污水处理厂再生水源热泵工程初步方案书

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1、 .某污水处理厂再生水源热泵工程初步方案目录一、项目概况4二、设计依据5三、设计条件63.1热负荷63.2系统设计参数83.3再生水水源的条件8四、再生水源热泵系统方案设计114.1设计原则114.2系统方案设计的主要技术路线124.3方案概述164.4 主要设备的设计选型174.5系统原理图254.6主要设备选型汇总26五、热泵机房自控系统设计275.1概述275.2设计依据275.3设计原则285.4功能要求与监控对象295.5系统结构315.6控制策略分析325.7节能系统分析32六、系统运行经济性分析336.1系统初投资估算336.2运行费用估算34附件一*简介与部分工程业绩介绍35附

2、件二*类似项目业绩介绍431、奥运村再生水热泵冷热源工程432、国家重点科技攻关课题奥运专项443、燕山办事处办公楼污水热泵供暖供冷工程介绍474、世博轴项目485、2007百千万人才资助项目直接式污水源热泵系统应用中关键技术的研究496、家港购物公园污水源热泵项目527、广厦新苑再生水源热泵项目53一、项目概况市*安宁区污水厂位于市安宁区北路西段、是日处理能力20万吨的先进污水处理厂，服务面积42k，东临大片的住宅小区。污水处理厂终沉池共计8座，单座净尺寸4040m，池边水深4.3m。终沉池采用中心进水、周边出水形式幅流池。污泥回流泵房为矩形钢筋混凝土结构，屋层采用网架结构屋面，平面尺寸18

3、.410.4m，地面以下深度8m，分为污泥回流泵井和剩余污泥泵井两部分，两泵井设连通闸板，剩余污泥泵井可兼顾终沉池放空。每座回流污泥泵房6台潜水排污泵，电动闸板10个以与相应的起吊、配电等附属设施。目前，该水厂是省规模最大，工艺先进，污泥污水设施齐全，沼气发电、余热充分利用的城市污水处理厂。*污水处理厂目前实际日污水处理量约为16万吨/天，常年水温高于10，处理后的二级污水中含有大量的低位热能，经热泵系统提取后可用于该区域的集中供热。再生水源热泵系统是新型的可再生清洁能源利用技术，可以满足供暖、制冷、供应生活热水的多元需求，使用过程中不会产生任何污染，是实现节能降耗和污染减排的重要措施和手段，

4、符合构建资源节约型、环境友好型和谐社会的要求，对市发展新型可再生能源可以起到良好的示作用。以下将给出项目的初步技术方案和系统的经济性分析。二、设计依据1. 采暖通风与空气调节设计规（GB50019-2003）；2. 地源热泵系统工程技术规GB50366-2005；3. 住宅建筑规（GB50368-2005）；4. 建筑给水排水设计规（GB50015-2003）；5. 通风与空调工程施工质量验收规（GB50243-2002）；6. 全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力（2003版）；7. 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ1342001）；8. 全国民用建筑工程设计技术措施给水排水（2

5、003版）；9. 市城市总体规划(第三版)供热部分 (2001年-2010年)10. 市城市总体规划(第四版) (2008年-2020年)征求意见稿11. 甲方提供的资料与相关要求12. 其他有关国家和地方的现行规程、规和标准。三、设计条件3.1热负荷3.1.1自然气候条件市地处黄河上游，大陆性季风气候明显，属中温带大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明。气候特点是降水少，日照多，光能潜力大，气候干燥，昼夜温差大，年日照时数为2600小时，无霜期为180天，年平均降水量在250350毫米，并集中分布在69月，年平均气温9.3。3.1.2室外气象参数下表根据中国建筑热环境分析专用气象数据集给出

6、了市的设计用室外气象参数，作为设计参考。表1 市设计用室外气象参数设计用室外气象参数单位数值采暖室外计算温度-8.8 冬季通风室外计算温度-8.5 冬季空气调节室外计算温度-11.4 冬季空气调节室外计算相对湿度70 冬季室外平均风速m/s0.3 冬季室外最多风向的平均风速m/s2.2 冬季最多风向ENE冬季最多风向的频率5冬季室外大气压力Pa85283 冬季日照百分率40 设计计算用采暖期日数日130设计计算用采暖期初日11月7日设计计算用采暖期终日3月16日极端最低温度-19.7 最冷月干球温度变化图如下所示：3.1.3热负荷指标估算根据国家部委关于“推动新建住宅和公共建筑严格执行节能50

