北京 | 北京世界园艺博览会地热综合供热项目

来源:国家能源局 作者:全国可再生能源供暖典型案例汇编 标签: 地热供暖 多能互补 能源局征集案例        收藏 0   

2022
10/31
00:24
国家能源局
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导读

园区规划原则及目标如下:(1)世园会内建筑供热独立解决。(2)世园会内新建建筑 100%达到绿色建筑标准,有条件可建设零能耗建筑。(3)世园会应用优先采用可再生能源供热,特别是太阳能、地热、热泵供热,若条件不能满足可考虑燃气冷热电三联供方式供热。 (4)规划世园会可再生能源比例达到 10~15%。

一、项目基本情况
       园区规划原则及目标如下: 
       (1)世园会内建筑供热独立解决。 
       (2)世园会内新建建筑 100%达到绿色建筑标准,有条件可建设零能耗建筑。 
       (3)世园会应用优先采用可再生能源供热,特别是太阳能、地热、热泵供热,若条件不能满足可考虑燃气冷热电三联供方式供热。 
       (4)规划世园会可再生能源比例达到 10~15%。 
       根据北京市规划院所提供的冷热负荷指标:四大展馆夏季冷负荷指标 100W/㎡,冬季热负荷指标 80W/㎡;商业服务及配套设施夏季冷负荷指标 80W/㎡,冬季热负荷指标 60W/㎡。 
       温室建筑:冬季热负荷指标 200W/㎡。(温室厂家提供) 
       按照整个园区的分布及建筑的使用功能,考虑到初投资及后期输送能耗,我方设计两个能源站。 
1#热泵能源站空调冷热负荷估算
2#热泵能源站空调冷热负荷估算
二、设计及方案说明
       能源站设计
       按照整个园区的分布及建筑的使用功能,考虑到初投资及后期输送能耗,设计两个能源站。 
       1#热泵能源站系统主要用于生活体验馆、演艺中心、国际馆、配套设施、商业服务建筑的供暖及制冷,设置在国际馆建筑下面,供热面积为 13.6 万平方米。 
       2#热泵能源站系统主要用于中国馆、植物馆、商业服务的供暖及制冷,设置在中国馆建筑下面,供热面积为 12.54 万平方米。 
       能源站位置如下: 
三、方案设计及设备配置
       1#热泵能源站:地源热泵结合水蓄能+燃气锅炉调峰能源系统形式 
       国际馆建筑面积 13.6 万平方米,总冷负荷 13.6MW,总热负荷 10.88MW,项目配置 2 台制热量 1323kW 地源热泵机组,结合 2000m3 蓄能水池联合运行(换热孔数为 720 个,100m 深),夏季冷负荷不足部分配置 3 台制冷量为 3516kW(1000RT)冷水机组结合 6 台 433m3/h 的冷却塔联合运行。热负荷不足部分配置 2 台 3500kW(5T)燃气锅炉。 
       2#热泵能源站:地热梯级利用+地源热泵结合水蓄能+燃气过炉调峰能源系统形式 
       中国馆建筑面积 12.54 万平方米,总冷负荷 12.54MW,总热负荷 10.032MW, 项目钻凿 2 口深层地热井(单井出水量 60T/h,水温 55℃),配置两台 1100kW左右的深层地热热泵机组,通过地热梯级利用可提供 3600kW 的热量。配置 2 台制热量 1323kW 浅层地源热泵机组,结合 2000m3 蓄能水池联合运行(换热孔数为720 个,100 米深)。冷负荷不足部分配置 2 台制冷量为 4570kW(1300RT)冷水机组结合 4 台 560m3/h 的冷却塔联合运行。热负荷不足部分配置 2 台 2800kW(4T) 燃气锅炉。 
四、经济、环境及社会效益
       (一)经济效益:
       由上表得出:可再生能源供暖系统比燃气锅炉+冷水机组系统每年可减少运行费用 730.38 万元。 
       (二)环境效益:
       由上表得出:项目采用可再生能源供暖制冷每年减少标煤排放 2894.3 吨,减少二氧化碳排放量 5412.3 吨,减少二氧化硫 48.4 吨,减少一氧化氮 80.3 吨。 
五、设计方案优势
       (一)浅层地温能的利用 
       热泵系统是一种先进的高效节能、无任何污染的采暖空调方式,在建筑用能领域,是作为环保和节能首推的新技术应用项目。 
       地源热泵是利用了地球表面潜层地热资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表潜层是一个巨大的太阳能集热器,收集了 47%左右的太阳辐射到地球的能量,比人类每年利用能量的 500 倍还多。它不受地域、资源的限制,量大面广,无处不在。这种储存于地表潜层近乎无限的可再生能源,使得地能成为清洁的可再生能源的一种形式。 
       地表潜层地热资源温度,一年四季相对稳定,冬季比环境温度高,夏季比环境温度低,是最好的热泵热源和冷源。使得地源热泵系统比空气源热泵系统运行效率高 40%,节能和节省运行费用 40%左右。地能温度比较恒定,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证系统的高效性和经济性。 
       (二)地热资源利用 
