙古高原的寒流频繁南侵；夏季，大陆腹地受到强烈的太阳辐射。
与世界上同纬度地区的平均温度相比，大体上东北地区气温偏低14-18℃，黄河中下游偏低10-14℃，长江南岸偏低8-10℃，东南沿海偏低5℃左右；而7月各地平均温度却大体要高出1.3-2.5℃。
与此同时，我国东南地区常年保持高湿度，整个东部地区夏季湿度也很高，亦即夏季闷热，冬季潮凉，此种不良的气候条件，当然会导致中国采暖空调能耗很高。
因此，某公司将进行以地源热泵技术为核心的可再生能源供暖空调系列产品的研发、生产及施工。
2.1.2.2我国建筑用能数量巨大，浪费严重
我国城乡建筑发展迅速。
近几年每年建成的住宅建筑面积，城镇已至4-5亿m2，农村则达7-8亿m2，全国每年建成的房屋建筑面积已达16-17亿m2。
现在全国城乡既有建筑面积已超过360亿m2，其中按采暖建筑节能标准建造的只有1.3亿m2，且限于少数城市的居住建筑。
与气候条件接近的发达国家相比，我国居住建筑单位面积采暖能耗为他们的3倍左右，而且室内热环境很差。
现在,这些高耗能建筑冬季采暖与夏季空调的使用正日益普遍,能源浪费更加严重。
2.1.2.3我国国民经济增长迅速，能源增长会得到控制
从新世纪开始，我国将进入全面建设小康社会，加快推进现代化的新的发展阶段，开始实施第三步战略部署。
预计第一个10年国内生产总值将翻一番。
参加WTO后，中国经济将更快融入全球化进程，城市化不断加快，住房需求继续扩大，住房建设仍将是国民经济新的增长点和消费热点，因此，建筑用能及其占总能耗的比例必将稳步增长。
但中国人均能源资源远低于世界平均水平，特别是石油和天然气资源更为短缺。
今后，全国能源总产量的增加会得到控制，能源结构将进行调整，煤炭用量所占的比例会逐步减少，而天然气、电力等清洁能源会得到较快增加，太阳能等可再生能源也将较快发展。
通过西部大开发，西电东送，西气东输，将为建筑用能结构的调整创造有利条件。
2.1.2.4我国北方城市冬季采暖期空气污染十分严重。
从全国总体来看，总悬浮颗粒、二氧化硫和氮氧化物等大气主要污染物指标，北方城市重于南方城市，采暖期重于非采暖期，而采暖期的污染值又随着气温的降低、即采暖燃煤量的增加而升高。
由此可见，建筑采暖是城市大气的一个主要污染源。
只有从源头上减少建筑采暖能耗，才能使北方城市采暖期大气污染的严重状况得到根本改变。
2.1.2.5地球变暖正在使我国蒙受巨大损失。
由于中国国民经济的发展和用能量的增加，尽管已经做出了多方面的减排努力，温室气体排放量仍在快速增长，现在已成为世界上温室气体排放第二大国，而且还将继续增加。
目前，建筑耗能量已超过全国耗能量的1/4。
随着人民生活的继续改善，建筑耗能量及其所占比例还将不断增加，由此排放的温室气体也必然会随之增长。
这种情况，难免是为地球变暖火上加薪。
我国气温正在升高，华北平原1980年至1989年气温偏高0.1℃-0.6℃；1990年至1998年气温偏高0.3℃-0.8℃。
地球变暖造成的后果，愈是在生态环境薄弱的地区，表现得愈为严重。
我国近几年由于气候变化引起的特大灾害十分频繁，许多地方发生特大洪水、持续干旱，荒漠化加剧和沙尘暴频发。
2.2项目必要性分析
2.2.1推动新能源利用的需要
当今世界，常规能源日见短缺，环境污染日趋严峻，为了避免对常规能源资源的过度索取和保护人类赖以生存的自然环境，大力开发利用可再生能源，节约使用能源已成为科技发展的潮流。
1999年北京市终端能源消费量为3828万吨标煤，其中煤炭消费量2011万吨；约占终端能源消费量的53%，是造成大气污染的主要根源。
为还北京市“蓝大”，推广使用清洁能源，降低能源结构中以煤为主的比重，是切实可行的重要措施。
随着北京市能源结构的变化，供热技术也将有新的发展；新型供热设备的应用，采暖供热方式的多样化等，要求进一步推动地热资源的利用。
在北京能源建设与结构调整专项规划中明确指出：
要发展1000万平方米地热及水源热泵供暖替煤工程（包括奥运村40万平方米），替煤量34万吨。
本项目的实施，将加快地热供暖的推广和应用，推动能源结构调整的早日实现。
2.2.2节约能源的需要
