住宅中央空调系统10000采暖制冷方案运行成本分析比较.docx
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住宅中央空调系统10000采暖制冷方案运行成本分析比较
一、建筑概况
本工程为北京某住宅中央空调系统，总建筑面积约为10000㎡。
二、设计依据
1、甲方提供的建筑参数；
2、《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003；
3、设计参数；
（1）、室外空气计算参数：
序号
项目
参数
1
地名
北京
2
台站位置
北纬
39°48′
东经
116°28′
海拔（m）
31.2
3
大气压力（kPa）
冬季
1020.4
夏季
998.6
4
年平均温度（℃）
11.4
5
室外计算（干球）温度（℃）
冬季
采暖
-9
空调
-12
通风
-5
夏季
通风
30
空调
33.2
空调日平均
28.6
计算日较差
8.8
6
夏季空调室外计算湿球温度（℃）
26.4
7
最热月平均温度（℃）
25.8
8
室外计算相对湿度（%）
最冷月月平均
45
最热月月平均
78
9
室外风速（m/s）
冬季平均
2.8
夏季平均
1.9
10
最多风向及其
频率（%）
冬季
风向
CNNWN
频率（%）
191313
夏季
风向
CN
频率（%）
249
11
最大冻土深度（cm）
85
12
设计计算用采暖期天数（天）
129
13
设计计算用采暖期平均温度（℃）
-1.6
注：
室外计算参数取自《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87（2001年版）
（2）室内设计计算参数：
序号
建筑性质
夏季
冬季
温度（℃）
相对湿度（%）
温度（℃）
相对湿度（%）
1
住宅
26～28
≤65
18～20
-
三、冷热负荷计算
1、建筑物冷、热负荷：
建筑物的冷、热负荷采用面积负荷指标估算的方法计算。
热负荷：
Qr＝F·q1/1000，
式中：
F—供暖面积（㎡），
q1—热负荷指标（W/m2）。
冷负荷：
Qc＝n·F·q2/1000
式中：
F—供冷面积（㎡）
q2—冷负荷指标（W/m2）。
n—冷负荷同时使用系数。
2、冷、热负荷计算见下表：
序号
建筑类型
建筑面积
（m2）
热负荷
冷负荷
热指标（W/m2）
热负荷
（kW）
冷指标
（W/m2）
冷负荷
（kW）
1
住宅
10000
70
700
80×0.85
680
四、运行经济性比较
设备名称
运行费用（万元）
平均运行费用
（元/m2）
年运行费用
（万元）
冬季
夏季
冬季
夏季
永源热泵水源热泵系统
13.85
4.50
13.85
4.50
18.35
永源热泵地源热泵系统
14.4
4.64
14.4
4.64
19.04
燃气锅炉＋冷水机组
25.47
5.1
25.47
5.1
30.51
燃煤锅炉＋冷水机组
19.03
5.1
19.03
5.1
24.13
分体空调系统
24.59
7.35
24.59
7.35
31.94
蒸汽溴化锂机组
21.15
7.04
21.15
7.04
28.19
市政热力＋冷水机组
23
5.1
23
5.1
28.1
注：
1.机组冬季运行1台129天，夏季运行1台90天；
2.采暖热负荷平均系数为0.726；
3.制冷负荷平均系数为0.5；
4.冬季每天运行15小时，夏季每天运行12小时；
5.电费按0.5元/度计，煤费按600元/t计，天然气费按2.05元/m3计。
蒸汽的价格140元/t，市政热力收费为23元/㎡
✧方案一：
水源热泵系统
1.冬季供暖经济分析
（1）热负荷计算：
采暖热负荷为700kW，运行1台YSSR700A/2水源热泵机组完全满足供暖要求。
（2）采暖天数：
129天，每天15小时
（3）采暖热负荷平均系数：
（室内温度按18℃计算）
φr=
=（18+1.6）/（18+9）=0.726
（4）采暖年热负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=129×15×700×0.726=98.34×104kW·h/年
（5）热泵机组消耗的电能：
Ny1=Qy/COP=98.34×104/4.37=22.5×104kW·h/年
（6）水泵消耗的电能：
（循环水泵功率22KW,潜水泵功率25KW）
Ny2=129×15×（22＋15）×0.726=5.20×104kW·h/年
（7）年总电能消耗量
Ny=Ny1+Ny2=（22.5+5.20）×104=27.7×104kW·h/年
（8）折合每平米采暖用电量
E=27.7×104/10000=27.7kW·h/m2·采暖季
