1 总则 1.1 为规范民用建筑项目节能评估和审查工作, 提高民用建筑节能评估中对地源热泵系统应用适宜性评价方法的科学性合理性, 根据民用建筑节能条例宁波市民用建筑节能管理办法宁波市绿色建筑行动实施方案等有关法律法规和政策规定, 结合本市的地质特点和实际, 制定本细则 1.2 本细则规定

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峥谭
7 years ago
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1 宁波市公共建筑地埋管地源热泵系统应用适宜性评价细则

2 1 总则 1.1 为规范民用建筑项目节能评估和审查工作, 提高民用建筑节能评估中对地源热泵系统应用适宜性评价方法的科学性合理性, 根据民用建筑节能条例宁波市民用建筑节能管理办法宁波市绿色建筑行动实施方案等有关法律法规和政策规定, 结合本市的地质特点和实际, 制定本细则 1.2 本细则规定了地源热泵系统应用适宜性评价的原则方法及判断性标准, 为民用建筑节能评估报告的编写提供了一套较为统一的评价依据 1.3 本细则为宁波市地源热泵系统建筑应用导则的重要补充 2 规范性引用文件 (1) 地源热泵系统工程技术规范 GB (2009 版 ) (2) 水( 地 ) 源热泵机组 GB/T ( 日实施 ) (3) 水( 地 ) 源热泵机组能效限定值及能效等级 GB ( 日实施 ) (4) 低环境温度空气源热泵( 冷水 ) 机组第 1 部分 : 工业或商业用及类似用途的热泵 ( 冷水 ) 机组 GB/T (5) 冷水机组能效限定值及能源效率等级 GB (6) 多联式空调( 热泵 ) 机组能效限定值及能源效率等级 GB (7) 公共建筑节能设计标准 DB33/ (8) 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB (9) 地源热泵技术手册 ( 徐伟主编 ) (10) 民用建筑可再生能源应用核算标准 DB33/ 评价原则地源热泵系统的建设, 应基于对所实施项目的资源条件及项目功能需求进行适宜性评价适宜性评价基于以下原则 : 3.1 在满足如下条件下宜全部或部分采用地源热泵系统: (1) 政府投融资的民用建筑项目及新建建筑面积在二万平方米以上的酒店医院等公共建筑 ; 1 / 15

3 (2) 项目全面或部分设置空气调节系统 ( 分体空调系统除外 ); (3) 室外场地能满足地埋管换热器按热负荷进行设计所需面积要求 ; (4) 若室外场地不能满足上述第 3 条要求, 但项目有集中热水供应, 且建筑物无地下室或仅为一层地下室, 可采用建筑物下敷设地埋管换热器来满足要求 3.2 地源热泵系统所承担的空调负荷面积应根据项目运行特点功能区域划分等条件进行确定, 同时应满足浙江省工程建设标准民用建筑项目可再生能源核算标准 (DB33/ ) 的要求 3.3 对于采用地源热泵系统的建筑, 在宁波地区应采用复合式地源热泵系统 3.4 对于能明确利用市政热源的项目, 可不采用地源热泵系统 3.5 对于地质状况为岩石或土层厚度小于 30 米的项目, 可不采用地源热泵系统考虑到岩石钻孔成本较高及土层 + 岩石钻孔成本更高, 因此对于该种地质情况, 不建议采用地源热泵系统岩石及土层的分类及描述详见工程建设岩土工程勘察规范 (DB33/T ) 3.6 对于采用地源热泵系统的项目, 应对所采用的方案进行节能性环保性经济性综合分析 4 评价方法本分析是在满足了适宜性一般条件的前提下, 对采用冷水机组 + 地埋管地源热泵复合式系统进行分析的一般方法分别从系统节能性经济性环保性进行分析, 再按层次分析法进行综合评价 ( 本处参照徐伟主编的地源热泵技术手册采用的方法进行评判, 下述比较的基本前提是地源热泵系统是个相对节能的系统, 但其投资要高于所比较的系统 ) 在下述评价方法中, 一次能源利用率是个绝对量, 该值体现了所采用系统的能源转化效率而经济效益 ( 差额静态投资回收期 ) 是个相对比较值, 可能所比较的两个系统的一次能源利用率都很高, 或者因不同地区电费价格及化石能源价格 ( 天然气油或煤价 ), 因此即使所比较系统相同, 也可能因为区域不一样而造成投资回收期不同, 因此这个是一个与地域相关的比较值 ; 而对于环保效益 ( 标煤替代量 ) 也是一个相对值, 当比较的两个系统能源转化效率差额大时, 则环保效益较为显著, 反之, 则节能效益一般因此, 一次能源利用率与经济效益及环保效益并没有必然联系 2 / 15