7、%的设计标准，直辖市与有条件的地区要率先实施节能65%的设计标准”要求和省政府、市政府关于“等有条件的市州要率先实施65%的标准”要求。2007年之前（含2007年）市居住建筑执行50%节能率的节能标准（二步节能标准），从2008年开始市在全省率先强制推行65%节能率的节能标准（三步节能标准）。表2 市2008-2015年规划新建建筑面积热指标表 名称居住建筑热指标W/公共建筑热指标W/综合热指标W/规划新建建筑36.35244.2结合市实际情况，本方案设计用户均为规划新建建筑，故综合建筑面积热指标取值45 W/（包括5%的管网损失）。3.2系统设计参数冬季采暖设计热水供/回水温度70/57。

8、3.3再生水水源的条件城市污水除具有“水”的特性和用途外，还储存有大量的低位能量，具有“能量”特性。冬季城市污水的水温高于大气环境温度，是污水源热泵系统较好的低温热源，夏季城市污水的水温低于大气环境温度，是污水源热泵空调系统较好的散热体。污水源热泵系统以其绿色环保、高效节能越来越受到重视。*污水处理厂污水日处理量16万吨，处理标准为二级排放水。利用排放的二级水结合热泵系统为污水处理厂东侧规划新建小区提供区域供暖热源。再生水源热泵项目成败的关键即为对水源条件的水质、水温、水量等进行认真的调研、分析，制订具有针对性的技术方案，解决好水源水量、水温、水质的关键问题，充分利用水源有利条件。3.3.1再

9、生水水源水量实施再生水源热泵工程，须获得再生水水水源水量逐时变化规律，尤其关注再生水最小小时流量。目前该项监测工作我公司正在进行。根据甲方提供的现有资料初步按照再生水最大小时流量7000m3/h，最小小时流量6400m3/h计算。3.3.2再生水水源水温再生水水源水温是再生水源热泵系统的重要设计参数，再生水源热泵系统水源设计温度应以多年冬季最低温度作为设计温度。该部分资料需污水处理厂提供，目前我公司正在排水口进行排水温度的逐时监测，本方案根据甲方提供的现有资料按照再生水冬季最低温度10，最高温度17进行设计计算。3.3.3再生水水源水质以下给出的是城市污水的水质标准，本项目采用该污水厂排出的二

10、级标准水作为热泵系统的冷热源。表3 污水水质标准 （单位mg/L）序号基本控制项目一级标准二级标准三级标准1COD5万m3/d50801001-5万m3/d50801005万m3/d1020301-5万m3/d1020301万m3/d1520303SS1520304动植物油1355石油类1356LAS0.5127总氮1520-8NH3-N55259总P(以P计)0.50.5310色度(稀释倍数)30303011PH69696912粪大肠菌群数*(个/L)103104104根据我公司实施奥运村再生水热泵冷热源项目的经验，与对项目应用水源的三年的在线仪器与人工检测结果表明，污水处理厂的二级排放水的

11、水质大约85以上的时间是达标排放的，其它时间水质均相对较差，低于三级水标准。水中主要有：1)污杂物：树叶、塑料、纸片、菜叶、鱼鳞、毛发、短纤维等；2）悬浮物：1微米数十毫米；3）绿苔、藻类、微生物与衍生物4）无机化合物：钙、镁、钾、钠、氯化物、硫酸盐、磷酸盐；根据我公司和清华大学热能系共同完成的国家科技部重点科技攻关课题再生水热能综合利用系统关键技术的研究结果表明，水质对污水源热泵系统主要会产生以下三种影响：1)腐蚀再生水中氯根和硫酸根含量较少，腐蚀主要是生物、颗粒、析晶和污垢腐蚀。根据实验室加速腐蚀实验与现场挂片实验研究得到了二级水对不同金属的腐蚀速率。实验结果可直接指导热泵系统的过滤器、换

12、热器等关键设备、部件的选材的耐腐蚀设计。2）悬浮物的沉积、附着、结垢、堵塞二级水中的污杂物、悬浮物会对污水热泵系统产生沉积、附着、结垢、堵塞等不利影响；需要设计具有针对性的自清洗过滤系统以解决污杂物对热泵系统造成的堵塞，有效缓解悬浮物沉积、附着、结垢对换热器效率的影响。3）微生物的沉积、生长二级水中的微生物较多，水温与水中的化学成分均有利与微生物的生长，微生物在换热器沉积、生长会影响换热、降低效率乃至于使系统不能运转。需要设计具有针对性的换热器自清洗系统，以有效解决悬浮物、微生物在热泵系统换热器沉积、附着、结垢对换热的不利影响。本系统方案按三级排放水标准进行系统设计。水源条件分析小结：1）水量

