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北京城市副中心行政办公区复合式地源热泵供热供冷系统工程

一、项目基本情况

项目名称：北京城市副中心行政办公区复合式地源热泵供热、供冷系统工程

项目类型：政府机关

项目规模：总建筑面积270万㎡

建设单位：北京华清地热能源投资管理有限公司

总投资：14.64亿元

建成运行时间：2017年1月实施，2018年10月底建成运营。

所在地能源供应消纳条件：本项目系统为政府办公使用，包括北京城市副中心行政办公室、多功能会议室、健身房和餐厅厨房等。

可再生能源资源条件：浅层地热能。

本项目采用地源热泵结合市政热力系统。

系统装机容量占比：

热源：地源热泵（58.0%）+蓄能（15.4%）市政热力（26.6%）。

冷源：地源热泵（69.4%）+蓄能（14.8%）+调峰冷源（15.8%）。

二、技术路线及工艺流程

1.负荷情况

负荷情况：冬季热负荷140MW，夏季冷负荷160MW。

用能场景：北京城市副中心行政办公室、多功能会议室、健身房和餐厅厨房等。

用能需求：按末端要求能源站设置低热、高热、低冷、高冷等双热源、双冷源系统，满足楼内供暖、供冷要求。

其中：

冬季：北京城市副中心核心区建筑的A类建筑办公、会议等主要区域为保证其舒适性同时设有散热器系统（75/50℃）和风机盘管+新风系统（50/40℃）两套系统进行供热；B类建筑仅设有风机盘管+新风系统（50/40℃）系统。

夏季：北京城市副中心核心区建筑的办公、会议、健身房和餐厅厨房区域均采用分机盘管+新风系统进行夏季制冷。其空调采用温湿度独立控制系统（供新风的低温冷水温度为6/13℃；供干式风机盘管的高温冷水温度为14/19℃）。

2.技术路线

技术思路：

根据能源规划方案，1#、2#能源系统均以地源热泵为主，其他清洁能源调峰和补充，考虑投资经济性及安全、环境的影响，选用三河热网作为冬季供热调峰热源，调峰冷源采用冷却塔+冷水机组系统，调峰冷热源的设置同时也是保持地下冷热平衡的重要措施。结合北京市商业峰谷平电价，考虑系统运行成本及冷热两用，设计水蓄能系统，同时降低热泵系统装机容量，增强了系统保障性。

技术特点及技术适用性：

（1）采用区域供冷（热）技术

区域供冷（热）就是在一个建筑群设置集中的能源站制备空调冷热水，再通过循环水管道系统，向各座建筑提供空调冷（热）量。这样各座建筑内不必单独设置空调冷热源，从而避免到处设置冷却塔和锅炉。由于各座建筑的空调负荷不可能同时出现峰值，因此主机的装机容量会小于分散设置时总的装机容量，从而减少主机设备的初投资。

（2）地源热泵+蓄能技术

项目利用浅层地热能为热泵机组的低位冷热源，使得供能系统具有效率高、能耗低的优点，属于可再生能源利用。

项目为了充分利用峰谷电价差，采用了水蓄能技术。即用电低谷时段（电费较低的时段）将空调系统的能量储存起来，在用电高峰时段（电费较高的时段）将储存的能量释放出来的热力过程。因此蓄冷（热）空调的意义从宏观上来讲，能平衡电网的负荷，充分发挥电站的发电效率；从空调用户的角度来讲，能充分利用不同用电时段的电费差价，节省大量的运行电费。采用蓄冷（热）空调系统可减少空调系统装机容量，同时可利用夜间廉价低谷电储存冷（热）量，满足在电力高峰期的空调负荷需要，节约系统运行成本。

（3）输送管网节能

输送管网的能耗大小是集中供能系统成功运行与否的重要一环。本项目采用了水蓄能技术，夏季采用大温差输送冷水（供回水温度为6/13℃），降低了管网的初投资和供能系统的输送能耗。

（4）变频泵技术

本项目用户侧输送二级泵采用变频方式，节约了输送能耗。在供能管网的输送方案上，根据项目特点采用二级泵形式，即在主机房内设置一级循环泵负担热泵机组（制冷机组）和主机房内管件阀门阻力损失，在用户入口侧设置二级泵组负担外网管路阻力和入口相关设备阻力，一级循环泵为定频泵，通过台数控制流量，二级泵为变频泵。采取这一方案的优点是可以根据各用户外网阻力不同配置不同的二级泵，二级泵采用变频措施跟踪负荷变化，而一级泵定流量运行保证热泵机组（制冷机组）的运行要求，采用二级泵技术避免了一级泵扬程过高输送能耗过大的问题，提高了管网输送效率。

3.系统配置

设备的装机参数：

能源站

供热（MW）

供冷（MW）

热泵

蓄能

高温热源

调峰热源

小计

热泵

蓄能

高温冷源

调峰冷源

小计

1#

27

5

6

16

53

25

5

29

15

74

2#

39

16

11

22

88

37

19

19

10

85

总计

66

22

16

38

141

62

23

48

25

159

占比

46.5%

15.4%

11.6%

26.6%

100%

39%

14.8%

30.4%

15.8%

100%

设备的转换效率及系统性能：

地源热泵机组

制冷工况

蓄冷工况

供热工况

蓄热工况1

蓄热工况2