康桥国际别墅小区冷热源方案比较

目 录
项目概况

一、集中供热方式+分体空调
1、集中供热
2、分体空调
3、本方案特点
二、集中供热+户式中央空调
1、集中供热
2、户式中央空调
3、方案特点
三、燃气壁挂炉+分体空调
1、燃气壁挂炉
2、分体空调
四、燃气壁挂炉+户式中央空调
五、分户水源热泵
1、水源热泵的定义
2、水源热泵的特点
3、水源热泵的关键环节
4、投资与运行费用
六、分户土壤源热泵
1、土壤源热泵系统简介
2、方案描述
3、方案特点
4、投资分析
5、运行费用分析
七、各方案汇总比较表


项目概况
康桥国际别墅小区位于北京昌平，规划建筑面积10万平方米。每个别墅的建筑面积从300~700平方米不等。现对采取不同的冷热源方式进行了技术经济比较，以便选择较优的冷热源方案，综合比较的主要考虑系统的初投资、运行费用、绿色环保以及管理的难易程度等。

在以下6种方案的比较中，为了便于分析计算，整个小区按330幢建筑面积为300平米的别墅考虑。

6种方案分别为：集中供热+分体空调；集中供热+户式中央空调；燃气壁挂炉+分体空调；燃气壁挂炉+户式中央空调；水源热泵；土壤源热泵。


作者简介：董明，1972.1，本科，北京清源世纪科技有限公司副总经理。

一、集中供热方式+分体空调

1、集中供热
采用集中供热方式进行冬季供暖，在别墅区范围内结合管道设置、风向、防爆、燃料供应等要求选择一个集中供热锅炉房位置，由于别墅分布过于分散，必须设置二级换热站对小区进行区域供热，换热站的选择按照地理位置接近、方便管理的原则进行设置，在本案例的条件下，建议按照每个换热站供应2万～3万平方米来考虑。示意图如下：
集中供热锅炉房
换热站
1
换热站
2
换热站
n
别墅
1#
别墅
2#
别墅
n#



室内形式，可以采用
1. 散热器＋温控阀的方式，双管供热。这种方式比较简单，易于控制，但为了考虑各个别墅之间的平衡和保护温控阀，可以在别墅的热力入口处设置压差控制器，当然，如果管道设置合理，那么每个别墅的户用压力可以达到差不多的程度，就不必设置压差控制器了，以节约这部分费用；

2. 末端采用风机盘管＋新风的方式，这种情况下，换热站供应的热水温度可以进一步降低，可以节约管道能量损耗；

3. 地板采暖方式。

热源造价估算
锅炉房内的设备包括锅炉、水处理和除氧设备、锅炉鼓引风机、给水泵、补水泵、除尘、除渣设备和控制系统等，具体情况需结合实际情况进行设计。

按照60W/平方米估算热指标，10万平方米的供热面积，Q＝10万×60×1.1＝6600KW

大约热源的容量为6600KW（9.5T），可以选用4T燃煤锅炉三台；

热源造价估算可以按照指标：50元/平方米，总造价为：500万元；

换热站造价估算
每个换热站内的设备包括板式换热器、循环泵、补水泵、水处理设备、分集水缸、控制系统等。

换热站连同站房造价估算：20元/平方米，总造价为：200万元；

管网造价估算
一次网与二次网估算：20/平方米，总造价为：200万元；

室内系统造价估算
1、散热器方式：30/平方米，总造价为：300万元；

总造价为：1200万元，相当与每平方米120元。

如果别墅设置有利于管网布置，即使不设置换热站管网也能够平衡的运行，则可以取消热力站，此时，只保留锅炉房、室内系统和管网系统，则总造价降为：1000万元。

运行费用估算：11.6元/平方米，如果采用换热站的方式，大约增加12～13元/平方米。加上管理的人工费、堆煤排渣和除尘降硫等费用，建议向用户按收取20元/平米收取可维持收支平衡。

2、分体空调
每户300平米，每户2万元。总投资660万元。负荷按18KW考虑，COP取2.5，夏季工况按120天考虑，每天12个小时10368度电，电费取0.55元，则运行费用为：5702元，合每平米19元。

3、本方案特点
是最常规的方案，投资最少。缺点是：如果别墅区内客户入住率不稳定，则热负荷不稳定，集中供热系统的调节存在困难，浪费能源；分体空调的室外机则会破坏建筑的美观。采暖费收取存在一定难度。