4 4.1 节能效益 ( 一次能源利用率 )( 注 : 该值是个绝对值, 反映了不同系统能源利用的效率 ) 不同冷热源系统的驱动能源是不同的, 土壤源热泵系统热泵的驱动能源一般为电能, 而锅炉的驱动能源是煤石油天然气等电能煤天然气虽然都是能源, 但其质量不一样, 电能通常是由初级能源转变而来的, 在转变过程中必然存在着一定的损失, 这里采用一次能源利用率来评价复合式系统的节能性系统全年一次能源利用率可以下式进行计算一次能源利用率 =( 系统供热量 + 系统供冷量 )/ 系统全年消耗的一次能耗对于以电能驱动的热泵系统和水冷冷水机组制冷系统 : E=Σ Q/[P/( η 1 η 2) +P g1/(η 1 η 2)+N Q dw/3600] 式中 Q 全年总的供热 ( 冷 ) 量 (KWh), 若有热回收, 应加上热回收热量 ; P 地源热泵系统全年消耗的电能 (KWh); 即主机全年耗功 + 循环水泵全年耗功 + 冷却塔耗功 + 补水及排污水能耗 1 发电效率, 采用火电发电效率, 取 35%; 2 输配电效率, 取 90%; P g1 锅炉系统消耗的电能 (KWh); N 燃气 ( 或煤 ) 耗量 (m 3 ) 或者 (kg); Q dw 燃气 ( 或煤 ) 的低位发热值 (kj/ m 3 ) 或者 (kj/kg) 4.2 经济效益 ( 静态投资回收期 )( 注 : 该值是个相对值, 反映了两个比较系统相对经济性 ) 土壤源热泵系统的运行能效一般均较常规冷热源系统高, 然而由于受当地常规能源价格以及钻孔安装费用的影响, 土壤源热泵系统可能并不一定省钱本处采用投资回收期作为土壤源热泵系统的经济效益指标土壤源热泵系统的投资回收期可以用下式计算 : ( I HP I B ) /( CB CHP ) 式中 I HP 土壤源热泵系统的初投资 ( 元 ); 3 / 15

5 I B 对比冷热源系统的初投资 ( 元 ); C HP 土壤源热泵系统的年运营费用 ( 元 / 年 ); C B 对比冷热源系统的年运营费用 ( 元 / 年 ) 4.3 环保效益( 标煤替代量 )( 注 : 该值是个相对值, 反映了两个比较系统相对节能性 ) 采用土壤源热泵系统的一个重要意义在于可以替代一定的常规能源, 采用标煤替代量可直观地反映土壤源热泵系统在某一地区应用的环保效益供热季节, 土壤源热泵消耗的是电能, 而燃煤锅炉燃气锅炉消耗的是一次能源, 将土壤源热泵系统的耗电量转化为一次能耗进行比较, 可以得出可替代标煤量供热季节标煤替代量 : T / hce ( H H ) 1 2 H ce 式中 H 1 常规系统供热季的一次能耗 (KJ); H 2 土壤源热泵系统供热季的一次能耗 (KJ); H ce 标准煤的发热值,29307KJ 供冷季节, 土壤源热泵系统与常规系统消耗的都是电能, 可以直接比较耗电量, 然后利用电能与标准煤的折标系数来计算可替代标煤量供冷季节标煤替代量 : T cce C 1 C ) ( 2 式中 C 1 常规系统供冷季的耗电量 (KWh); C 2 土壤源热泵系统供冷季的耗电量 (KWh); 电能折标准煤的系数, 取 0.330Kg/KWh 4.4 系统性条件层次分析法针对土壤源复合式系统, 对节能性经济性环境性相对重要性的打分, 建立该指标层的判断矩阵 B, 节能经济环境 B= 节能经济环境 4 / 15

6 采用列和法计算出该层各子指标的权重向量 ω ω =(0.5485,0.2106,0.2409) 对判断矩阵进行一致性检验, 经计算,CR=0.026<0.1, 通过一致性检验, 说明计算得出的权重向量 ω 有效综合判断指标公式 A=( E/1.3)* ( 8/β )* ((T/4.95)* ( 其中一次能源利用率以 1.3 为标准, 投资回收期以 8 年为基准 ;T 为每年每平米标煤替代量根据财政部和住房城乡建设部关于进一步推进可再生能源建筑应用的通知 ( 财建 [2011]61 号 ) 的规定 : 切实提高太阳能浅层地能生物质能等可再生能源在建筑用能中的比重, 到 2020 年, 实现可再生能源在建筑领域消费比例占建筑能耗的 15% 以上公共建筑单位面积年平均能耗约为 100kwh/m 2, 则可再生能源设备年理论节能量应不小于按建筑面积的 15kwh/m 2, 则其每平方米节标煤量为 15*0.33=4.95 Kg 方能符合政策的要求 ) 字母符号意义同前文 5 判断标准在满足适宜性原则的基础上, 当判断指标 A 0.8 时, 该项目采用地源热泵系统是适宜的, 反之, 则不宜采用 5 / 15