13、：最大小时流量6700 m3/h，最小小时流量6400 m3/h；2）水温：冬季最低为10，最高17；3）水质：按三级排放水标准进行系统设计。水源具有腐蚀性，系统的关键设备、部件须进行耐腐蚀设计，须设计自清洗过滤系统，须设计换热器自清洗系统。四、再生水源热泵系统方案设计4.1设计原则1）系统方案设计需在不同工况下很好的满足系统供暖需求；系统具备安全性、稳定性、可靠性；2）系统方案设计是全面、科学、合理、高效的，并可实现高效、节能运行；3）系统方案设计遵守投资较少、机房占地面积节省的原则； 4）选择最佳的设备、系统配置方案，提高设备利用率与效率，实现系统低成本运行；5）系统方案设计遵守有利于系统

14、维护、运行、控制、管理的原则；6）主要设备选型先进合理、使用寿命长、噪声低、效率高、维护简单。7）主要设备选型均满足再生水水源的特性要求，保证设备安全高效稳定运行。4.2系统方案设计的主要技术路线再生水源热泵系统可分为两种类型，即直接式和间接式。直接式是再生水经过处理后直接进入热泵机组的换热器作为其冷热源实现供热制冷，而间接式系统的再生水需经过换热器进行换热，再生水与热泵机组没有直接连通，形成两个独立环路。两种方式各有利弊，应根据具体项目情况来选择比较合适的系统。 系统方案设计的主要技术路线即为直接式与间接式再生水源热泵系统比较、选择、设计。影响因素主要为再生水水源水温、水量、水质条件和各系统

15、的技术经济可行性。根据前面对项目水源条件分析结果，水源最大小时流量为6700m3/h，最小小时流量为6400m3/h，；水源水温的设计条件冬季最高为17，最低为10；无论是直接式系统还是间接式系统水质均按三级排放水标准进行系统设计；水源具有腐蚀性，系统的关键设备、部件须进行耐腐蚀设计，须设计自清洗过滤系统，须设计换热器自清洗系统。 4.2.1间接式再生水源热泵系统间接式的污水热泵系统的换热器常用的主要有两种类型，一种为壳管式换热器，一种为板式换热器；为更多得提取再生水热量，换热器二次侧采用20%的乙二醇溶液作为换热介质。壳管换热器污水、软化水间换热温差大，一般为5以上，换热效率较低，易受水量局

16、限，且造价高，占地面积大，一般不推荐该方式。图1 采用壳管式换热器的间接式再生水源热泵系统示意图板式换热器再生水、软化水间换热温差一般可低至2左右，换热效率高，利用温差为大，换热温差愈小所需板片面积越大，会增加换热器投资，设计为3换热温差。图2 采用板式换热器的间接式再生水源热泵系统示意图间接式系统把再生水和热泵系统分为两个独立环路，热泵空调系统只利用再生水源的温差换热，不受水质影响，热泵主机为常规水源热泵机组，机组效率高，在系统投资方面具有优势。但在运行维护方面，再生水的过滤和换热环节需增加投入，进行换热器的定期清洗以保持长期高效换热效率，热泵机组的运行效率高，整体系统的经济性高。4.2.2

17、直接式再生水源热泵系统直接式再生水源热泵系统对热泵机组的技术要求比较高，必须进行非标设计，且在使用季节的切换时需对系统进行彻底的清洗，同时进入热泵前的再生水前端处理中，须设计自清洗过滤系统，需对系统的关键设备、部件须进行耐腐蚀设计，须设计热泵换热器自清洗系统。该系统的初投资费用较高，但系统简洁，再生水利用效率高。图3 直接式污水源热泵系统示意图将直接式再生水源热泵系统和间接式再生水源热泵系统进行综合比较，如下表所示。表4 直接式与间接式再生水源热泵系统的综合比较分项直接式间接式热泵机组非标准设计高效，标准化设计水泵能耗低中再生水源水温受限条件小受限条件大再生水源水量受限条件小受限条件大再生水源

18、水质直接影响热泵机组，处理精度要求低与热泵机组无直接接触处理精度要求较高系统总造价高低系统维护性难易综上，根据本项目特点，考虑系统的技术经济性要求，拟采用间接式（板式换热器）再生水源热泵系统，力求做到系统设计最优化，投资最小化，运行维护最简化。4.3方案概述本项目设计为间接式再生水源热泵系统，系统流程描述如下：本系统再生水源来自*污水处理厂二级排放水，经DN1000的水泥管线，自流到再生水源热泵空调机房取水口，最大水量为7000m3/h，为保证再生水水源的稳定性，设置一个容积为4000m3的再生水蓄水池，再生水提升泵从蓄水池中取水，经全自动自清洗过滤器过滤后进入板式换热器进行换热，板换二次侧循

