北京市用友软件园调峰中央空调系统工程

     用友软件园位于海淀区，软件园占地面积45.52公顷。软件园的主要功能区有：用友产业中心、研发中心、培训中心、接待展览中心、封闭研发中心、物流中心、餐饮中心等。工程采用地源热泵+冰蓄冷+燃气锅炉调峰的综合能源利用方式为软件园提供夏季制冷、冬季供暖，及24小时生活热水。采用冰蓄冷技术，具有对电网进行削峰填谷功能，热泵机组在夜间利用谷电（电价低）进行蓄能，用户在使用廉价电能的同时，既解决了白天用电高峰、限电、电价高等问题，还为电网的昼夜平衡做出了贡献。工程于2007年11月竣工，系统运行稳定，效果良好。

该项目由北京华清荣益公司设计并施工

设计思路

    用友软件园的建设目标为国际一流的生态环保软件园。建筑物的冷、暖空调系统是园区的重要设施之一，也是影响园区生态环境的重要因素。所以清洁、低耗能源是软件园规划的需求。

    热泵技术与蓄能技术强强联合，既可利用热泵技术同时满足制冷和采暖的特性，又可采用蓄能技术进行电网的削峰填谷，既使用户使用到了廉价的采暖、空调方式，又解决了污染问题，还为电网的昼夜平衡做出了贡献，可以大幅度降低空调系统日间电力高峰时期的用电负荷。电力部门实行的电力峰谷差价，使得用户可以得到一定的运行费用的节省。由于我国电网峰谷差日益加大，在华北地区的电网峰谷差已达到40%，并有进一步加大的趋势，因而使电力负荷的管理难度也日益加大，为了解决这一难题，政府正在大力推广蓄冷技术，大力加大峰谷电价差，鼓励用户。北京市电网峰谷分时电价如下表:

    因此，本系统采用热泵技术和蓄能技术相结合的方式，使得该系统不但具有削峰填谷的功能，还可以一机三用（三工况热泵机组制热工况、制冷工况和制冰工况），使用清洁的电能和地下免费的可再生能源，既为系统提供来稳定的冷、热源，又解决了燃煤的污染问题和燃油、燃气的高耗能问题。不但符合国家的环保政策，也符合用户的根本利益。

4.1.3系统设计方案

1、冬季供暖：根据软件园冬季空调设计热负荷总量13391kw，按照复合式系统的设计思路和设计原则，以一期规划冬季设计日最高热负荷的60%为标准，选用法国CIAT三工况地源热泵机组4台，单台机组制热量为1676kw，同时选用4台燃气锅炉，单台制热量2100kw，即可满足设计日热负荷的调峰要求。地源热泵机组通过土壤换热器循环液系统，从土壤中得到低品位的热能。

2、夏季制冷：设计最大冷负荷为15784kw。整个软件园存在建筑形式多样、使用功能各异、机房设备运行散发大量热能等因素，空调冷负荷比较复杂。根据冷负荷结构分析：负荷主要集中在8：00—21：00，13小时运行期间电力高峰段为6小时，电力平段为7小时。从总体上看全天负荷存在极其明显的变化，空调系统相当适宜设计成蓄冷系统。

    根据本项目特点，为节省初投资，本项目冰蓄冷系统的方式选用负荷均衡的部分蓄冰，由于夜间有部分供冷负荷，故单独设计机载冷机（离心式冷水机组）。冰蓄冷系统采用温差可以较大的主机上游的串联系统，同时蓄冰设备选用法国CIAT生产的冰球蓄冰装置。由于乙二醇水溶液的温度较低，可以保证板式换热器为系统提供5℃出水的同时有较高的效率和较低的初投资。在典型设计日空调冷负荷由三工况热泵机组、机载冷机和蓄冰设备共同承担，非典型设计日通过优化控制来满足冷负荷需求并将系统耗电量降低到最小。

    该系统三工况热泵机组和蓄冰设备联合供冷时，乙二醇溶液首先经过热泵机组在空调工况下降温以保持较高效的工作，再经冰槽的冷却使乙二醇溶液的温度进一步降低，这样板式换热器的进出口处乙二醇溶液的可以达到较大的温差，从而使在相同的负荷条件下，串联系统乙二醇溶液的流量较小，因此在相同的条件时串联系统的乙二醇循环泵小于并联系统，使串联系统的设备投资和运行费用都优于并联系统，且串联方式管路简单运行可靠。

3、生活热水：①冬季：主要依靠在下班之后或在夜里23：00—7：00之间电价低谷期内，此时建筑采暖用热已极大减少，可自动调整出部分采暖系统富裕出的热泵机组用于加热生活卫生热水，并储存于一定容积的蓄热水罐内（热水罐容积为108m³），实现随时按需供水。不足的部分由燃气锅炉提供，最大限度地节约生活卫生热水加热费用。②春秋过渡季节：由热泵机组单独供应热水。③夏季：夜间蓄冰的时候，卫生热水由储存于水箱中的热水提供，不足的部分由燃气锅炉提供，其它时间段由热泵机组提供，不足的部分由燃气锅炉补充，最大限度地节约生活卫生热水加热费用。基于以上分析，生活热水的提供除考虑热水加热系统与地源热泵系统的合理配置，优化控制模式，优化储存方案外，无须再增设专门加热热水的地源热泵系统。

4.1.4主要设备配置

    系统主要设备包括：三工况热泵机组、燃气锅炉、水冷离心式冷水机组、蓄冰设备、冷却塔、板式换热器和屏蔽泵等等，系统设计时，从系统功能出发相同功能不同设备间互为补充，夏季由冷却塔和地下土壤换热器互为备用，冬季由燃气锅炉和热泵机组互为备用，从而保障了系统的安全性和可靠性。

    根据以上夏季供冷需求的实际情况，由离心式冷水机组承担基载负荷，联合三工况热泵机组和蓄冰设备实现夏季空调供冷，配置2台美国McQuay公司生产的离心式冷水机组WSC126MBGN2F/E4212/C4212，单台制冷量为1200RT，由与之配套独立设置的冷却塔系统散热；配置4台法国CIAT公司生产的三工况LWP4200型三工况热泵机组+蓄冰设备，承担主力制冷负荷，三工况热泵机组夜间蓄冰，日间以空调工况与蓄冰设备联合供冷，该部分空调冷却散热热能，通过地下土壤换热器循环液系统，传输到地下，由地下水的径向流动和地层热传导换热，配置440m³法国CIAT公司生产的AC.00型高效蓄冷球，总蓄冷量为7040RTH。

系统经济技术分析

1、项目总投资:一期能源中心初投资近4600万元,项目建筑面积约为18.4万㎡，初投资平均仅为250.00元/m²左右。               

2、夏季运行费用：北京市建筑空调冷期为140天（从6月初到10月中）来计算，地源热泵冰蓄冷空调系统每年夏季空调运行电费约为261.5万元。合14.2元/平方米。

3、冬季运行费用：北京市建筑的冬季采暖期为120天（从11月中到次年3月中）来计算，水源热泵系统每年冬季采暖运行电费为323.3万元。合17.6元/平方米。