（9）电费（按电价0.5元/kW计算采暖部分折合每平米每个采暖季的用电费用）
S1=Sp1·E=0.5×27.7＝13.85元/m2·采暖季
（10）年运行费用
电费C1=S1×F=13.85×10000/10000=13.85万元
2.夏季制冷经济分析
（1）冷负荷计算：
制冷负荷为680kW。
（2）制冷天数：
90天，每天12小时
（3）制冷负荷平均系数：
φr=
=0.5
（4）制冷年负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=90×12×680×0.5=36.72×104kW·h/年
（5）热泵机组消耗的电能：
（水源热泵的COP为5.3）
Ny1=Qy/COP=36.72×104/5.25=6.99×104kW·h/年
（6）水泵消耗的电能：
Ny2=90×12×（22＋15）×0.5=2.00×104kW·h/年
（7）年总电能消耗量
Ny=Ny1+Ny2=6.99×104+2.00×104＝8.99×104kW·h/年
（8）折合每平米制冷用电量
E=8.99×104/10000=8.99kW·h/m2·制冷季
（9）电费（按电价0.5元/kW）
S1=Sp1·E=0.5×8.99＝4.50元/m2·制冷季
（10）年运行费用
电费C1=S1×F=4.50×10000/10000=4.50万元
3.结论
冬季年运行费用：
13.85万元；
单位面积供暖费用：
13.85元/平方米·采暖季；
夏季年运行费用：
4.50万元；
单位面积制冷费用：
4.50元/平方米·制冷季；
年运行费用：
18.35万元。
✧方案二：
地源热泵系统
1.冬季供暖经济分析
（1）采暖年热负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=129×15×700×0.726=98.34×104kW·h/年
（2）热泵机组消耗的电能：
（地源热泵的功率及制热量都进行不同程度的衰减）
Ny1=Qy/COP=98.34×104/4.0=24.59×104kW·h/年
（3）水泵消耗的电能：
（循环水泵功率15KW,二次水泵功率15KW）
Ny2=129×15×（15＋15）×0.726=4.21×104kW·h/年
（4）年总电能消耗量
Ny=Ny1+Ny2=（24.59+4.21）×104=28.8×104kW·h/年
（5）折合每平米采暖用电量
E=28.8×104/10000=28.8kW·h/m2·采暖季
（6）电费（按电价0.5元/kW计算采暖部分折合每平米每个采暖季的用电费用）
S1=Sp1·E=0.5×28.8＝14.4元/m2·采暖季
（7）年运行费用
电费C1=S1×F=14.4×10000/10000=14.4万元
2.夏季制冷经济分析
（1）制冷年负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=90×12×680×0.5=36.72×104kW·h/年
（2）热泵机组消耗的电能：
（地源热泵的功率及制冷量都进行不同程度的衰减）
Ny1=Qy/COP=36.72×104/4.8=7.65×104kW·h/年
（3）水泵消耗的电能：
Ny2=90×12×（15＋15）×0.5=1.62×104kW·h/年
（4）年总电能消耗量
Ny=Ny1+Ny2=7.65×104+1.62×104＝9.27×104kW·h/年
（5）折合每平米制冷用电量
E=9.27×104/10000=9.27kW·h/m2·制冷季
（6）电费（按电价0.5元/kW）
S1=Sp1·E=0.5×9.27＝4.64元/m2·制冷季
（7）年运行费用
电费C1=S1×F=4.64×10000/10000=4.64万元
3.结论
冬季年运行费用：
14.4万元；
单位面积供暖费用：
14.4元/平方米·采暖季；
夏季年运行费用：
4.64万元；
单位面积制冷费用：
4.64元/平方米·制冷季；
年运行费用：
19.04万元。
✧方案三：
燃气锅炉+冷水机组系统
1.冬季供暖经济分析
（1）采暖年热负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=129×15×700×0.726=98.34×104kW·h/年
（2）、年燃料消耗量：
天然气热值：
Qydw=7800kcal/m3=9.06kW·h/m3
燃烧效率：
η=0.93
B=
=98.34×104/（9.06×0.93）
=11.67×104m3/采暖季
（3）、燃气年费用：
（每立方米天然气按现行市场价q1=2.05元/m3）
S1=B·q1=2.05×11.67×104=23.92万元/采暖季
（4）、末端循环泵的耗电量：