19、环水系统与热泵机组的蒸发器或冷凝器换热，作为热泵系统的冷热源；再生水经板换取热或放热后退回原河道下游。热泵空调软化水系统提供建筑末端系统所需的采暖循环水。因本项目规模较大，分区设立换热站进行供热。考虑到设置了一个容积为4000m3的再生水蓄水池，按照污水处理厂平均水量6700 m3/h计算该项目供热能力。再生水由10利用到4，可提供热量：Q=1.1636700（10-4）=46752.6kW热泵机组制热效率(COP)取为3.6，结合热泵机组可为末端提供的热量为：Q供=QCOP/(COP-1)=64734.4kW结合上文热负荷估算分析，综合建筑面积热指标取值45 W/（包括5%的管网损失），将*

20、污水处理厂污水热能结合热泵系统全部利用起来可解决140万平米规划新建建筑供暖需求。4.4 主要设备的设计选型4.4.1过滤器的设计选型本项目水源为污水处理厂二级排水，过滤器在设计选型时须遵循满足水质、水处理量和水处理精度的要求，确保运行安全可靠的原则。按照以下技术要求进行设备选型：表5 过滤器设计要求序号技术要求1工况参数冬季总处理水量：6700m3/h水温：102过滤器性能指标2.1单台设计处理水量：1200m3/h2.2过滤精度：500 m2.3过滤器承压：1.0MPa2.4过滤器工作压力：0.2 MPa1.0MPa2.5过滤器反清洗时压力损失：0.05MPa2.6过滤器清洗方式：电动吸式

21、清洗。2.7过滤器使用寿命： 20年2.8持续供水，过滤器自清洗时不断流。3过滤器材质、工艺要求3.1滤筒整体（包括滤网、加强筋、支架等）材料：整体不锈钢316L。3.2过滤器壳体材料：优质碳素钢，外表面加防腐涂层。3.3设备进、出水口配带配对法兰、螺栓、螺母与垫片，过滤器并联运行。3.4排污导管材料：不锈钢316。3.5清洗机构材料：不锈钢316L 。本项目最大小时用水量6700m3/h，设计选择六台CBR-CW-Y4S全自动自清洗过滤器，单台处理量1200 m3/h，设计为六用一备，增加了系统的安全可靠性。过滤器主要零部件材质如表6所示。表6 过滤器主要零部件材质本体涂衬环氧树脂的碳钢37

22、-2滤网不锈钢316L（编织）滤网支架结构PVC密封圈橡胶，EPDM控制单元黄铜，不锈钢，铝排污阀铸铁、天然橡胶、环氧树脂涂布过滤器机械部分满足以下要求：1) 过滤器满足长期连续工作，滤网可进行自动清洗，排污。2) 自动过滤器由筒体、过滤网、过滤网支撑结构、过滤器清洗装置、控制系统、压差开关、排污阀、清洗计数器等组成。3) 产品制造符合设计要求，出厂前进行组装、调试与性能试验。4) 筒体材料采用优质碳素钢结构的焊接钢管，防锈处理，环氧树脂涂料涂层厚度200220微米，符合ISO-9001各项规定的要求。5) 滤网、排污部导管等采用不锈钢316L材料制造。过滤器电气部分设计如下:1) 自动过滤器

23、进、出水管上装有PDS灵敏的压差传感器，压差检测准确、可靠。并且装有相应的进、出口压力表。2) 电动机满足IEC标准，采用鼠笼式感应电动机，防护等级为IP54。3) 自动过滤器的冲洗电机设过热保护机构，当电机过热保护机构动作时，自动控制柜接受过热信号，并自动切断冲洗电机电源，使故障指示灯亮。4) 当过滤器产生故障时，控制柜输出报警信号，以便操作人员与时进行检修。5) 过滤器控制系统不仅设差压清洗，还设有定时清洗功能（冲洗间隔时间最大约24小时并可调）与连续清洗功能，确保清洗效果。表7 控制盘上的主要部件列表序号主要部件名称品牌或型号单位数量备注1可编程程序控制器SIEMENS台1德国2电源转换

24、器440.380/24V/120V套1德国3电机保护器Telemecanigue套1法国4电路保护装置ABB套4德国5电路状态指示器Telemecanigue套2法国6电机启动器Telemecanigue套2法国7时间设定器OMRON H3CR套1日本8差压传感器604DZI套1美国9电磁阀GEM-SOL套1德国4.4.2 板式换热器设计选型1、板换材质的选择本项目水源为污水处理厂二级排水，污水水质对板换的影响主要有三种：腐蚀、结垢与堵塞、微生物沉积生长，板换材质须满足水质要求，以确保系统运行安全可靠。根据甲方提供已有水质参数，本项目二级排放水中氯根和硫酸根含量较少，对于不锈钢材料不构成腐蚀威

