北京世界园艺博览会地热综合供热项目

2023-06-13 16:31:50

一、项目基本情况园区规划原则及目标如下：（1）世园会内建筑供热独立解决。（2）世园会内新建建筑 100%达到绿色建筑标准，有条件可建设零

一、项目基本情况

园区规划原则及目标如下：

（1）世园会内建筑供热独立解决。

（2）世园会内新建建筑 100%达到绿色建筑标准，有条件可建设零能耗建筑。（3）世园会应用优先采用可再生能源供热，特别是太阳能、地热、热泵供热，若条件不能满足可考虑燃气冷热电三联供方式供热。（4）规划世园会可再生能源比例达到 10～15%。

根据北京市规划院所提供的冷热负荷指标：四大展馆夏季冷负荷指标 100W/ ㎡，冬季热负荷指标 80W/㎡；商业服务及配套设施夏季冷负荷指标 80W/㎡，冬季热负荷指标60W/㎡。

温室建筑：冬季热负荷指标 200W/㎡。（温室厂家提供）按照整个园区的分布及建筑的使用功能，考虑到初投资及后期输送能耗，我方设计两个能源站。

1#热泵能源站空调冷热负荷估算

二、设计及方案说明

能源站设计

按照整个园区的分布及建筑的使用功能，考虑到初投资及后期输送能耗，设计两个能源站。 1#热泵能源站系统主要用于生活体验馆、演艺中心、国际馆、配套设施、商业服务建筑的供暖及制冷，设置在国际馆建筑下面，供热面积为 13.6 万平方米。 2#热泵能源站系统主要用于中国馆、植物馆、商业服务的供暖及制冷，设置在中国馆建筑下面，供热面积为12.54 万平方米。能源站位置如下：

三、方案设计及设备配置

1#热泵能源站：地源热泵结合水蓄能+燃气锅炉调峰能源系统形式国际馆建筑面积 13.6 万平方米，总冷负荷 13.6MW，总热负荷 10.88MW，项目配置2 台制热量 1323kW 地源热泵机组，结合 2000m3 蓄能水池联合运行（换热孔数为720个，100m深），夏季冷负荷不足部分配置3台制冷量为3516kW(1000RT) 冷水机组结合6 台 433m3/h 的冷却塔联合运行。热负荷不足部分配置 2 台 3500kW （5T）燃气锅炉。

2#热泵能源站：地热梯级利用+地源热泵结合水蓄能+燃气过炉调峰能源系统形式中国馆建筑面积 12.54 万平方米，总冷负荷 12.54MW，总热负荷 10.032MW，项目钻凿 2 口深层地热井（单井出水量 60T/h，水温 55℃），配置两台 1100kW左右的深层地热热泵机组，通过地热梯级利用可提供 3600kW 的热量。配置 2 台制热量1323kW 浅层地源热泵机组，结合 2000m3 蓄能水池联合运行（换热孔数为 720 个，100 米深）。冷负荷不足部分配置 2 台制冷量为 4570kW(1300RT)冷水机组结合 4 台 560m3/h 的冷却塔联合运行。热负荷不足部分配置 2 台 2800kW(4T) 燃气锅炉。

四、经济、环境及社会效益

（一）经济效益：

五、设计方案优势

（一）浅层地温能的利用

热泵系统是一种先进的高效节能、无任何污染的采暖空调方式，在建筑用能领域，是作为环保和节能首推的新技术应用项目。地源热泵是利用了地球表面潜层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表潜层是一个巨大的太阳能集热器，收集了 47%左右的太阳辐射到地球的能量，比人类每年利用能量的 500 倍还多。它不受地域、资源的限制，量大面广，无处不在。这种储存于地表潜层近乎无限的可再生能源，使得地能成为清洁的可再生能源的一种形式。

地表潜层地热资源温度，一年四季相对稳定，冬季比环境温度高，夏季比环境温度低，是最好的热泵热源和冷源。使得地源热泵系统比空气源热泵系统运行效率高 40％，节能和节省运行费用 40％左右。地能温度比较恒定，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证系统的高效性和经济性。

（二）地热资源利用

地热是一种集热、矿、水三位一体的宝贵矿产资源，地热能是清洁、可再生的能源。地热资源可用于供暖、浴疗、种植、养殖、工业烘干等方面。开发利用地热资源可以减少大气污染，保护大气环境，具有一定的社会效益。同时由于地热能价格低廉，又具有较好的经济效益。

（三）空调系统大温差设计

本方案设计的夏季供回水温差为 7℃，供冷工况为 6/13℃；冬季供回水温差为7℃，供热工况为 45/38℃。大温差输送，优点如下：

（1）节省水泵输送能耗。水泵输送能耗占到系统总能耗的 35%以上，采用大温差输送，减少水泵的耗电量，当空调供回水温差比常规温差高 2℃时，可减少水泵运行费用20％以上。

（2）降低初投资。采用大温差输送，可以减少输送管道的管径，节约系统的初投资，当空调供回水温差比常规温差高 2℃时，节省管道一次投资 10％左右。

（四）空调系统中的蓄能方式主要有冰蓄能和水蓄能，水蓄能与冰蓄能相比具有以下的优势：

（1）水蓄能系统既可以在夏季蓄冷、又可以在冬季蓄热，而冰蓄能系统只能是夏季蓄冷，冬季不能蓄热。

（2）蓄冰设备的造价要高于蓄水设备，而蓄冰设备在冬季供热工况时又闲置，从投资上来说采用蓄水系统比采用蓄冰系统具有更大的优势。

（3）水蓄冷系统机组的效率远远高于冰蓄冷系统，系统的运行费用更低。冰蓄冷系统中机组在蓄冷工况时蒸发器最低出水温度为－6℃，水蓄冷系统中机组在蓄冷工况时蒸发器最低出水温度为 4℃，出水温度要高 10℃左右，机组的效率比冰蓄冷系统高 25%以上。

（4）水蓄能系统可以将蓄存的能量尽量用在电力高峰段，系统的运行费用更低。因为冰蓄冷系统中的蓄冰设备受到融冰率的限制，如冰盘管的最大融冰率为 15%左右，也就是说蓄冰设备在每个小时段最多能提供总蓄冷量的 15%左右，蓄存的冷量只能慢慢地分摊在各个小时段提供，不能集中地用在电价最高的时段；

而水蓄能系统没有这个限制，可以将蓄存的冷（热）量尽量用在电价最高的时段，这样就可以最大限度地降低系统的运行费用。

六、地热梯级利用系统

一级供热：末端为风机盘管，供回水温度暂定为：45/38℃，板式换热器一次侧的地热水利用温度为 55/40℃；

二级热泵供暖：末端为风机盘管，供回水温度暂定为：45/38℃，板式换热器一次侧的地热水利用温度为 40/25℃；热泵机组侧进出水温度为：38/23℃；三级热泵供暖：末端为风机盘管，供回水温度暂定为：45/38℃，板式换热器一次侧的地热水利用温度为 25/10℃；热泵机组侧进出水温度为：23/8℃；总计：地热水通过梯级利用可产生制热量 3576.3KW。