北京果品仓储用房及配送中心水源热泵工程

工程概况

    北京市果品仓储用房及配送中心位于北京市海淀区四道口2号，总建筑面积为52161㎡，其中地下23428㎡，地上28733㎡。地下两层，地上三层。地下二层设置有汽车房、泵房和消防水池，局部设战时物资库。地下一层设置有商业、变电室、制冷机房、锅炉间和库房等。地上三层均为大空间交易大厅。屋顶设电梯机房和水箱间。夏季空调最大冷负荷为8200kw，冬季采暖最大热负荷为4000kw。                            

                                              照片3：果品商厦项目流程图

冰蓄冷技术简介

    北京市果品用房仓储用房及配送中心旨在建立一个国际一流的环保商业区，因此须在能源方面提出一个完整的符合国家产业及环保政策的能源方式。空调系统推荐使用具有高效节能、环保清洁、安全、稳定、便于管理、节省占地空间以及舒适等诸多优点的水源热泵技术结合蓄冷技术的空调系统。

   冰蓄冷技术主要为了平衡电网的昼夜峰谷差，在夜间电力低谷时段向蓄冷设备蓄得冷量，在日间电力高峰时段释放其蓄得的冷量，减少电力高峰时段制冷设备的电力消耗，是电力部门“削峰填谷”的最佳途径。我国从20世纪90年代开始推广这项技术，目前已有大批建成的工程项目。如北京天创世缘、北京长河大厦（牛顿办公区）、英国百安居家具超市北京四季青店、北京岳各庄农贸市场、北京大宝写字楼、北京茶叶城、北京音像城、北京用友软件园等工程。

    商业、办公、大型计算机房等建筑，其对于夏季制冷负荷的需求量往往要大于冬季采暖负荷，且主要集中在白天上班时段内（处于峰电期内），将水源热泵技术与蓄冷技术强强联合，既可利用水源热泵技术同时满足制冷和采暖的特性，又可采用蓄冷技术进行电网的削峰填填谷。既使用户使用到了廉价的空调采暖方式，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。在电力企业收益的同时，还可以减少CO2的排放量，如考虑移峰填谷用电的电量为燃煤发电机组，则减少的CO2排放量更为可观，对于环境质量的提高大大有益。另一方面，用户也可通过使用峰谷电价差而得到了运行费用的节省，可谓一举多得。因此，大力推广水源热泵技术和蓄冷技术相结合的方式，既符合国家的环保政策，也符合用户的根本利益。

系统冷热源设备的配置

    从冬夏季的冷、热负荷可以看出，本项目存在负荷大，且冬季热负荷为夏季冷负荷49%左右的特点，所以考虑到整个系统的安全与可靠性，同时兼顾冬、夏季的负荷情况，冬季由热泵机组承担全部热负荷，夏季由热泵机组联合蓄冰设备共同承担冷负荷。经过计算，选用4台国际著名品牌法国西亚特公司生产的LWP4200型三工况水源热泵机组用于采暖空调系统，同时选用520m³法国西亚特公司生产的AC.00型蓄冰设备，设计日由蓄冰设备提供最大冷量为28860KWH，占设计日全天冷负荷的31%。

抽灌井系统设计

    经计算，水源热泵换热需要抽水井的总出水量为445m³/h，根据所在区域水文地质条件，初步设计4口抽水井和4口回灌井，抽水井深约87m，单井出水量达到120m³/h以上，回灌井深约为87m，单井回灌水量达到120m³/h以上。抽灌井最小井间距不低于30m。回灌井设计与抽水井相同，管线设置为双管制，确保抽水井和回灌井可抽、灌倒换使用，以延长抽、灌井的使用寿命。

蓄冰方式及特点

1、蓄冰方式选择

    蓄冰空调按负荷分配不同分为两种形式：全负荷蓄冰和部分负荷蓄冰。

    全负荷蓄冰是将电力高峰时段的冷负荷全部转移到低谷和平峰时段，用电高峰时段制冷机不运行，供冷量全部由电力低谷和平峰时段蓄冰设备蓄存的冷量来承担。运行费用显著降低，但需配置较大的制冷机和蓄冰装置，设备投资较高，且蓄冰装置占地面积大，应用于影剧院、大型会议室等特定场合。