25、胁；腐蚀另有其它原因；初步判断引起腐蚀的污垢种类为：生物、颗粒、析晶和腐蚀污垢。 *新源科技和清华大学热能系共同完成的国家科技部重点科技攻关课题再生水热能综合利用系统关键技术的研究，采用实验室电化学法进行了金属材质的腐蚀性实验。根据得到的不同不锈钢材质在不同的污水环境中的电化学腐蚀试验结果，结合本项目的水质情况，初步选择适合该项目的性价比好的板换板材为不锈钢316。2、板换换热温差的确定板式换热器的换热温差直接影响板换的面积和造价，为降低系统初投资，设计板换对数换热温差为3。按照以下技术要求进行设备选型：表8 板式换热器选型技术要求序号技术要求1形式：水/水板式换热器 1.1换热介质一次侧再生

26、水(三级出水)二次侧20%乙二醇溶液1.2换热器冲洗方式：反冲洗2工况参数2.1冬季运行工况一次侧进/出口温度：10/4一次侧压力降： 80 KPa二次侧进/出口温度：7/1二次侧压力降：80 KPa对数平均温差：32.2一次侧设计压力：1.6MPa；二次侧设计压力：1.6 MPa。3换热器性能指标3.1使用寿命： 30年3.2换热器传热效率：99%3.3换热器应在环境温度不低于5不超过45，相对湿度不超过90%的条件下正常运行。4换热器材料、工艺要求4.1板片的材料：优质AISI316不锈钢，原装进口。4.2换热器流道形式：自由流4.3板片厚度：0.5mm4.4板片两端应有对称的悬挂定位结构

27、。4.5垫片材料：NBR橡胶。4.6垫片固定方式：免粘接4.7接口管道形式：法兰连接。4.8法兰、接管材料：AISI316不锈钢。4.9导杆、支柱材料：优质碳素钢，进行表面防锈处理。4.10夹紧螺柱材料：45#优质碳素钢，进行表面防锈处理，符合ISO630标准。4.11框架板、压板材料：Q235-B普通碳素钢，经喷丸除锈、喷漆、烘干等工艺处理。4.12焊接材料应符合GB/T983的规定。4.13换热器框架应留有不小于15%的板片增容能力。4.14换热器采用单流程、平行流设计。4.15一、二次侧进出口在同一方向。3、板换防堵塞、防结垢设计二级水中的污杂物、悬浮物会对污水热泵系统产生沉积、附着、结

28、垢、堵塞等不利影响，导致换热量下降。本方案针对这一不利影响，对板换换热系统进行了专门的设计：板式换热器选择自由流板式换热器，增大板间距；设有反冲洗管路，定时切换水流进入板换的方向，进行板换的自动反冲洗；采用我公司专利产品板式换热器CIP在线清洗系统，定期对板换进行在线自清洗，经实验验证，该系统短时间可恢复板换换热效率90%，可保证换热器持续的高换热效果。4、板换的选型计算书本方案选择7组丹麦SONDEX的自由流板式换热器（6用1备），每组由两台板换串联组成，材质为不锈钢316，满足本项目再生水利用的防腐蚀要求。板换设计计算书如下：表9 再生水板式换热器型号参数表 Sondex A/S PHE

29、- Design & DatalistPHE-Type SF160-IS10-284-TLA-LIQUID Hot side Cold sideFlowrate (m3/h) 1116.67 1409.60Inlet temperature (C) 10.00 3.30Outlet temperature (C) 6.75 6.00Pressure drop (bar) 0.13 0.21Heat exchanged (kW) 4231Thermodynamic properties: Water 20 EtGlycolDensity (kg/m) 999.68 1,050.17Specifi

30、c heat (kJ/kg*K) 4.20 3.80Thermal conductivity (W/m*K) 0.58 0.51Mean viscosity (mPa*s) 1.39 2.51Wall viscosity (mPa*s) 1.55 2.09Fouling factors (m*K/kW) 0.00 0.00Dimensioning factor % 0.71Inlet branch F1 F3Outlet branch F4 F2Design of Frame / Plate:Plate arrangement (passes*channel) 1 x 141 + 0 x 0P

31、late arrangement (passes*channel) 1 x 142 + 0 x 0Number of plates 284Effective heat surface (m) 451.20Overall K-value Duty/Clean (W/m*K) 2,520.98 2,538.90Plate material 0.9 mm AISI 316Gasket material / Max. temp. NITRIL HT SONDERLOCK (G) / 150Max. design temperature (C) 90.00Max. Working/test pressu

32、re (bar) 10.00 13.00Max. Differential pressure (bar) 10.00Approval NoneLiquid volume (liter) 3962Frame length (mm) 6235 Max. No. of Plates 339Net weight (kg) 9319Frame type ISConnections HOT side : DN 300 Flange St.37 PN10Connections COLD side: DN 300 Flange St.37 PN10Sondex A/S Jernet 9 DK-6000 Kol