电加热和锅炉供热只能将90%～98%的电能或70%～90%的燃料内能转化为热能,而地源热泵将室外地热能连同机组所耗电能一并转移到室内,能效比与性能系数达4.5～6.0以上,能源利用效率是电采暖方式的三至四倍。
地源热泵机组利用温度稳定的地下土壤或水体为冷（热）源,与空气源、自来水源热泵机组相比,夏季冷凝温度低、冬季蒸发温度高,能效比和性能系数大大提高。
按热负荷指标55W/m2和冷负荷指标80W/m2估算总的热冷负荷。
供暖天数为120天，每天平均供暖时间，对于集中供热取24小时，而对于其他供暖方式，平均每天供暖时间为12小时。
供冷天数取为90天，每天平均供热时间取为4小时。
不同供暖和制冷方式的一次能源利用率分别取为：
集中供热0.78；燃油锅炉0.80；燃气锅炉0.85；电加热0.35；分体空调1.0（COP2.88；发输电效率0.35）；空气源热泵供热0.94（COP2.7,发输电效率0.35），制冷0.84（COP2.7,发输电效率0.35）；地源热泵1.4（COP4;发输电效率0.35）。
对不同供暖和制冷方式的一次能耗的计算结果显示：
采用地源热泵的节能效果是非常明显的，与其他空调供暖方式比较，地源热泵每年新增节省的能耗最高达21.98万吨标准煤/yr，节能达70％，最低为5.03万吨，地源热泵一次能耗的35％。
2.2.3促进环保事业发展的需要
北京是拥有1100万人口的特大型城市，规划市区面积仅占全市总面积的6%，却集中了50％的人口、80％的建筑、60%的工业产值及70％的能源消耗，困此市区的环境污染问题成了最严重、最突出的问题。
主要的污染物是煤烟型污染的代表物二氧化硫（S02），尘污染代表物总悬浮颗粒物（TSP）和机动车污染的代表物氮氧化物（N0x）。
1998年北京市大气环境质量的实际测试结果为SO2超标2倍，TSP超标1.89倍，NOx超标3.04倍（皆指年平均数）。
而采暖期这三项主要污染指标超标更加严重，SO2、TSP和N0x分别超标4.2倍、2.16倍和4.02倍。
其中，SO2、TSP主要是煤的燃烧产生的。
造成大气环境污染的原因主要是能源消费结构以煤为主（煤炭消耗量占终端能源消费量的53％）；而煤炭的消耗大部分又是用于冬季采暖（市区各种形式采暖耗煤量占全年煤炭总耗量的52％）；此外，城市基础设施建设落后于城市发展也是重要原因。
为了尽快改善大气污染的现状，北京市在1998年制定了《北京市大气污染防治目标和对策》，最近拟订了2003～2007年环境保护规划纲要。
预计到2007年，除颗粒物以外的市区空气质量指标将完全达到国家环境质量标准，颗粒物指标接近或达到国家标准。
根据上述防治目标，近两年中央和北京市政府加大北京城市环境治理的执法和投资力度，2000年基本达到了当年大气污染防治目标。
今后，在大力完善和发展基础设施的建设中，如何在采暖供热方式的选择上突出环境保护的制约，具有重要意义。
地源热泵系统利用的是储存于地表中清洁的可再生的取之不竭的太阳能或地热能,不需锅炉,没有燃油、燃煤污染,没有排烟、也没有废弃物。
地源热泵机组通过热交换器与地下土壤或水源进行热量交换,不消耗水资源,不污染地下物质,因而是环保的空调设备。
空气源热泵夏季对环境空气放热,冬季从环境空气中吸热,加剧了建筑周围热环境的恶化。
若加上机组的噪声等因素,其对城市的整体环境有较大的负面影响。
而地源热泵无此影响。
地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。
虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。
2.2.4优化供热方式的需要
随着清洁燃料比例大大增加，带给人们可供选择的供热方式也越来越多。
在日益增长的供热负荷面前，如何根据实际情况来选择最佳的供热方式，这不仅是业主、开发商因利益驱使而关注的课题，而且是政府进行政策引导的科学依据。
合理选择采暖供热方式，是一个复杂的多目标的优选问题。
随着人们在认识上的深化，愈来愈注意到环保效益、资源利用、经济效益的综合分析将决定供热方式的可行性。
采用中央液态冷热源环境系统以其无污染的环保特性，综合利用电力和地热资源，节约能源，经济可靠等特性，无疑，是一类较优的供热方式。
分散的地源热泵系统具有特有的机动特性和经济技术上的优势，本项目的实施将推动这种采暖供热方式的发展，进而优化整个北京市的供热结构。
