北京警察学集中空调水源热泵系统设计.docVIP

北京警察学院集中空调水源热泵系统设计 中国有色工程设计研究总院 罗 英 任兆成 摘要 结合北京人民警察学院冷源与热源的选择，叙述了水源热泵机组作为集中空调系统和卫生热水系统冷热源的设计。采用水源热泵提取低品位、无污染的地下水能量，实现建筑物的供热与空调。在改变能源结构、有效利用自然资源、节约能源、环境保护等方面，该工程是一个很好地应用实例。 关键词 水源热泵 供水井 回灌井 沉砂井 井群控制 工程概况 北京人民警察学院（新址）、北京市公安局警官培训中心是一座警界现代化的高等学府和全市警员的培训基地。工程选址在北京市昌平区南口镇太平庄西侧，校区占地约80公顷，总建筑面积约18万m2。2001年8月开始方案设计，经市规委批准后，进行施工图设计。2003年9月新学年学校投入使用。 校区平面划分为四个区域：前区、中区、后区和山地区。前区为教学区，包括行政教研楼、图书馆、教学实验楼、阶梯教室。中区为宿舍区，包括学员宿舍及食堂、警官宿舍及食堂、教师宿舍。后区为场馆区，包括警务技能馆、体能馆、游泳馆、大礼堂、标准运动场、干部研修楼。山地区为外研区，包括外研楼、物业楼、下沉式靶场。 校区共有20余栋建筑，0.82W/( m2·K)。屋面保温材料为60厚的聚苯板或金属保温板，传热系数为0.6-0.78W/( m2·K)。外窗铝合金双玻窗，传热系数为3.5W/( m2·K)。 冷热源 方案产生 建立一所现代化的高等学校，为学生和员工创造良好的教学环境及生活环境，要求全院设置集中空调，冬季供暖夏季供冷。 采暖及供应生活热水是学校的首要问题，比供冷更重要，必须有可靠的供热方案。对于采用何种能源供冷供热，必需根据所在地区的外部情况确定。一般常用方案有：①城市热网供热+电制冷；②燃煤锅炉供热+电制冷；③燃气锅炉供热+电制冷；④燃油锅炉供热+电制冷；⑤电锅炉供热+电制冷。 本校新址远在昌平郊区，南临十三陵文物古迹，是北京市重点的环保地区。该地区无城市热网供给，因此，方案①不能采用；方案②为燃煤锅炉，不符合环保要求，北京市政府明令禁止采用；燃油价格贵，运行费用高，一般最多只有几天的油储量，需设专门的运输车队组织运油，非常麻烦，使用不方便，因此不宜采用方案④；电能是一种清洁的高品位的能源，我国的电能中70%是热电，由燃煤转化而成，其转化率只有30%左右，将高品位的电能转化为低品位的热能用于供热是不经济的，该校区面积大，冬季采用电锅炉供热，显然是不合理的，方案⑤不应采用。①、②、④、⑤方案不适用用于本工程。 方案③为燃气锅炉供热，据知昌平区天然气管线到校区还有5-10公里，近两年是否接通不能确定。 为贯彻北京市政府关于控制大气污染的要求，甲方委托北京市地质勘探部门对该地区的地质、水文地质条件进行了初步勘探，确认该地区地质、水文地质条件完全可以满足空调采暖系统的设计要求。 甲方要求根据场区资源，在燃气锅炉供热+电制冷和地下水水源热泵（以下简称热泵）这两个方案中进行比较选择。 2.2 方案比较 方案设计建筑面积为149700 m2（初步设计建筑面积有所调整）,估算采暖热负荷为15153KW，空调冷负荷为16081KW，暂不计入卫生热水的负荷。各区冷、热负荷及采暖空调方案见表1；各区空调采暖设备见表2；一次投资比较见表3；运行费比较见表4。 表1：冷热负荷及采暖空调方案一览表 建筑分区 冷负荷(KW) 热负荷(KW) 方案1：燃气锅炉+电制冷（分区或分楼设冷水机组） 方案2：: 冷热源主要设备表(可比部分) 建筑分区 方案1：燃气锅炉+电制冷 方案2：水源热泵 主要设备 数量(台) 功率(kW/台) 机房面积(m2) 主要设备 数量(台) 功率(kW/台) 机房面积(m2) 全院 燃气锅炉10T/h 625Nm3/h 3 500 热水泵240m3/h 4(1备) 45 软化水装置 1 补水泵25m3/h 2 3 除氧装置 1 前区 离心机组550RT 3 357 350 热泵机组Q0=482kW(QR=529kW) 19 82.5 (135) 380 冷却塔450m3/h 3 11 循环水泵520m3/h 3 110 冷却水泵430m3/h 3 55 潜水泵160m3/h 4 110 冷冻水泵330m3/h 3 55 软化水装置 1 热交换器110m2 软化水装置 1 补水泵25m3/h 2 3 风机盘管+新风机组 300 风机盘管+新风机组 300 中区 分体壁挂空调机 1380 风机盘管 80 散热器 后区 离