33、ding Sondex A/S PHE - Design & DatalistPHE-Type SF160-IS10-286-TLA-LIQUID Hot side Cold sideFlowrate (m3/h) 1116.67 1409.60Inlet temperature (C) 6.75 1.00Outlet temperature (C) 4.00 3.29Pressure drop (bar) 0.13 0.21Heat exchanged (kW) 3584Thermodynamic properties: Water 20 EtGlycolDensity (kg/m) 1,0

34、00.03 1,051.37Specific heat (kJ/kg*K) 4.20 3.80Thermal conductivity (W/m*K) 0.57 0.51Mean viscosity (mPa*s) 1.52 2.86Wall viscosity (mPa*s) 1.67 2.42Fouling factors (m*K/kW) 0.00 0.00Dimensioning factor % 0.70Inlet branch F1 F3Outlet branch F4 F2Design of Frame / Plates:Plate arrangement (passes*cha

35、nnel) 1 x 142 + 0 x 0Plate arrangement (passes*channel) 1 x 143 + 0 x 0Number of plates 286Effective heat surface (m) 454.40Overall K-value Duty/Clean (W/m*K) 2,447.99 2,465.19Plate material 0.9 mm AISI 316Gasket material / Max. temp. NITRIL HT SONDERLOCK (G) / 150Max. design temperature (C) 90.00Ma

36、x. Working/test pressure (bar) 10.00 13.00Max. Differential pressure (bar) 10.00Approval NoneLiquid volume (liter) 3990Frame length (mm) 6235 Max. No. of Plates 339Net weight (kg) 9356Frame type ISConnections HOT side : DN 300 Flange St.37 PN10Connections COLD side: DN 300 Flange St.37 PN104.4.3热泵主机

37、的设计选型根据负荷要求，选择六台约克离心式高温热泵机组承担系统热负荷，型号为：CYKZSZRK7U25DLDJG。 热泵机组的主要性能参数如下表所示：表10 热泵机组主要性能参数表制热量11000kW输入功率3019kW能效比（COP）3.643蒸发器进出水温度6/1（最低）蒸发器流量1117t/h冷凝器进出水温度70/57冷凝器流量727t/h压缩机型式离心式压缩机压缩机数量2能量调节围0%100%无级调节制冷剂R134a电源10kV，50Hz外形尺寸7214mm6604mm4928mm运行重量61554kg4.5系统原理图系统原理图如下： 图4 间接式再生水源热泵系统原理图4.6主要设备选

38、型汇总本系统主要设备包括自清洗过滤器，板式换热器，热泵主机，各环路循环水泵，软化水与定压系统装置等，各设备技术参数型号如下： 表11 主要设备选型参数表设备型号主要参数额定功率品牌备注离心式水源热泵机组CYKZSZRK7U25DLDJG制热量11000kW3019kW约克6台自洗式过滤器CBR-CW-Y4S L=1200m3/h 0.5mm以色列阿米亚德6用1备板式换热器一次侧:104 二次侧:71换热量:7792kW 材质:不锈钢 316丹麦SONDEX6用1备CIP在线反冲洗系统*1套，清洗板式换热器用板换二次侧循环泵L=1200m3/h,H=20m6用1备，变频泵空调系统循环泵L=700

39、m3/h,H=25m6用1备再生水蓄水池-4000 m3，混凝土池-1个污水提升泵L=1200m3/h,H=20m6 用1备软化水装置-L=50100t/h-1套软化水箱-1只，空调补水用空调系统软化水补水泵L=50m3/h,H=30m1用1备空调系统定压罐SQL1200-0.6-1个五、热泵机房自控系统设计5.1概述随着科技的不断发展和进步，现代智能化、多功能化的大型建筑物机电设备种类繁多，技术性能复杂，运行管理任务繁重，管理者既要保证设备正常运行，又要最大限度的降低能耗，仅凭人来管理已很难奏效。因此，采用自动化技术已成为现代建筑最重要的手段。它可以大量的节省人力、能源、降低设备故障率、提高

40、设备运行效率、延长设备使用寿命、减少维护与营运成本，提高建筑物总体运作管理水平。5.2设计依据该系统实施所涉与的技术标准和规，产品标准和规与工程标准规包括如下：冷热源机房工程的相关的图纸与说明民用建筑电气设计规（J/T16-92）民用建筑电气标准（JGJ/T16-92）中国室给水排水热水供应设计规（GBJ15-74）工业企业通讯接地设计规（GBJ97-85）以太网100Base-T标准（IEEE802.3u）千兆以太网标准（IEEE802.3z）智能建筑设计标准 （GBJ08-47-95）；采暖、通风与空气调节设计规（GBJ19-87）智能建筑设计标准(GB/T50314-2000)智能建筑工

