北京世界园艺博览会地热综合供热项目

北京世界园艺博览会地热综合供热项目中，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。

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。