水源热泵与其它空调形式运行费用比较1

常用几种中央空调系统比较分析

随着国内外建筑空调技术的日新月异，尤其是市场经济促使空调设备得到了空前的发展，各种新技术、新设备层出不穷。具体到空调冷热源系统，各种形式的电制冷机组、溴化锂吸收式机组、各种热泵机组、蓄冷设备等，品种繁多，各有特色。设计人员或业主在决定空调方案时，有了更多余地。但雾里看花，何种方案技术经济最优，让人日感困惑。各设备厂家为力争市场，在推销自己产品的同时，也提供一些产品技术经济比较资料，但往往是各持一端，带有较大的片面性。所以，设计人员或业主在选择空调设备时，应结合建筑物用途、特点，综合考虑各种因素，最终选择一种最适合建筑物的机型。下面就从运行费用来比较各种空调系统的经济性，供业主在选择空调系统时作参考。

一、常用中央空调冷热源设备方案

1、地源／水源热泵空调系统：冬夏两季均采用地源／水源热泵设备供冷供暖，为

电制冷设备，此方案的最大的特点是充分利用了地下储藏的自然能源（地下水或地下土壤所含的巨大能源）。

2、水冷冷水机组加燃气锅炉：夏季采用水冷冷水机组供冷，冬季采用燃气锅炉供

暖。水冷冷水机组为电制冷设备，燃气锅炉则采用天然气作能源。

3、风冷热泵机组加燃气锅炉：夏季采用风冷热泵供冷，过渡季节可采用风冷热泵

机组供暖，冬季则采用燃气锅炉供暖。风冷热泵机组为电制冷设备，燃气锅炉则采用天然气作能源。

4、直燃型溴化锂冷热水机组：冬夏两季均采用溴化锂冷热水设备供冷供暖，采用天然气作能源。

二、运行费用计算

运行费用计算依据：

以12000平米办公楼项目为例，按夏季负荷制冷量1519KW，冬季满负荷制热量1564KW计算，所有设备均投入运行，电价按0.6元/度计算，每日按10小时运行时间计算，水价按3元／M3，空调负荷率按0.6系数计算（说明：由于机组的功率通常是按夏季最热、冬季最冷的时间计算的，所以一般时间使用，机组的制冷或制热量要远大于房间负荷，这时机组经常属于停机状态，这就象家用空调或冰箱一样。

据统计，按正常冷热负荷设计的机组的开停时间比例在1：1左右甚至更低）。夏季按100天的制冷期考虑，冬季按120天的供暖期考虑（节假日照常运行）。

1、地源／水源热泵空调系统的全年运行费用

（1）、系统构成：地源／水源热泵空调系统由室外系统和室内系统两部分构成，室外部分包括深井或地耦管、深井泵及水管道系统等，其中耗能设备为深井泵。

室内部分包括地源／水源热泵机组、冷热水循环水泵、水管道系统、通风管道系统等。其中耗能设备为地源／水源热泵及冷热水循环水泵。

（2）、设备运行时的用电费用

（3）、系统运行管理费用

由于地源／水源热泵空调系统简单，机组的高智能化设计并设有在各种情况下的自动保护功能，其机组操作类似于家用空调，所以地源／水源热泵空调系统在运行时无须设专人管理，只须兼职人员在上班或下班时把系统打开即可。所以业主在管理此系统时无须设专职操作人员。

（4）、其它费用

无

2、水冷冷水机组加燃气锅炉系统的全年运行费用

（1）、系统构成：

该系统在夏季采用水冷冷水机组供冷，系统由水冷冷水机组、冷却水系统及冷媒水系统、室内未端设备系统等部分构成，其中冷却水系统由冷却水水泵、冷却塔

及水管道组成，冷媒水系统由冷媒水水泵及水管道系统组成，室内未端设备常采用风机盘管或风柜。该系统的耗能设备为水冷冷水机组、冷却水水泵、冷媒水水泵、冷却塔、室内未端设备。

该系统在冬季供暖时采用燃气锅炉，其中冷却水系统在冬季停止使用。其它系统照常使用。

（2）、设备运行时的用电费用

（3）、系统运行管理费用

水冷冷水机组及燃气锅炉在运行时，必须设专人管理及操作，对比国内众多与此类似的工程，此系统每班最少应设二人，则操作人员的全年工资为(按月工资700元计算)：2*12*700＝16800元

（4）、其它费用

由于开式冷却塔在运行时水的蒸发，系统将损耗一部分水量，对一般系统而言，水的损耗将占总循环水量的5％，故此系统在夏季运行时所损耗的水费为：

314＊5％＊10＊100＊3＝47100元

3、风冷热泵机组加燃气锅炉系统的全年运行费用

（1）、系统构成：

该系统在夏季采用风冷冷水机组供冷，系统由风冷热泵机组、冷媒水系统、室内未端设备系统等部分构成，其中冷媒水系统由冷媒水水泵及水管道系统组成，室内未端设备常采用风机盘管或风柜。该系统的耗能设备为风冷热泵机组、冷媒水水泵、室内未端设备。