    部分负荷蓄冰是将电力高峰时段的冷负荷部分转移到低谷和平峰时段，即电力高峰时段所需的冷量部分由蓄冰设备供给，部分由制冷机供给。用户初投资和运行费用均较低，广泛运用于宾馆、公寓、酒楼、办公大楼、购物商场、厂房以及医院等各类工业、民用建筑。因此本项目采用部分负荷蓄冰方式。

2、热泵技术+蓄冰技术的特点

    1、更加合理、更加经济：蓄冰技术可以减少热泵机组的需水量，以及冬季闲置的机组投资。使用热泵技术可以利用较低温度的地下水作为夏季机组制冰的冷却水，大大提高机组的制冰效率。将热泵技术与蓄冰技术相结合使用，可互相充分利用各自的优点，配置更加合理，投资更加经济，堪称最为优化的组合方式。

    2、更加高效、节能：供热系数可高达4.3，正常为3.5—4.0（随室外气温变化和采用的不同冷凝温度而变化）。即输入1kw电能可产生4.3kw的热量。供冷系数可高达5.1，正常为4.0—4.5。

    3、运行费用更低：冬季使用该系统进行采暖时，其地下水和电即相当于锅炉燃烧的煤或油，而且地下水占热量的70%-75%，也就是说，机组在制热过程中，有70%-75%的燃料是不用花钱的，所以，其供暖运行费用仅约为燃油锅炉30%，电热锅炉的35%，燃气锅炉的50%。夏季使用该系统进行制冷时，由于使用晚上较低费用的低谷电蓄冷，而在白天将储存的冷量释放出来，最大限度的节省费用。所以，其制冷运行费用仅为常规空调系统的70%。

    4、无后顾之忧：由于近年来国内夏季用电负荷日趋紧张，一些地区已经采用拉闸限电，以及对各单位限制时段用电量等多项举措。而蓄冰技术正是夜间电力低谷时段向蓄冰设备蓄得冷量，在日间电力高峰时段释放其蓄得的冷量，将大量本应是电力高峰时段使用的电力转移到夜间电力低谷时段使用，减少电力高峰时段制冷设备的电力消耗，是解决该问题的最佳途径。用户也不必为了限电而停工停产，从而造成巨大的损失。

    5、一机多用、充分挖掘机组的潜能：由于现在的热泵机组可以同时三工况工作，即冬季制热、夏季白天制冷、夏季晚上蓄冰，冬夏季还可以按照用户要求制取生活热水，因此大大节省了用户的一次投资。其总投资仅为传统空调+锅炉系统的60%—70%。

    6、运行维护简单：空调采暖系统全部为自动化控制，每班只需1个人值班即可（而10万平方米以上小区燃煤锅炉房每班则需4个人）。

    7、无污染、更清洁：由于热泵机组在制热过程中无任何燃烧化学反应，不排放任何废弃物，无需设置任何除污装置。

    8、更加安全、更加可靠：一般热泵机组可保证安全运行10万小时，正常使用约合20-25年，而锅炉存在着较大的安全隐患。由于锅炉本身以及操作人员等无法确定的因素，造成锅炉系统的不稳定、不安全。同时，蓄冰系统作为相对独立的冷、热源，增加了集中空调系统的可靠性。

运行费用分析

    1、夏季空调运行费用：水源热泵+蓄冰系统和常规空调系统一样，运行费用主要取决于各设备的用电费用。北京的夏季空调期为6月初到10月中，约140天，运行费用统计上，同样采用分时段计算法，即把整个空调期划分为5个时段：20%负荷段、40%负荷段、60%负荷段、80%负荷段和100%负荷段，分别逐时计算相应时段的运行费用，并加以汇总，可以得出总的运行费用为140.35万元,制冷面积为52161㎡，合26.9元/㎡。

    2、冬季采暖运行费用：北京的冬季采暖期为11月15日到次年3月15日，为120天，运行费用统计上，同样采用分时段计算法，并加以汇总，就得出总的运行费用为71.51万元,供暖面积为52161㎡，合13.67元/㎡。

    3、全年的运行费用:水源热泵+蓄冰空调系统全年的运行费用约为211.9万元,合每平方米40.6元。由此看出：运行费用与其他空调系统是相当节能的。