41、程质量验收规(GB 50339-2003)建筑与建筑群综合布线系统工程设计规GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程验收规GB/T50312-2000建筑物防雷设计规2000年版GB50057-94电气装置安装工程施工与验收规(CBJ23292)商用建筑线缆标准( EIATIA568A)信息技术互连国际标准(ISOIECl180195)高层民用建筑设计防火规(GB50045-95)中暖通风与空气调节设计规(JGJ/T16-92)自动化仪表安装工程质量检验评定标准GBJ131-905.3设计原则我公司对该系统的设计思路遵循以下原则：1、保证系统的先进性和适用性系统的技术性能和质量

42、指标达到国先进水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用简便易行，容易掌握，适合本项目的特点。2、追求优化的系统设备配置在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。3、保留一定的扩展容量随着项目的进展与在控制方面与招标人的进一步的沟通交流，需要控制的容和设备可能会有所增加，需保留一定的控制容量余地，以便在系统中加入新的控制点，满足使用要求。4、节能降低能耗和管理成本在满足舒适性的前提下，以能耗值最低为控制目标，进行优化系统控制。5、安全提供突发故障的预防手段系统的机电设备突然发生故障而停机，将对整个系统产生不良后果。突发故障的预

43、防手段主要为：6、一旦发现设备过载，会立即自即保护同时向值班室发出报警信号，通知维修人员检查，以防引起更大围的设备故障；7、自动累计设备的累计运行小时数，当累计值达到规定的维修时间时，与时提醒进行设备检修；8、当一组设备中的某台设备出现故障不能继续运转时，自动切换到备用设备。通过这些检测、报警和处理方式，使系统对机电设备突发故障具备有效的预防手段，以确保设备和财产安全。5.4功能要求与监控对象本系统旨在提高系统设备控制水平，节能降耗，减轻管理维护人员的劳动强度，实现完全的管理自动化和智能化。对每台设备要求可手动/自动操作，通过统一调度和指挥，提高建筑物与部人员与设备的整体安全水平，系统具有群控

44、功能。不断地、与时地提供设备运行状况的有关资料，报表进行集中分析，作为设备运行、管理决策的依据、实现设备管理自动化和进行能源管理。本系统监测对象如下：机组的启停状态，电机的启停状态，变频器的频率给定和频率反馈值，系统相关温度与压力值，泵和传感器故障报警。实现的主要功能如下：1）机组启停台数控制：通过对末端供回水总管上的温度和回水流量的监测，计算实际负荷，控制机组开启台数，同时控制对应循环泵的开启和污水提升泵的开启和变频运行；2）旁通压差调节控制：监测空调供回水总管上的压力，计算压差，与设定数值比较，调节压差旁通阀门的开度；3）补水泵启停控制：在定压补水管道上加设压力传感器来测量定压补水系统的压

45、力，根据压力传感器反馈的信号来控制补水泵的启停。4）机组和泵的启停顺序控制：保证先开机组对应循环泵，再开机组，关闭顺序相反；5）监控Y型过滤器进出口压差，防止堵塞；6）监测各水泵、热泵机组的运行状态、手自动状态、故障报警，并记录运行时间。7）热泵保护控制：在每台热泵的出水端管道上安装水流开关，热泵启动后，水流开关检测水流状态，如故障则自动停机。8）通过监测室外的温度与室温度，结合日期和运行时间表，从而决定在保持环境舒适的同时尽可能的延迟开动热源系统，尽可能的提前关闭热源系统，做到节能降耗。9）中央站彩色图形显示，记录各种参数、状态、报警，记录累计运行时间与其历史数据等。10）监测各水箱的实时液

46、位和实时温度，可以做到自动补水，并且能保证用水终端的水温符合供水要求。5.5系统结构1、系统组成结构以霍尼韦尔DDC作为智能控制核心，能满足长时间不间断工作的要求。符合民用建筑电气标准的系统要求，子系统采用中央站为核心，DDC与中央站实现数据通讯，且DDC间能实现同层通信。系统以标准的以太网作为物理标准，TCP/IP为网络通讯协议，并采用Windows2000作为操作系统。系统的网络配置遵循分散控制、集中监视、资源和信息共享的基本原则，是一个标准的集散型控制系统。系统的接口支持LONTALK协议。为LONWORKS的系统留有接口。系统组成结构： 开关量输入/输出模块，用于控制水泵的启停切换和故