该系统在冬季供暖时采用燃气锅炉，其中冷媒水水泵、室内未端设备照常使用。

在过渡季节（室外温度在00C左右时），仍可使用风冷热泵供暖，暂定过渡季节为30天。采用燃气锅炉供暖的时间为90天。

（2）、设备运行时的用电费用

（3）、系统运行管理费用

风冷热泵机组在运行时，可不必设专人管理及操作，而燃气锅炉须设两人进行操作，则操作人员的全年工资为(按月工资700元，每年4个月计算)：

2*4＊700＝5600元

（4）、其它费用

无

4、直燃型溴化锂冷热水机组系统的全年运行费用

（1）、系统构成：

该系统由直燃型溴化锂冷热水机组、冷却水系统及冷媒水系统、室内未端设备系统等部分构成，其中冷却水系统由冷却水水泵、冷却塔及水管道组成，冷媒水系统由冷媒水水泵及水管道系统组成，室内未端设备常采用风机盘管或风柜。该系统的耗能设备为直燃型溴化锂机组、冷却水水泵、冷媒水水泵、冷却塔、室内未端设备（其中冷却水系统及冷却塔冬季停止使用）。

（2）、设备运行时的用电费用

（3）、系统运行管理费用

直燃型溴化锂机组在运行时，必须设专人管理及操作，对比国内众多与此类似的工程，此系统每班最少应设二人，则操作人员的全年工资为(按月工资

700元计算)：

2*12＊700＝16800元

（4）、其它费用

由于开式冷却塔在运行时水的蒸发，系统将损耗一部分水量，对一般系统而言，水的损耗将占总循环水量的5％，故此系统在夏季运行时所损耗的水费为：

426＊5％＊10＊100＊3＝63900元

三、全年运行费用比较

四、地温（水 源 ）热泵综述

地温（水源）热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术如右图。

地球表面浅层水源如地下水、地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机组工作原理就是夏天用地下水作冷却水，同时将热量搬运到地下，冷却效果优于冷却塔；冬天，不受环境温度影响，制热效果优于其它空调。制热的同时，将室内的冷量交换并搬运到地下。这样，地下成了一个储能库，夏储冬用，冬储夏用，如此往复，环保节能。通常水源热泵消耗1kW 的能量，用户可以得到4kW 以上的热量或冷量。

根据地源热泵利用地下水源的不同，可分（1）、地下井水系统；（2）、地埋管系统：（1）、地下井水系统工作原理如下图：

（2）、地埋管系统工作原理如下图：

二、地温（水源）热泵系统的组成

地温（水源）中央空调系统的是由末端（室内空气处理末端等）系统，水源中央空调主机（又称为水源热泵）系统和地埋管系统三部分组成。 为用户供热时，水源中央空调系统从地埋管系统中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机（热泵）"泵"送到高温热源，以满足用户供热需求。 为用户供冷时，水源中央空调将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到地下土壤源中，以满足用户制冷需求。

1. 系统原理图： 参考上面（2）地埋管系统工作原理图

地面

（1）地下水地温热泵空调工作原理图

地面

2. 用户（室内末端等）系统由用户侧水管系统，循环水泵，水过滤器，水处理仪，各种末端空气处理设备，膨胀定压设备及相关阀门配件组成。

3. 水源中央空调主机系统由压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。

4. 地埋管系统由双U竖埋管，横埋管、循环水泵，放气阀、阀门等组成。

5. 制冷工况可通过空调主机自动调整来实现。

三、地源热泵的优点

1. 属可再生能源利用技术

地温热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。2. 高效、节能

地温热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35℃，，制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。可节约用户30～40％的运行费用。

3. 运行稳定可靠

地热温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。不存在水质较差造成的空调主机阻塞，节省了维护费用。

4. 环保、环境效益显著

地温热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，节能的设备本身的污染就小。设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比，相当于减少30％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上。

地温热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

5. 一机多用，应用范围广

地温热泵系统可供暖、制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换

原来的锅炉加空调的两套装置或系统，大大减少初投资费用。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，地温热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。

6. 自动运行、方便管理、可实现分户计量

地温热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到20年以上；分户计量，科学收费。

六、地温（水源）热泵中央空调相关政策依据

地温（水源）热泵技术在美国、加拿大和北欧国家和地区已得到广泛地应用。美国推广速度以每年20%的速度递增。国际地热泵协会（IGSHPA）、美国地热泵协会（GHPC）1998年将空调协会大奖授予地源热泵空调。在欧美地区地温（水源）热泵空调服务己完全实现了商业化。