7 注 : 1 以下参数的设定主要是为能评机构在进行可再生能源中地源热泵系统节能评估时提供一个统一的计算标准 ; 2 在进行对比分析时, 只需根据项目实际情况选用一个对比系统即可附录 1 运行能耗相关参数的确定 (1) 夏季运行时间折当量系数的确定根据公共建筑节能设计标准 (DB33/ ) 中夏热冬冷地区 IPLV 的系数分布的取值, 空调制冷在 100% 75% 50% 25% 负荷百分比下运行时间权重分别为 2.28% 38.61% 47.19% 11.92% 故设备制冷年平均负荷率按如下取值 : 100% 2.28%+75% 38.61%+50% 47.19%+25% 11.92%=0.578 即夏季运行时间折当量系数为 (2) 冬季运行时间折当量系数的确定采用度日法的基本原理, 结合民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB 宁波地区冬季的气象参数 ( 日平均温度 8 的天数为 88 天, 日平均温度 8 期间的平均温度为 5.8, 冬季空调计算室外温度为 -1.5 ), 采暖标准参考温度采用 18, 室内设计温度为 20, 则冬季运行时间折当量系数为 : (20-5.8)/(20+1.5)=0.660 (2) 运行时间的确定编号根据宁波市气象条件及生活习惯, 主机运行时间按下表取值 : 项目类型 1 宾馆医院夏季运行天数 ( 天 ) 夏季每天运行小时数 ( 小时 ) 夏季运行折合当量时间 ( 小时 ) 冬季运行天数 ( 天 ) 冬季每天运行小时数 ( 小时 ) 办公商场冬季运行折合当量时间 ( 小时 ) 6 / 15

8 (3) 各类型机组性能系数值的确定 : ( 地源热泵地埋管系统在夏季运行时, 其系统能效与冷水机组按一致考虑 ) 根据水 ( 地 ) 源热泵机组能效限定值及能效等级 9GB ) 要求, 机组的节能评价值为下表中能效等级 2 级其中 ACOP=0.56EER+0.44COP, 可根据机组能效要求, 先确定机组制冷性能系数, 再根据该公式计算确定机组制热性能系数 EER 为水 ( 地 ) 源热泵机组在额定制冷工况下满负荷运行时的能效 COP 为水 ( 地 ) 源热泵机组在额定制热工况下满负荷运行时的能效地埋管式地源热泵全年综合性能系数 ACOP 均按 2 级能效考虑类型名义制冷量 CC (kw) 全年综合性能系数 ACOP 1 级 2 级 3 级冷热风型水环式地下水式地埋管式地表水式冷热水型水环式 CC CC> 地下水式 CC CC> 地埋管式 CC CC> 地表水式 CC CC> 根据冷水机组能效限定值及能源效率等级 (GB ), 机组的节能评价值为下表中能效等级 2 级冷水机组夏季空调制冷能效均按 2 级考虑 ( 风冷及螺杆机高于公共建筑节能设计标准 DB33/ 的要求 ) 类型额定制冷量 CC 能效等级 COP(w/w) 7 / 15

9 (kw) 冷风式或蒸发冷却式 CC <CC 水冷式 CC <CC <CC 根据低环境温度空气源热泵 ( 冷水 ) 机组第 1 部分 : 工业或商业用及类似用途的热泵 ( 冷水 ) 机组 GB/T 冷水机组能效限定值及能源效率等级 GB 及公共建筑节能设计标准 DB33/ 的要求, 设定 : 风冷热泵冬季制热能效均按 2.8 取值 ((IPLV(H) 限定值为 2.5). 根据多联式空调 ( 热泵 ) 机组能效限定值及能源效率等级 (GB ) 及公共建筑节能设计标准 (DB33/ ) 及浙江省民用建筑绿色设计标准 DB33/ 中的第 6 条要求, 多联式空调 ( 热泵 ) 机组夏季空调制冷能效 IPLV 均按不低于 2 级考虑冷量 (kw) 能效等级 CC <CC <CC 多联式空调 ( 热泵 ) 机组冬季制热能效均按 2.8 取值 (4) 天燃气平均发热量可采用每标准立方米兆焦, 燃气锅炉热效率为 89% (5) 天燃气折标煤系数为 1.33kgce/m3, 电力 ( 等价值 ) 折标煤系数为 0.33kgce/kW.h 8 / 15