Ny=129×15×22×0.726=3.10×104kW·h/采暖季
（5）、电费：
S1=Sp1·Ny=0.5×3.10×104=1.55万元/采暖季
（6）、年运行总费用：
S=23.92＋1.55=25.47万元/采暖季
（7）、折合每m2采暖运行费
A1=
=25.68×104/10000=25.47元/m2·采暖季
2.夏季制冷经济分析
（1）制冷年负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=90×12×680×0.5=36.72×104kW·h/年
（2）热泵机组消耗的电能：
（冷水机组的COP约为4.7）
Ny1=Qy/COP=36.72×104/4.7=7.81×104kW·h/年
（3）水泵消耗的电能：
（冷冻水泵22KW，冷却水泵15KW，冷却塔5.5KW）
Ny2=90×12×（22＋15+5.5）×0.5=2.30×104kW·h/年
（4）年总电能消耗量
Ny=Ny1+Ny2=7.81×104+2.30×104＝10.11×104kW·h/年
（5）折合每平米制冷用电量
E=10.11×104/10000=10.11kW·h/m2·制冷季
（6）电费（按电价0.5元/kW）
S1=Sp1·E=0.5×10.11＝5.1元/m2·制冷季
（7）年运行费用
电费C1=S1×F=5.1×10000/10000=5.1万元
3.结论
冬季年运行费用：
25.47万元；
单位面积供暖费用：
25.47元/平方米·采暖季；
夏季年运行费用：
5.1万元；
单位面积制冷费用：
5.1元/平方米·制冷季；
年运行费用：
30.57万元。
✧方案四：
燃煤锅炉+冷水机组系统
1.冬季供暖经济分析
（1）采暖年热负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=129×15×700×0.726=98.34×104kW·h/年
（2）、年燃料消耗量：
煤热值：
Qydw=20934kJ/kg
燃烧效率：
η=0.60
B=
=98.34×3600×104/（20934×0.60）
=282t
（3）、燃煤年费用：
（煤的市场价q1=600元/t）
S1=B·q1=600×282×104=16.9万元/采暖季
（4）、末端循环泵的耗电量：
Ny=129×15×22=4.26×104kW·h/采暖季
（5）、电费：
S1=Sp1·Ny=0.5×4.26×104=2.13万元/采暖季
（6）、年运行总费用：
S=16.9＋2.13=19.03万元/采暖季
（7）、折合每m2采暖运行费
A1=
=19.03×104/10000=19.03元/m2·采暖季
2.夏季制冷经济分析
（1）制冷年负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=90×12×680×0.5=36.72×104kW·h/年
（2）热泵机组消耗的电能：
（冷水机组的COP约为4.7）
Ny1=Qy/COP=36.72×104/4.7=7.81×104kW·h/年
（3）水泵消耗的电能：
（冷冻水泵22KW，冷却水泵15KW，冷却塔5.5KW）
Ny2=90×12×（22＋15+5.5）×0.5=2.30×104kW·h/年
（4）年总电能消耗量
Ny=Ny1+Ny2=7.81×104+2.30×104＝10.11×104kW·h/年
（5）折合每平米制冷用电量
E=10.11×104/10000=10.11kW·h/m2·制冷季
（6）电费（按电价0.5元/kW）
S1=Sp1·E=0.5×10.11＝5.1元/m2·制冷季
（7）年运行费用
电费C1=S1×F=5.1×10000/10000=5.1万元
3.结论
冬季年运行费用：
13.25万元；
单位面积供暖费用：
13.25元/平方米·采暖季；
夏季年运行费用：
5.1万元；
单位面积制冷费用：
5.1元/平方米·制冷季；
年运行费用：
18.35万元。
✧方案五：
分体式空调系统
1.冬季供暖经济分析
（1）采暖年热负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=129×15×700×0.726=98.34×104kW·h/年
（2）空调机组消耗的电能：
（分体式空调属于风冷热泵系列，冬季温度低时供热效果差，需要电辅助加热，主机的COP较低，采暖季平均2.0左右）
Ny1=Qy/COP=98.34×104/2.0=49.17×104kW·h/年
（3）折合每平米采暖用电量
E=49.17×104/10000=49.17kW·h/m2·采暖季
（4）电费（按电价0.5元/kW计算采暖部分折合每平米每个采暖季的用电费用）