第三章项目前期发展运作概况及竞争优势
3.1研究水平
3.1.1政府支持的相关研究项目
►地热能梯级利用示范研究
北京市科委、经贸委，3000万元，1999年1月—2001年12月
►多极热源热泵系统的研制
北京市科委，50万元，2001年1月—2002年12月
►土壤源热泵的示范研究
北京市科委，40万元，2002年1月—2003年12月
三相电热泵机组
►地源热泵相关流动特性与传热性能的研究
北京市教委，12万元，2002年1月—2004年12月
►空气源热泵在寒冷地区使用研究
北京市教委，12万元，2001年1月—2003年12月
3.1.2实验研究
某某有限公司建立了600平方米的地源热泵实验研究基地，能够进行热泵产品的性能测试，能够进行地下温度场的实验研究，能够进行地下换热系统的热交换的实验研究，两项专利正在申请过程中。
某有限公司对使用地源热泵的别墅进行了测试，结果达到设计指标。
260m2的别墅冬季供暖温度测试
260m2的别墅夏季供暖温度测试
某有限公司使用强化换热技术，可以使能源井的换热率高达90—110W/m。
冬季地源热泵运行
夏季地源热泵运行
相电热泵机组
某某有限公司对单U型PE管、双U型PE管以及配有不锈钢的单U型管进行了换热率测试实验，为地源热泵工程设计提供了数据支持。
双U型PE管
配有不锈钢的单U型管
单U型PE管
各管型温度下降比较
某有限公司能够进行热泵性能实验，同时对产品的COP进行评价。
NLHP250性能测试
系统COP值的测试
3.1.3理论研究
建立了完整的理论模型，能够进行地下温度场的模拟计算，提出影响半径，给出地下换热器的换热率，给出地下换热器的长度，计算模型友好，使用方便。
运行240小时土壤温度分布
运行720小时土壤温度分布
运行720小时
影响半径
运行720小时土壤温度分布
3.2地源热泵设备制造技术及工艺
掌握小型热泵机组的设计生产技术和工艺。
已生产出NLHP--200、NLHP250、NLHP300、NLHP400四种产品,热泵机组电功率从2KW至10KW,制冷量从8KW至40KW,制热量从9KW至45KW。
同时正在扩充产品系列。
单相电地源热泵机组小型吊顶式热泵机组
三相电地源热泵机组
3.3工程能力与施工安装技术
3.3.1施工能力
某某某有限公司耗资160万元购置和改造了地源热泵施工的所需设备，现有设备可同时满足20个地源热泵工程队同时施工。
地源热泵现有生产、施工设备图片
汽车钻机
移动钻机
固定式钻机
灌浆设备
地源热泵检测实验台
地源热泵检测实验台
超声波流量计
数据采集仪器
卷管设备
管材加工机床设备
管材加工机床设备
管材加工机床设备
3.3.2施工安装技术
某有限公司已全面掌握地源热泵工程施工及安装的各项技术。
包括：
☐热泵系统设备材料的检查验收
☐钻井工程
☐U型管制作安装及质量保证
☐管道的贮存搬运和运输
☐管道压力/泄漏测试
☐下管、回填料的配置及施工
☐地下水平管路安装
☐主机房设备、管路安装、清洗及试运行
☐强化传热技术
☐地下管路的监控技术
3.4工程业绩
某某有限公司在北京的东西南北方向已安装完成26套别墅的地源热泵技术采暖空调工程，其中最大的供暖空调面积为5000平方米。
◆某某能源楼（5000m2）
◆草场地：
某公司办公楼（2800m2）
◆绿茵别墅：
如筑10号（260m2）、11号（260m2）、6期（2200m2）、春风7号（220m2）、四季51号（260m2）、四季53号（260m2）、春风31号（240m2）、春夏3A（260m2）、春夏16号（240m2）、春夏31号（260m2）
◆某家庭农场：
棋乐园58号（240m2）、棋乐园61号（260m2）、兰园1号（350m2）
◆某花园：
D10（280m2）
◆某庄园：
东D17号（300m2）
◆某别墅D1号（300m2）
某某有限公司热泵示范工程
1、绿茵别墅，建筑面积300平方米，室内采暖空调面积260平方米
5、绿茵别墅，建筑面积280平方米，室内采暖空调面积240平方米
9、国际使馆村，建筑面积280平方米，室内采暖空调面积240平方米
2、绿茵别墅，建筑面积300平方米，室内采暖空调面积260平方米