10 附录 2 各项初投资的确定为使经济评价的各空调系统比较投资相对统一, 对各种空调形式的初投资做了如下基本规定 : (1) 对于土层而言, 地埋系统可按 65 元 / 延米孔深计算 ; 每延米冬季换热量可按 40W 进行估算 (2) 普通地源热泵主机可按 520 元 /kw 制冷量计算, 部分热回收地源热泵主机可按 550 元 /kw 制冷量计算, 全热回收地源热泵主机可按 600 元 /kw 制冷量计算 ; 地源热泵机房 ( 含水泵开式冷却塔阀门管路及安装 ) 总造价可按主机设备价格的 1.7 倍计算 ; 若采用闭式冷却塔, 可在以上基础上增加 1400 元 / 吨冷却水 (3) 风冷热泵主机可按 850 元 /kw 制冷量计算 ; 水泵阀门管路及安装可按主机设备价格的 20% 计算 ; (4) 冷水机组可按 390 元 /kw 制冷量计算 ; 冷冻机房 ( 含水泵冷却塔阀门管路及安装 ) 总造价可按主机设备价格的 1.7 倍计算 ; (5) 燃油燃气锅炉按 170 元 /kw 制热量计算 ; 锅炉房 ( 含热水泵阀门软化加药装置管路安装 ) 总造价可按主机设备价格的 1.5 倍计算 (6) 变冷媒流量空气调节机组按 2300 元 /kw 制冷量计算 ( 含室内机 ); (7) 水系统室内末端可按 150 元 / 平方米计算 (8) 商业用电元 / 度, 天燃气 4.27 元 /Nm3 9 / 15

11 附录 3 节能性经济性环保性分析案例某建筑面积为平方米的政府办公楼, 拟采用地源热泵系统, 该项目满足地源热泵适应性评价的基本要求空调负荷估算 : 夏季冷负荷按 110w/m2 计算, 总空调冷负荷为 2200kw; 冬季热负荷按 70w/m2 计算, 冬季空调热负荷为 1400kw 1 采用复合式地源热泵系统 (1) 系统配置情况冷水机组 + 开式冷却塔 + 地源热泵机组 + 地埋管换热器具体配置如下 :( 以下设备参数为理论计算配置, 与实际参考厂家参数有差异 ) 编设备名称设备参数数量备注号 1 冷水机组额定制冷量 800kw, 输入功率 N=157KW 1 2 冷冻水泵流量 140T/h, 扬程 H=28 米, 2 一用一备输入功率 N=22kw 3 冷却水泵流量 165T/h, 扬程 H=20 米, 2 一用一备输入功率 N=18.5kw 4 开式冷却塔流量 180T/h, 风机功率 N=7.5kw 1 5 地源热泵机组 6 地源侧循环泵 7 负荷侧循环泵额定制冷量 1400kw, 输入功率 N=250KW 额定制热量 1400kw, 输入功率 N=326KW 流量 290T/h, 扬程 H=26 米, 输入功率 N=37kw 流量 240T/h, 扬程 H=28 米, 输入功率 N=37kw 1 2 一用一备 2 一用一备 8 地埋换热器 ( 垂直管 L=( )*1000/40=25700 米按机组热负荷配管长 ) (2) 能耗情况 ( 均不考虑室内末端能耗 ) 根据以上配置及附录 1 规定的相关参数要求, 可得 : 夏季制冷满负荷系统总输入功率为 :529kw 冬季制热满负荷系统总输入功率为 :400kw 10 / 15