我国与发达国家在地源热泵系统方面的合作可追溯到1995年：

1)1995年11月8日中国科学技术部与美国能源部签署了《关于地热能利用合

作协议书》，并将它作为两国《能源效率和可再生能源技术的发展与利用领域合作议定书》；

2)1997年11月，两国专家共同制定的《美国地源热泵技术在中国合作推广

计划书》在美国华盛顿联邦政府能源部总部举行的中美两国《能源效率与可再生能源技术发展与利用领域合作议定书》工作小组的工作会议上获得通过，开始执行；

3)2000年建设部发布76号令，地温空调被列入重点推广项目之一；

4)2001年美国地源热泵技术被正式列入中国“十五国家重点技术推广计划”；

5)2002年4月美国地源热泵技术推广项目被正式列入《北京奥运行动规划》；

6)目前，地温（水源）热泵中央空调在北京、山东、辽宁、河南等地区得到广

泛的推广和应用。

下面把我公司掌握的一些国内推荐地温空调的相关政策列举如下，由于文件篇幅很长，没有必要全文引用，具体详情欢迎垂询：

1国家发展改革委办公厅关于组织实施“节能和新能源关键

技术”国家重大产业技术开发专项的通知

颁布时间：2004年09月14日

颁布单位：国家发改委高新技术处

涉及内容：

国务院有关部门办公厅(办公室)，各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团发展改革委(计委)、经贸委(经委)，计划单列企业集团：根据《国家发展改革委办公厅关于组织开展国家重大产业技术开发专项的通知》(发改办高技术〔2004〕753号)精神，我委将组织实施节能和新能源关键技术开发专项，现通知如下：

(三)低耗能建筑节能技术

重点开发新型高效节能建筑围护结构材料，节能建筑外围护结构设计技术，建筑物使用的地热能、太阳能和风能利用技术，建筑智能控制技术和“热泵”技术，现有建筑节能改造成套技术等。

预期目标：掌握严寒地区城镇乡层住宅、农村住宅的采暖能耗≤IOKgce/m2?年的成套技术，使建筑外围结构平均传热系数≤0.4OW/(m2.K)；非采暖地区热舒适性节能型建筑技术，建筑外围护结构的平均传热系数≤1.OW/(m2.K)；改造后使建筑围护结构平均传热系数达到节能65%的指标。

1.北京奥运行动规划(三)：生态环境和城市基础设施建设

三、生态环境和城市基础设施建设

(一)环境污染防治

防治煤烟型污染，优化城市能源结构，大力引进和发展天然气、电力等优质清洁能源；建设陕北天然气进·京第二条长输管线及配套设施；改善电力供应结构，新增用电负荷主要依靠引进外部电源供应，加强城市中心区电网建设，改造农村电网，提高供电质量和可靠性；建设北京第三热电厂、高井电厂改用燃气项目，新建、扩建草桥等8座燃气热电厂，实现冷热电联供；积极开发利用地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源，大力开展节能工作。到2008年，全市天然气年供应能力达到50亿立方米；煤炭及焦炭在终端能源消费结构中所占比重降低到20%以下；市区热力供热面积达到1亿平方米左右。

2.“十五”工业结构调整规划纲要

3.能源工业重点发展风力发电、太阳能光热利用、生物质能高效利用和地热利用，提高新能源和可再生能源在能源生产和消费中的比重。

3.北京奥组委开出环保“菜单”

奥运村中的节能措施须采用先进的供能技术，充分利用可再生资源。如使用先进的热泵供热／空调技术（包括地源热泵技术、水源热泵技术等），蓄热蓄冷技术、太阳能光利用（照明）与供热技术。而据介绍，为了使2008年的北京奥运会真正成为绿色奥运会，北京将充分利用太阳能、地热能等各种新能源，建设一批示范项目。主场馆鸟巢就采用地埋管式地温中央空调。届时20％的奥运场馆用电将用风力发电，同时利用地热和热泵技术为40万平方米的建筑提供采暖和制冷，奥运场馆周围80～90％的路灯也将利用太阳能光伏发电技术。除此之外，还将采用全玻璃真空太阳能集热技术，供应奥运会90％的洗浴热水。

4.空气水质明显改善呼和浩特环境治理工作见成效

近年来，呼和浩特市重视环境保护工作，不断完善地方性法规，加强环保机构建设，增加环境投资，并且制定了一系列的政策和硬措施。他们通过推广鄂尔多斯精煤，把二氧化硫年日均值从1997年的102微克/标立方米，下降到2003年的38微克/标立方米。同时，大力发展电、地源热泵、人工煤气、煤制气等清洁能源，清洁能源的利用率从2000年的24.78%上升到2003年的31%，地埋式辐射采暖等建筑节能技术也得到了广泛应用。呼和浩特市被国家清洁能源行动办公室评为全国清洁能源行动成绩突出城市。