6、绿茵别墅，建筑面积280平方米，室内采暖空调面积240平方米
10、颐西庄园，建筑面积280平方米，室内采暖空调面积240平方米
3、绿茵别墅，建筑面积2200平方米，室内采暖空调面积2000平方米
7、王府家庭农场，建筑面积280平方米，室内采暖空调面积240平方米
11、北京市路灯管理处仓储综合楼（水源热泵）
4、绿茵别墅，建筑面积300平方米，室内采暖空调面积260平方米
8、王府家庭农场，建筑面积280平方米，室内采暖空调面积240平方米
12、某某大学综合楼（水源热泵）
3.5国际合作及媒体影响
北京电视台就地源热泵技术已两次采访了马重芳教授和唐志伟副教授。
北京市发展与改革委员会在“投资北京”奥运经济项目市场推介会上将该项目列为23个重点包装项目之一,并邀请马重芳教授做报告。
科技日报、北京青年报、北京晚报、北京晨报、中国环境报多次报道了研究成果。
国家建设部下属的建设科技已多次登载马重芳教授、刘中良教授、唐志伟副教授有关建筑节能的文章。
第四章市场需求预测与建设规模
4.1市场现状调查
4.1.1国际市场现状
地源热泵供暖空调的优势使其成为近年来世界可再生能源利用及建筑节能领域中增长最快的产业之一。
在过去的10年中，大约30个国家的地源热泵年增长率达到了10％。
它的主要优点是用普通的地温或地下水温，这在世界各国都可利用。
地源热泵发展最快的是欧洲和美国，其他国家如日本和土耳其也正在积极发展地源热泵产业。
目前世界安装的地源热泵系统的总容量和产热量达9500MW和52000TJ/y（14400GWh/yr），实际安装地源热泵的数量为80万套，世界主要国家安装地源热泵的情况见下表。
至今世界主要国家安装地源热泵的情况
国家
安装总容量（MW）
年产热量（GWh/yr）
安装总数（万套）
美国
3730
3720
50
奥地利
275
370
2.3
德国
560
840
4.0
加拿大
435
300
3.6
瑞典
2000
8000
20.0
瑞士
440
660
2.5
4.1.2国内市场现状
1999年,瑞士学者Rybach指出,中国是世界上直接利用地热潜力最大的国家,名列世界第一,原因有2个:
一是中国国土辽阔,近地表低温地热资源丰富;二是中国人口众多,采暖和制冷工业的基础相对薄弱,将来需求量无可比拟。
在未来的几年中，中国面临着巨大的能源压力。
一方面，中国的经济要保持较高速度的增长，另一方面，又必须考虑环保和可持续发展问题。
所以要求提高能源利用效率，要求能源结构调整。
能源利用效率提高，会鼓励各种节能设备和技术的推广，能源结构调整的方向就是从以煤为主转为以燃气，直至以电为主。
在中国的能源消耗中，建筑耗能占25%以上。
因此，开发环保节能、舒适、可持续发展的地源热泵建筑节能技术必然潜力巨大。
美国能源部和中国科技部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中主要内容之一是“地源热泵”，该项目拟在中国的北京、杭州和广州3个城市各建一座采用地源热泵供暖空调的商业建筑，以推广运用这种“绿色技术”，缓解中国对煤炭和石油的依赖程度，从而达到能源资源多元化的目的。
据称“华亭嘉园”即是此项目的应用。
2000年6月19至23日在北京由国家科学技术部高新技术开发与产业化司召开了中美地热泵技术交流会，会议的主题就是“提供运用地热泵技术为住宅小区或公用楼宇采暖制冷，大幅降低运行费用的节能解决方案”的主题。
我国从1995年开始学习和引进欧洲产品,直到1997年才出现有规模的地源热泵采暖工程项目,到1999年底,全国大约有100套供暖/制冷系统,而且全部为开式循环系统。
2000年12月由日本政府无偿援助,日本地热工程株式会社负责,长春市地热开发有限公司和吉林大学参与,在长春完成了一个1000ｍ2建筑面积的地源热泵供暖/制冷示范项目,为国内第一个闭式循环系统。
2001年,重庆大学、北京工业大学，山东建筑工程学院也纷纷建成了各自的封闭循环系统示范工程。
此外,从1995年起,国家环保总局、建设部、科技部等部门单独或联合召开了几次产品推广会和应用现场会,至此,地源
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