一、项目概况
南通新城住宅小区位于南通市新城区。建筑面积36万㎡,其中住宅31万㎡、小区配套有幼儿园、会所、医院、居委会、商铺等公建5万㎡,其中空调面积33万㎡。本小区1000 ㎡热能站除满足本小区需求外,还可向相邻15万㎡建筑提供空调冷(热)水和生活热水,可支持冷、暖同时运行四管制系统。
二、工作原理
1、利用相距2.0公里的南通市污水处理中心处理后排放的尾水,以该尾水为水源的水源热泵系统,向小区供应空调冷(6℃~13℃)、热(45℃~38℃)水和生活热水(55℃)。
2、通过庞大的城市污水管网,污水与土壤进行热交换,获取浅表地热能(即太阳能);污水经处理后达到国家排放标准,经地下管道输送到小区热能站。
3、在热能站通过特灵离心热泵机组(3台4.0MW+1台2.5MW)和克莱门特螺杆热泵全热回收机组(2台1.1MW)提取(或排出)尾水中的热能,加热(或冷却)空调媒介水和生活热水,制热水时夏季和部分过度季节可利用冷回收,向空调系统供冷;换热后的尾水回输至污水处理厂的尾水出口。
螺杆热泵全热回收机组全年优先运行,制备55℃卫生生活热水,在夏季和部分过度季节向小区供应6℃~13℃空调冷水;离心热泵机组夏季供空调冷水,冬季供应45℃~38℃空调热水。热泵机组主要参数如下:
螺杆热泵全热回收机组 型号 FOCSWATERHR4502
夏季工况(蒸发器供/回水温度6/13℃):制 冷 量 1186kw
(生活热水供水温度 55℃):热回收量 1297kw
冬季工况 (生活热水供水温度 55℃):供 热 量 1390kw
离心热泵机组 型 号 CVHG670 CVHG1067
夏季工况(蒸发器供/回水温度 6/13℃):制 冷 量 2450kw 4010kw
冬季工况(冷凝器供/回水温度45/38℃):供 热 量 2505kw 4143kw
三、主要节能技术
1、污水换热器前置预处理技术
2、壳管换热器连续自清技术
3、大型热泵系统辅机功耗控制技术
4、空调管网能耗控制技术
5、卫生生活热水单管循环技术
6、空调用户计费技术
7、大型空调、热泵系统测控与辅助管理技术
四、项目建设情况
1、新城小区污水源热泵工程项目立项于2006年2月,2007年1月开工,2007年11月冬季工况试运行,2008年6月夏季工况试运行,2008年8月竣工及交付使用至今,已成功提供了三冬、二夏空调冷(热)源和全年连续生活热水。
2、2008年8月和2009年1月上海市建筑科学研究院受建设部委托,对本工程进行夏季工况和冬季检测。在实际入住率仅为40%时,系统平均能效比(含泵送及辅机能耗)为3.54(制冷)和3.40(制热),随着入住率的增加,系统平均能效将会进一步提高。
3、2009年11月通过财政部、建设部验收。验收主要意见为:
“该项目已完成示范项目申请报告中相应的建设内容,总体效果达到项目申报书的要求。经济效益和社会效益显著,一致同意通过验收。”
五、实际运行情况
1、经2007年12月至2009年12月两年的实际运行,系统稳定可靠、节能效果明显。
年平均空调每kw·h供冷(热)能耗(含系统能耗): 0.28kw·h;
生活热水年平均每吨热水 能耗(含系统能耗): 13.12kw·h。
至2010年4月30日小区实际开通使用用户1180户,使用率达60%,接近预计使用率,年平均系统综合能效已稳定在4.0左右(含泵送及辅机能耗)。
2、实行分楼、分户计量,制定合理的复式计费价格体系,鼓励消费、提供舒适生活环境,培育合理消费、节约消费观念。空调夏季工况户均消费六百元左右,冬季工况户均消费400元左右。
2009~2010冬季日均气温较低,供暖期长达5个半月,实际供暖147天,户均消费890元。
3、由测控系统实时自动监测、实时评估系统运行状态,通过人机对话指导运行值班人员操控系统效高运行。
4、本工程除了利用大型高效污水源热泵外,在热泵主机水源侧水泵和负荷侧一次、二次泵广泛采用变频控制、合理、优化布置负荷侧输送管网,最大限度降低泵送能耗;机房管井内管道保温采用闭孔难燃橡塑、地埋管保温采用高密度工厂预制聚氨酯直埋管,有效控制管网热能损耗。
六、合同目标管理
1、在项目立项初期,国内尚无污水源热泵大规模建筑应用的成功案例,项目实施有很多不确定因素和风险。委托技术支撑单位编制项目建议书、可研报告和项目实施方案。在此基础上开展专项技术、系统工程、综合管理课题研究。
2、编制项目控制性技术方案、经济技术指标、项目实现目标;
3、根据上述文件进行以施工单位为主体法人,捆绑设计单位的施工图设计、施工、运行管理的招标。
4、在前期时,预测项目投资、实现目标均较理想,建设资金到位情况较好,在招标时采用了合同目标管理的模式。从两年半的实际运行情况看,投资控制、技术经济指标、运行管理均达到或超过预期目标,在项目施工图设计、施工、运行管理的各个环节协调较好,规避了建设过程中各单位的推诿、免责等消极因素。
七、社会和经济效益
1、本工程是采用城市污水处理尾水作能源,但不局限污水处理尾水,如有合适的河水、湖水、海水、工业污水、地下水,均可用作热泵系统的低位能源。
2、本项目符合节能减排、可再生能源利用、低能耗建筑的国策。每年节省标准煤4,900余吨、减排二氧化碳12,600余吨、二氧化硫41吨、氮氧化物36吨。
3、利用低位能源,提供日益增长的建筑能耗需求,在不断提高生活环境质量的前提下,实现低碳、低耗、低排。本项目建设有广泛的示范和推广效应。
八、主要经济指标
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