S1=Sp1·E=0.5×49.17＝24.59元/m2·采暖季
（5）年运行费用
电费C1=S1×F=24.59×10000/10000=24.59万元
2.夏季制冷经济分析
（1）制冷年负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=90×12×680×0.5=36.72×104kW·h/年
（2）热泵机组消耗的电能：
（分体式空调属于风冷热泵系列，夏季温度高时制冷效果差，主机的COP较低，制冷季平均2.5左右）
Ny1=Qy/COP=36.72×104/2.5=14.69×104kW·h/年
（3）折合每平米制冷用电量
E=14.58×104/10000=14.69kW·h/m2·制冷季
（4）电费（按电价0.5元/kW）
S1=Sp1·E=0.5×14.69＝7.35元/m2·制冷季
（5）年运行费用
电费C1=S1×F=7.35×10000/10000=7.35万元
3.结论
冬季年运行费用：
24.59万元；
单位面积供暖费用：
24.59元/平方米·采暖季；
夏季年运行费用：
7.35万元；
单位面积制冷费用：
7.35元/平方米·制冷季；
年运行费用：
31.94万元。
✧方案六：
蒸汽溴化锂空调运行经济性分析
1.冬季供暖经济分析
（1）采暖年热负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=129×15×700×0.726=98.34×104kW·h/年
（2）消耗蒸汽量：
Ny1=
×104=0.14×104t/年
（6）消耗蒸汽的费用：
（蒸汽费用140元/t）
S1＝Ny1×140=0.14×140×104=19.6万元/年
（7）水泵消耗的电能：
Ny2=129×15×22×0.726=3.10×104kW·h/年
（8）电费：
（按电价0.5元/kW计算采暖部分折合每平米每个采暖季的用电费用）
S2=Sp1·E=0.5×3.10×104=1.55万元/采暖季
（9）年运行费用：
电费C1=S1+S2=19.6+1.55=21.15万元
（10）单位面积供暖费用：
A1=C1/F=21.15×104/10000=21.15元/m2·季
2.夏季制冷经济分析
（1）制冷年负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=90×12×680×0.5=36.72×104kW·h/年
（2）消耗蒸汽量：
（单台150大卡蒸汽溴化锂空调消耗蒸汽量为2t
Ny1=
=36.72×104/3489×4＝0.042×104t/年
（3）消耗蒸汽的费用：
（蒸汽的费用为140元/t）
S1＝Ny1×140=0.042×140×104=5.89万元/年
（4）水泵消耗的电能：
（冷冻水泵功率222kW，冷却水泵15kW,冷却塔5.5kW）
Ny2=90×12×（22＋15＋5.5）×0.5=2.30×104kW·h/年
（5）电费：
S2=Sp1·E=0.5×2.30×104=1.15万元/季
（6）年运行费用：
电费C1=S1+S2=5.89+1.15=7.04万元
（7）单位面积制冷费用：
A1=C1/F=7.04×104/10000=7.04元/m2·季
3.结论
冬季年运行费用：
21.15万元；
单位面积供暖费用：
21.15元/平方米·采暖季；
夏季年运行费用：
7.04万元；
单位面积制冷费用：
7.04元/平方米·制冷季；
年运行费用：
28.19万元。
✧方案七：
市政热网＋冷水机组运行经济性分析
1.冬季供暖经济分析
（1）运行费用：
S1＝23元/m2·采暖季
（2）年运行费用C1=S1×F=23×10000/10000=23万元
2.夏季制冷经济分析
（1）制冷年负荷：
Qy=n·n1×Qr×φr=90×12×680×0.5=36.72×104kW·h/年
（2）热泵机组消耗的电能：
（冷水机组的COP约为4.7）
Ny1=Qy/COP=36.72×104/4.7=7.81×104kW·h/年
（3）水泵消耗的电能：
（冷冻水泵22KW，冷却水泵15KW，冷却塔5.5KW）
Ny2=90×12×（22＋15+5.5）×0.5=2.30×104kW·h/年
（4）年总电能消耗量
Ny=Ny1+Ny2=7.81×104+2.30×104＝10.11×104kW·h/年
（5）折合每平米制冷用电量
E=10.11×104/10000=10.11kW·h/m2·制冷季
（6）电费（按电价0.5元/kW）
S1=Sp1·E=0.5×10.11＝5.1元/m2·制冷季
（7）年运行费用
电费C1=S1×F=5.1×10000/10000=5.1万元
3.结论