       地热是一种集热、矿、水三位一体的宝贵矿产资源,地热能是清洁、可再生的能源。地热资源可用于供暖、浴疗、种植、养殖、工业烘干等方面。开发利用地热资源可以减少大气污染,保护大气环境,具有一定的社会效益。同时由于地热能价格低廉,又具有较好的经济效益。 
       (三)空调系统大温差设计 
       本方案设计的夏季供回水温差为 7℃,供冷工况为 6/13℃;冬季供回水温差为 7℃,供热工况为 45/38℃。 
       大温差输送,优点如下: 
       (1)节省水泵输送能耗。水泵输送能耗占到系统总能耗的 35%以上,采用大温差输送,减少水泵的耗电量,当空调供回水温差比常规温差高 2℃时,可减少水泵运行费用 20%以上。 
       (2)降低初投资。采用大温差输送,可以减少输送管道的管径,节约系统的初投资,当空调供回水温差比常规温差高 2℃时,节省管道一次投资 10%左右。 
       (四)空调系统中的蓄能方式主要有冰蓄能和水蓄能,水蓄能与冰蓄能相比具有以下的优势: 
       (1)水蓄能系统既可以在夏季蓄冷、又可以在冬季蓄热,而冰蓄能系统只能是夏季蓄冷,冬季不能蓄热。 
       (2)蓄冰设备的造价要高于蓄水设备,而蓄冰设备在冬季供热工况时又闲置,从投资上来说采用蓄水系统比采用蓄冰系统具有更大的优势。 
       (3)水蓄冷系统机组的效率远远高于冰蓄冷系统,系统的运行费用更低。冰蓄冷系统中机组在蓄冷工况时蒸发器最低出水温度为-6℃,水蓄冷系统中机组在蓄冷工况时蒸发器最低出水温度为 4℃,出水温度要高 10℃左右,机组的效率比冰蓄冷系统高 25%以上。 
       (4)水蓄能系统可以将蓄存的能量尽量用在电力高峰段,系统的运行费用 更低。因为冰蓄冷系统中的蓄冰设备受到融冰率的限制,如冰盘管的最大融冰率 为 15%左右,也就是说蓄冰设备在每个小时段最多能提供总蓄冷量的 15%左右, 蓄存的冷量只能慢慢地分摊在各个小时段提供,不能集中地用在电价最高的时段; 而水蓄能系统没有这个限制,可以将蓄存的冷(热)量尽量用在电价最高的时段, 这样就可以最大限度地降低系统的运行费用。 
六、地热梯级利用系统
       一级供热:末端为风机盘管,供回水温度暂定为:45/38℃,板式换热器一次侧的地热水利用温度为 55/40℃; 
       二级热泵供暖:末端为风机盘管,供回水温度暂定为:45/38℃,板式换热器一次侧的地热水利用温度为 40/25℃;热泵机组侧进出水温度为:38/23℃;
       三级热泵供暖:末端为风机盘管,供回水温度暂定为:45/38℃,板式换热器一次侧的地热水利用温度为 25/10℃;热泵机组侧进出水温度为:23/8℃; 总计:地热水通过梯级利用可产生制热量 3576.3KW。 
七、技术适用范围
       技术名称:深层地热+浅层地温能+水蓄能+锅炉调峰能源综合利用供暖制冷技术。 
       该项技术既可以满足供暖、制冷需求,也可满足生活热水需求,应根据建筑使用功能的不同,可采用不同的综合能源形式。具体如下: 
       (1)居民生活小区、别墅以及独立公寓等住宅类建筑,可以采用地源热泵能源系统或地源热泵+深层地热能源系统。 
       住宅项目: 
       1) 北京当代万国城北区—地源热泵+燃气锅炉调峰能源形式; 
       2) 长辛店园博府—地源热泵能源系统形式。 
       (2)商业、办公类建筑,根据其用能特点,可以采用地源热泵结合水蓄能空调系统,夜间利用谷电进行蓄能,白天释能,减少运行成本,削峰填谷。 
       办公项目: 
       1) 顺义汽车城—地源热泵+水蓄能能源系统形式; 
       2) 金蝶软件园—地源热泵+水蓄能能源系统形式。 
       商业项目: 
       1) 北京平谷万德福广场—地源热泵+水蓄能能源系统形式; 
       2) 奥林匹克森林公园瞭望塔—地源热泵能源系统形式。 
       (3)酒店、宾馆类项目,可以采用地源热泵能源系统或地源热泵+深层地热能源系统。 
       酒店项目: 
       1) 北京天湖国际会议中心酒店—地源热泵能源系统形式。 
       2) 瑞麟湾温泉度假酒店—地源热泵+深层地热能源系统形式。 
       (4)学校项目,包括宿舍、教学楼、体育场馆、办公楼等建筑,可采用地源热泵+深层地热能源形式,可配备常规能源调峰。 
       学校项目: 
       1) 北京师范大学沙河新校区—地源热泵+燃气锅炉调峰能源系统形式; 
       2) 怀柔北京电影学院—地源热泵+冷水机组调峰+市政热力调峰能源系统形式。 
       (5)医院项目,可以采用地源热泵能源系统或地源热泵+深层地热能源系统, 可配备常规能源调峰。 
       酒店项目: 
       1) 北京怀柔安佳医院—地源热泵能源系统形式; 
       2) 北京回龙观医院—地源热泵能源系统形式。 
       (6)温室类项目,可采用地源热泵能源系统或综合能源系统。温室项目: 
       1) 北京国际鲜花港—地源热泵+水源热泵+深层地热+燃气锅炉调峰能源系统形式; 
       2)2012 年第七届世界草莓大会—地源热泵能源系统形式。 
 
 
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