二、集中供热+户式中央空调

1、集中供热
如前文所述不再重复，区别在于，末端可取消暖气片系统，将热水接入户式中央空调系统。投资减少200万元。

2、户式中央空调
户式中央空调是由一台主机通过风道过风或冷热水管接多个末端的方式来控制不同的 房间以达到室内空气调节目的的空调。采用风管送风方式，用一台主机即可控制多个不同房间并且可引入新风，有效改善室内 空气的质量，预防空调病的发生。
户式中央空调的最突出特点是产生舒适的居住环境，其次从审美观点和最佳空间利用上 考虑，使用户式中央空调使室内装饰更灵活，更容易实现各种装饰效果，即使您不喜欢原来 的装饰，重新装修，原来的中央空调系统稍微改变即可与新的装修和谐一致。

户式中央空调是指由一个室外机产生冷（热） 源进而向各个房间供冷（热）的空调，它是属于（小型）商用空调的一种。
户式中央空调分为风系统和水系统两种。风系统由室外机、室内主机、送风管道以及各 个房间的风口和调节阀等组成；水系统由室外机、水管道、循环水泵及各个室内的末端风 机盘管（暗装或明装）组成。
户式中央空调的局限性是设计和安装要与装修结合才能达到良好的舒适性和装饰效果；

设计选型
1、确定主机型号
首先要考虑房屋的面积和朝向，看是否有大面积的玻璃窗，以此来计算空调最大的同时使用系数。一般而言，在普通家居环境中，实际使用时所需要的冷量往往不是全部房间冷量的综合，而是低于后者，前者大约只需要达到后者的60%—70%即可。这样可节省投资，避免不必要的浪费。
房间实际所需冷量可通过以下公式计算：
实际受冷面积=房屋建筑面积×房屋实用率×65%(除去厨房、洗手间等非制冷面积)
实际所需冷量=实际受冷面积×单位面积制冷量
注意：单位面积制冷量根据具体情况有所变化，户式通常为100 瓦/平方米。如果房间朝南、楼层较高，或者有大面积玻璃墙，可适当提高到150瓦/平方米左右

2、确定室内机与风口
根据实际所需冷量大小决定型号，每个房间或厅只需要一台室内机或者风口，如果客厅的面积较大，或者呈长方形，可以多加一台室内机或风口。以每12平方米需要一匹左右为准。

3、确定空调布局
1）主机的位置要讲究通风散热良好，便于检修维护，同时位置要尽量隐蔽，避免影响房子外观和噪音影响室内；
2）室内机的位置要和室内装修布局配合，一般是暗藏在吊顶内，也可以隐藏在高柜的顶部。一般室内机都是超薄型的，只需要大约25厘米的高度就可以放置。安装时要注意回风良好，使室内空气形成循环，以保证空调效果和空气质量；
3）管路的布置：冷水机组的冷媒管路都比较细，即使外面包上保温层，也可以方便地暗藏起来；管路需要全程保温，管件、阀件以及与管路接触的金属配件都要保温包裹起来，以防冷凝水滴漏；管路材料一般选用PP R管、PVC U管或铝塑复合管，可以保证20年不损坏；全部的冷凝水集中或就近隐蔽排放；
4）室内机可根据用户要求增加负离子发生器、净化除尘装置，以进一步提高室内空气质量。

4、选择适合价格的产品
户式中央空调的价格大约在300 元/平方米左右。品牌、机型、用户自己的需求，如选择变频与非变频空调，冷暖或单冷，都会导致价格差异。

投资额及运行费用
300平米别墅，实际空调面积195平米，每户58500元。总投资1930万元。负荷按18KW考虑，COP取2.7，夏季工况按120天考虑，每天12个小时10368度电，电费取0.55元，则运行费用为：5280元，合每平米17.6元。

3、方案特点
户式中央空调提升了别墅的档次，基本不影响建筑的美观。室内系统需配合装修完成，对安装质量要求高。初投资高，采暖费的收取存在一定难度。

三、燃气壁挂炉+分体空调

1、燃气壁挂炉
户式燃气壁挂炉，以天然气、液化石油气、城市煤气为能源，每户可供采暖面积在300平方米以内。可以安装在厨房里、阳台上、地下室或阁楼上。通过室内管线与散热器连接，可以同时实现暖气与生活热水双路供应。加装室内温控器后，可以任意调节不同居室的温度；家中无人时，只需调低温度，确保机器和循环水不冻即可；加装定时器，可以预设启动时间，回家后，立刻能够感受到家的温暖；开发商可以省掉锅炉房建设、规划、维护所占用的资金、土地、人力资源；减少空气污染。提供300平米供暖的燃气壁挂炉价格在18000元。