冬季年运行费用：
23万元；
单位面积供暖费用：
23元/平方米·采暖季；
夏季年运行费用：
5.1万元；
单位面积制冷费用：
5.1元/平方米·制冷季；
年运行费用：
28.1万元。
五、总结
综合上表，水源热泵系统充分地利用了地下水能量，与其他供热、制冷方式相比，可以达到舒适、节能、环保的效果，是目前世界范围内最理想的供热、制冷、供生活热水的方式。
我们的地源热泵机组采用最先进的技术，最优质的配件，可以为您提供最高效的服务。
水源热泵系统初投资低，运行费用也较低，在很短的期间内即可回收主机的初投资，真正的为您节省了大量的运行费用
水源热泵的优点有以下几条：
（1）环保效益显著
永源地能热泵是利用了地表浅层的地热、地表水作为冷热源，进行能量转换的空调系统。
供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。
不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。
（2）高效节能
夏季浅层地能温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。
（3）运行稳定可靠
浅层地能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。
是很好的空调冷源，浅层地能温度较恒定的特性，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。
（4）节水
用井水的封闭循环代替了中央空调的冷却塔，不消耗水资源，节约水资源；
（5）安全可靠
系统低温低压稳定运行，无燃烧、爆炸危险。
水源热泵机组特点
永源热泵HT型三联供冷水（热泵）机组应用冷水（热泵）的基本原理，同时采用冷凝热回收技术，以地下水为介质、以浅层水源（热）作为低位热源，实现冬季供应两种不同温度热水的目的。
普通的冷水（热泵）机组通常只能供应某一个温度的热水，三联供冷水（热泵）机组则采用两级冷凝器。
高温高压的制冷剂蒸汽首先进入一级冷凝器，经水冷却释放出显热，同时把水温加热到70℃左右供给用户。
释放了显热的液态制冷剂再次进入二级冷凝器冷凝，释放出大量的潜热，同时把水温加热到50℃左右供给用户。
经过两级冷凝器冷凝后的制冷剂通过膨胀阀节流降压，进入蒸发器，吸收以地下水为介质中的热量，变成气态制冷剂，经电力拖动的压缩机压缩，变成高温高压的气态制冷剂，再次进入两级冷凝器，从而完成一次循环。
一、永源热泵三联供冷水（热泵）机组的设计、检验、制造标准
1．GB/T19409-2003《水源热泵机组》
2．JB/T8654-1997《容积式和离心式热泵机组安全要求》
3．JB/T6906-1993《喷油螺杆式单级制冷压缩机》
4．JB/T6917-1998《制冷装置用压力容器》
5．GB50050-1995《工业循环冷却水处理设计规范》
6．JB/T4330-1999《制冷空调设备噪声的测定》
二、永源热泵三联供冷水（热泵）机组的质量水平
1.永源热泵机的设计、生产、销售严格按照ISO9000：
2000和ISO14001：
1996标准，保证体系运行，确保产品质量。
2.公司建造了具有先进水平的测试平台,永源冷水（热泵）机系列产品经国家空调质量检测中心测定，各项技术性能指标均高于GB/T19409-2003《水源热泵机组》标准，产品质量稳定，运行可靠。
三、永源热泵三联供冷水（热泵）机组的主要技术特点
三联供热泵机组的系统可利用湖水、河水、地下水及地热水资源，借助压缩机系统，通过消耗部分电能，冬季把水中的低品位能量“取”出来。
供给室内采暖或空调；夏季，把室内的热量取出来释放到水中，达到空调的目的，同时可“免费”为用户加热部分生活热水。
●环保：
供热时可代替锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染，供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔噪音及霉菌污染，使环境更加洁净优美。
●节能：
冬季，投入1kw电能可得到4kW左右的热能；夏季，投入1kw电能，可得到4kw以上的冷量，能源利用率为电采暧方式的3～4倍以上，同时“免费”为用户加热生活热水。
●省地：
省去了锅炉房以及与之配套的煤场和碴场，节约了土地资源。
●节水：
以水为源体，吸收或向其释放热量，从而达到供暖或制冷的作用，既不消耗水资源，也不会对其造成污染。
●节资：
通过一套系统来实现供冷和供热，一次性投资只是传统制冷制热投资的1/2～2/3；运行费用只有传统方式的1/2～2/3。
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