12 夏季运行能耗为 :832*529=440128kWh 冬季运行能耗为 :599*400=239600kWh 全年运行能耗为 :679728kWh 全年运行能耗折标煤量 :679728*0.33=224310kgce 系统全年总供冷供热量为 :2200* *599= kWh (3) 一次能源利用率计算 E=Σ Q/[P/( η 1 η 2)] = /[679728/(0.35*0.9)]=1.24 (4) 全年运行费用 C=679728*0.968= 元 (5) 初投资估算根据上述配置表及附录 2 规定的相关参数要求, 可得 I HP=(800* *520)* *65= 元 2 采用风冷热泵系统 ( 对比系统 1) (1) 系统配置情况 ( 以下设备参数为理论计算配置, 与实际参考厂家参数有差异 ) 编设备名称设备参数数量备注号 1 风冷热泵机组额定制冷量 800kw, 输入功率 N=250KW 额定制热量 800kw, 输入功率 N=286KW 1 2 冷冻水泵流量 140T/h, 扬程 H=28 米, 2 一用一备输入功率 N=22kw 3 风冷热泵机组额定制冷量 1400kw, 输入功率 N=438KW 额定制热量 1400kw, 输入功率 N=500KW 4 冷冻水泵流量 240T/h, 扬程 H=28 米, 一用一备输入功率 N=37kw (2) 能耗情况根据以上配置及附录 1 规定的相关参数要求, 可得 : 夏季制冷满负荷总输入功率为 :747kw 冬季制热满负荷总输入功率为 :537kw 11 / 15

13 夏季运行能耗为 :832*747=621504kWh 冬季运行能耗为 :599*537=321663kWh 全年运行能耗为 :943167kWh 全年运行能耗折标煤量 :943167*0.33=311245kgce 系统全年总供冷供热量为 :2200* *599= kWh (3) 一次能源利用率计算 E=Σ Q/[P/( η 1 η 2)] = /[943167/(0.35*0.9)]=0.89 (4) 全年运行费用 C=943167*0.968= 元 (5) 初投资估算根据上述配置表及附录 2 规定的相关参数要求, 可得 I HP=2200*950*1.25= 元 3 采用冷水机组 + 燃气锅炉系统 ( 对比系统 2) (1) 系统配置情况 ( 以下设备参数为理论计算配置, 与实际参考厂家参数有差异 ) 编设备名称设备参数数量备注号 1 冷水机组额定制冷量 1100kw, 输入功率 N=197KW 2 2 冷冻水泵流量 190T/h, 扬程 H=28 米, 3 二用一备输入功率 N=30kw 3 冷却水泵流量 230T/h, 扬程 H=20 米, 3 二用一备输入功率 N=22kw 4 开式冷却流量 500T/h, 风机功率 N=7.5*4kw 1 塔 5 燃气锅炉额定制热量 1400kw, 输入功率 N=4KW 1 6 热水循环泵 (2) 能耗情况耗气量 148Nm 3 /h 流量 120T/h, 扬程 H=28 米, 输入功率 N=18.5kw 2 一用一备 12 / 15

14 根据以上配置及附录 1 规定的相关参数要求, 可得 : 夏季制冷满负荷系统总输入功率为 :529kw 夏季运行能耗为 :832*529=440128kWh 冬季制热满负荷系统总输入功率为 :4kw 冬季运行消耗电能为 :599*4=2396kWh 冬季燃气耗量 599*148=88652 Nm 3 全年运行消耗电能为 :442524kWh 全年运行能耗折标煤量 :442524* *1.33=263940kgce 系统全年总供冷供热量为 :2200* *599= kWh (3) 一次能源利用率计算 E=Σ Q/[P/( η 1 η 2) +Pg1/(η 1 η 2)+N Qdw/3600] = /[442524/(0.35*0.9) *38460/3600]=1.13 (4) 全年运行费用 C=440128* *4.27= 元 (5) 初投资估算根据上述配置表及附录 2 规定的相关参数要求, 可得 I HP=2200*520* *170*1.5= 元 4 比较分析编号内容地源热泵系统 (A) 风冷热泵系统 (B) 冷水机组 + 燃气锅炉系统 (C) 1 一次能源利用率 (E) 年运行费用 ( 元 ) 年运行费用差额 ( 元 ) 初投资 ( 元 ) 初投资差额 ( 元 ) 静态投资回收期 ( 年 ) β 年 8 全年运行能耗折标煤量 (kgce) 每平米节标煤量 (kgce/m 2 )T / 15

15 5 综合判断 A=( E/1.3)* ( 8/β)* ((T/4.95)* = E* /β+ T* 与风冷热泵比较 A=1.24* / *0.0487= =1.2438>0.8 与冷水机组 + 燃气锅炉比较 A=1.24* / *0.0487= =0.8258>0.8 因此, 本项目相对于采用传统系统 ( 风冷热泵系统或冷水机组 + 燃气锅炉系统 ), 采用地源热泵系统是适宜的 14 / 15

03-Goal Blue Clear

03-Goal Blue Clear 暖通空调设计对能效标准的理解与思考 2016 年 7 月 29 日宁夏银川携手共赢, 铸建行业诚信诚信制造, 诚信设计 2 张杰中国勘察设计协会建筑环境与能源应用分会副理事长北京市建筑设计研究院有限公司副总工程师机电设计所所长 ;