建议配置可编程房间温控器，使用原理是根据用户事先编订好的程序，与房间实际温度比较，控制锅炉的启停。例如：设定早晨6：30 起床，房间温度要求为 20 °C ；7：30 上班，上班后 要 求房间温度8 °C ，(由于家中无人，可保持合适的低温，以节省燃 气)；晚18：00下班回 家，要 求房间温度 20°C，到晚22：30睡觉。睡觉后房间温度要 求16°C (可保持合适的低温， 以保证睡眠舒适，并节省燃气)。这样，既得到舒适的 房间温度，又能大 量节省燃气的开 支。 建议：在使用一天型房间温控器时，提前半小时设定起床和回家时间，以便在起床和回家后得到温暖的家居环境。七天型房间温控器已具有此功能，因此，无需设定提前量。经过两年多用户使用后反映，使用可编程房间温控器后，没有了早晨起床和下班回家后的寒冷阶段，又不用整日整夜燃用采暖炉。因此，可比不使用节省20%~35%的燃气。一个编程温控器的价格在850元。

投资及运行费用
10万平米别墅小区按330套300平米别墅计算，燃气壁挂炉设备共需要投资622万元。散热器末端及系统安装费用200万。天然气接口费230万。总投资：1052万。负荷按18KW考虑，采暖季按130天考虑，每天12个小时，燃气费取1.9元，共需燃气3840升，运行费用为：7296元，合每平米24.32元。考虑使用可编程房间温度控制器的节能效果，每平米费用在19.5元左右。

2、分体空调
投资660万。每户300平米，每户2万元。总投资660万元。负荷按18KW考虑，COP取2.5，夏季工况按120天考虑，每天12个小时10368度电，电费取0.55元，则运行费用为：5702元，合每平米19元。

四、燃气壁挂炉+户式中央空调
供暖末端接入空调系统，可取消散热器末端系统，减少200万，这样做的缺点是冬季家中无人，为防冻两套系统如何协调运行存在困难。建议保留散热器末端。


五、分户水源热泵
1、水源热泵的定义
水源热泵系统由水源水系统、水源热泵和用户末端三部分组成。水源热泵是一种高效、节能、环保的冷热源设备，其工作原理是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。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。


2、水源热泵的特点

A、 属可再生能源利用技术
水源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。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。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。

B、高效节能
水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，水体温度比环境空气温度高，所以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℃，水体温度比环境空气温度低，所以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。

C、运行稳定可靠
水体的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。

D、环境效益显著
水源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以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。

水源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。

E、一机多用，应用范围广
水源热泵系统可供暖、空调，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。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源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。水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。

F、自动运行
水源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15年以上。

3、水源热泵的关键环节
应用水源热泵的关键技术环节有3个：首先是打井，地下水井的质量是首要问题，出水量的多少直接关系到整个水源热泵系统是否能产生出满足大厦空调系统正常使用的冷热负荷，而井的寿命也会影响到今后的使用。所以确定技术过硬、经验丰富的打井队伍非常重要。其次是主机设备选型，水源热泵主机的质量也将影响到整个空调系统的使用，其中的关键在于压缩机，所以选择采用进口压缩机、水源热泵主机质量优良而且售后服务好的品牌很重要。最后是整个工程的安装施工，需要具有资质和经验的施工队伍进行改造工程的安装施工。总体上看，水源热泵工程是个系统工程，最好要有经验的公司进行总体方案设计和整体把握。

4、投资与运行费用
10万平米别墅小区采用水源热泵作为冷热源，建议划分成4个区域。每个区域打4口100米深凉水井，单井出水量在160吨/小时。使用时候一抽两灌，另一口备用。打井及井口装置、潜水泵、变频控制系统、除沙器等共需400万元。

每户安装分户水源热泵，共需要975万元。末端采用风机盘管，需要500万元。小区内管线费用200万元，区域泵房（土建、换热器、循环水泵、变频控制）费用120万。总投资：2195万。

运行费用分析
冬季：

①建筑总热负荷Q=18KW ②北京市能源价格：电价：0.55元/度，

③采暖期130天，满足20℃的室内设计温度，机组每天的运行时间按12小时

④水源热泵能效比按4.0

⑤冬季运行费用

耗电量（度）


7020


冬季运行费用（元）


3861



平均每平方米为：12.87元

夏季：

①空调时间按夏季120天，每天12小时计 ②水源热泵能效比取3.5

③夏季运行费用：

耗电量（度）


7405


夏季运行费用（元）


4072



平均每平方米：13.58

全年运行费用：7933元，平均每平方米为：26.4元

六、分户土壤源热泵

负荷：冬季：60×300＝18KW，夏季：100×300×65%＝19.5KW

1、土壤源热泵系统简介

土壤源热泵是一种以土壤作为低温热源的热泵，它利用水或一些特定的防冻液作为中间介质，通过地下密闭的热交换网与土壤进行热交换从土壤中获得热量。由于土壤是热泵的一种良好的低温热源，它温度变化很小，并且有一定的蓄热作用，换热器不需要除霜。我们知道地温年变化相对于气温有一定的延迟与衰减，当室外温度较低时，热源要供需给较多的热量，而土壤此时相对于气温尚有较高的温度，而当2-3月份时，虽然土壤温度降到了最低，但此时需要的供热量也比最冷月要少，因而以土壤作为冷（热）源既有利于夏季空调运行时向地下放热，也有利于冬季供暖运行时从地下吸热。