47、障报警信号的输出。 模拟量输入/输出模块，用于对模拟量信号的检测，与对变频器等设备的模拟量输出。 中央控制单元用来完成各模块的诊断，程序的执行和数据的处理。2、系统的基本功能 可实现制冷工况和制热工况的转换。 能通过液晶屏设置制冷、制热工况与系统供回水温度曲线。 能设定生活水供水压力和温度，能设置报警输出的开关。 能设定温度、压力的报警上下限。 设备能实现手自动转换。能完全手动启停设备，调整频率。 自动检测冷冻水（热水）主干管的供、回水温度和供、回水压力；污水主干管的供、回水温度和压力；热泵的启停状态。 当阀门、传感器出现故障或电机过载时，控制系统给出声光报警和故障点提示。5.6控制策略分析1

48、、一次循环水泵的控制根据供回水平均温度、室外温度补偿，通过人机界面设定系统平均供回水温度；根据回水流量和供回水温度，计算出末端负荷，控制机组和相对应一次循环水泵的启停，实现供质量并调。2、补水泵控制在定压补水罐上设置压力变送器来测量定压补水罐压力，控制系统根据压力变送器的反馈信号，对补水泵进行启停控制。3、污水提升泵与板换二次侧循环泵的控制 根据机组运行的实际压差，对污水提升泵和板换二次侧循环泵进行变频控制调节。5.7节能系统分析流量调节主要目的有以下几点：1）水泵选型时一般存在余量，造成能量的浪费；2）系统在运行过程中，随着天气的变化，需要进行流量的调节以减少能耗；3）用户末端有温控阀等变流

49、量装置需要系统进行变流量控制调节。水泵流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比，电机频率（或转速）与功率的关系为：表12电机频率（或转速）与功率之关系电机频率50Hz45Hz40Hz35Hz电机功率Pe(额定功率)0.729 Pe0.512 Pe0.343Pe水泵的变频控制调节在满足用户负荷经常发生变化的需求的同时，可以实现节能运行。六、系统运行经济性分析6.1系统初投资估算序号工程或费用名称费用（万元）备注一、再生水引水管线75按500米DN1000，水泥管设计二、再生水蓄水池4804000m3地下水泥池三、机房设备与安装150151、热泵机组79202、过滤器35

50、03、板式换热器11604、水泵3855、机房安装与配套设备32006、电气与自控2000 三、总计15570万元 四、估算造价111元/m2建筑面积140万m2注：以上投资估算中未包括机房土建、末端与二次管网，实际投资须根据测试结果进行详细设计后按照施工图核算。以上投资估算未考虑申请政府补贴获得的费用。6.2运行费用估算供暖期按135天计算，当地的电价为0.32元/kWh，运行费用中不包含人员工资与维护费用。140万平米建筑全年耗热量约408240GJ，全年运行费用约1450万元，单位面积采暖费用约10.4元/.季。附件一 *简介与部分工程业绩介绍*集团创建于1997年，是一个以高效节能、清

51、洁环保的新能源开发利用为核心，经营领域涉与地热、浅层地能以与节能等相关行业的综合性集团企业。集团现有资产总值6.72亿元，拥有八个全资子公司与三家控股、参股公司，拥有员工总数800余人，其中工程技术人员230人。并通过了ISO9001：2000质量管理体系认证。*集团承担了多项国家级、市级重点项目与课题研究，与节能、环保技术先进的国外公司有良好的合作关系；可提供能源综合利用与节能领域的投资、设计施工与后期运行管理等服务。 *资质（部分）如下：*集团先后承担了：J *市第一个地热供暖项目地质勘察研究院；J *市第一个的水源热泵项目空军丰台招待所；J *市最大的社区项目北苑家园（40万平方米）；J

52、 国第一个水源热泵冰蓄冷项目 *天创世缘小区；J *市第一个市场地埋管地源热泵项目 石化干部管理学院；J *市第一个基岩地区地埋管地源热泵项目天湖度假村；J *市第一个建筑物下面埋置土壤换热器项目万国城22万平方米；J 国地源热泵与节能技术综合性强的项目*用友软件园40万（一期18.5万已经投入使用）。J 凭借自身实力，*集团自1998年以来成功实施地源热泵项目总面积超过200万平米。部分工程实例介绍如下所示：工程名称空军丰台招待所水源热泵空调系统工程工程地点*市丰台区工程施工服务围供暖制冷、提供生活热水建筑面积2.5万业主名称空军丰台招待所业主地址丰台区七里庄路22号备 注空军丰台招待所位于丰台区七里庄路22号，是空政系统一所集住宿、会议、餐饮、娱乐于一体的综合性其中主楼、北楼为客房、餐厅与会议室，两楼具有大小会议室10多个，客房200余间，要求冬季供暖、夏季供冷，并且24小时提供生活热水；其它各楼要求冬季供暖，散热器为普通四柱铸铁暖气片。工程名称*海剑大厦水源热泵空调系统改造工程工程地点*市海淀区工程施工服务围冬季供暖、夏季制冷与生活热水提供建筑面积2.6万业