土壤源热泵以电作为动力从大地中转移热量，能效比较高，热泵机组每消耗1KW的电就可以提供4 KW的热量，其中3 KW的热量直接来自于大地，节约了大量的运行费用。

土壤源热泵通过利用大地这样稳定的热源，供热工况时供气温度要比传统的空气热泵高很多，与传统的空调设备相比，土壤源热泵能够创造更恒定的室内温度与更舒适的相对湿度，提高室内的舒适水平。

2、方案描述

土壤源热泵系统主要包括三部分：土壤埋管系统、主机、室内空气系统。土壤埋管系统包括一个地下密封的高密度塑料管热交换网，管网内充有特定的防冻液，当处于制冷工况时，管内液体温度上升，热量向大地散出，供热工况时，管内液体温度下降，热量从大地吸入，埋管形式由于可用的土壤面积较小，采用垂直埋管。水源热泵机组水平吊装于室内。室内为全空气系统，回风经机组处理后由送风管直接送到各房间，解决冬夏季的采暖空调问题。

垂直埋管采用打孔的方式将管路埋于地下，孔深50米，每个孔为一个环路，孔底部采用U型弯头连接，各环路采用并联的方式连接，埋管后的孔需要回填，根据负荷计算，系统需6个环路，孔间距取6米左右,各孔的布置形式可根据别墅周围的实际绿地面积情况确定。









　

U型管




　 地埋孔




3、方案特点

节能高效，运行费用低： 充分利用地下能源, 用一份电可制造4份以上的热量, 其中三份的热量直接来于大地，运行费用仅为普通采暖空调方式的1/2左右；

环保概念： 系统运行时不向周围环境排放COX、SOX、NOX等有害气体,属真正环保意义的空调方式；

独立计费，应用灵活：系统可实现分户计量功能，可同时实现供热、供冷不同功能要求；

维护简单，寿命长：系统简单，易于管理，故障点少，维修工作方便简单，费用低，控制简单，其运行可靠性好，寿命长。

缺点：该方案室外埋管系统技术含量高，难度较大，初投资较大。

4、投资分析

主机4万，地下埋管系统材料，1.47万，地下埋管系统敷设1.61万，室内空气系统1.5万，合计8.58万。按330套计算，总投资2831万元。

5、运行费用分析

冬季：

①建筑总热负荷Q=18KW ②北京市能源价格：电：0.55元/度，

③采暖期130天，满足20℃的室内设计温度机组每天的运行时间按12小时计

④水源热泵能效比按4.0计

⑤冬季运行费用

耗电量（度）


7020


冬季运行费用（元）


3861



平均每平方米为：12.87元

夏季：

①空调时间按夏季120天，每天12小时计 ②水源热泵能效比取3.5

③夏季运行费用：

耗电量（度）


7405


夏季运行费用（元）


4072



平均每平方米：13.58

全年运行费用：7933元，平均每平方米为：26.4元


七、各方案汇总比较表

冷热源方式


初投资 万元


运行费用 元/平米


优点


缺点


设计及建设周期


集中锅炉+分体空调


1200+660=1860


20+19=39


初投资低


运行管理复杂，有环境污染，锅炉房及煤场渣场占用土地，隐性增加了初投资，并影响小区美观，采暖费收取有难度。


12个月


集中锅炉+户式中央空调


1000+1930=2930


20+17.6=37.6




初投资高，运行管理复杂，有环境污染，锅炉房及煤场渣场占用土地，影响美观。采暖费收取有一定难度。


12个月


燃气壁挂炉+分体空调


1052+660=1712


24+19=43


初投资低，运行可由用户自行调节，可根据销售情况，分期投入设备


分体空调的室外机，破坏建筑美观。




燃气壁挂炉+户式中央空调


1052+1930=2982


24+17.6=41.6


可根据销售情况，分期投入设备


初投资高，运行费高




分户水源热泵


2195


12.87+13.58=26.45


节能环保，运行费用低，用户可自行调节，可根据销售情况，分期投入设备


初投资高，需要当地的地质条件满足打井要求


6个月


分户土壤源热泵


2831


12.87+13.58=26.45


节能环保，运行费用低，用户可自行调节，可根据销售情况，分期投入设备


初投资高，打孔费用同当地地质条件有关