一、項(xiàng)目基本情況
       用友軟件園位于中關(guān)村永豐產(chǎn)業(yè)基地西南端，東臨永豐路，南面是永豐南環(huán)路，西靠西濱河路，北與北清路接壤。 用友軟件園總建筑面積約 47.3 萬(wàn)平方米。

       分兩期建設(shè)，一期建筑面積 18.5 萬(wàn)平方米，已經(jīng)建設(shè)完畢，二期建筑面積 28.8 萬(wàn)平方米。一期空調(diào)系統(tǒng)采用了地源熱泵+冰蓄冷技術(shù)，冬季燃?xì)忮仩t調(diào)峰，夏季冷水機(jī)組調(diào)峰；為了進(jìn)一步降低系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用，二期空調(diào)系統(tǒng)在一期的基礎(chǔ)上做了多項(xiàng)優(yōu)化，仍然為復(fù)合式系統(tǒng)，采用了地源熱泵+水蓄冷、熱， 逆流風(fēng)機(jī)盤管，大溫差供水，二級(jí)泵等。 

       用友軟件園的建設(shè)目標(biāo)為國(guó)際一流的生態(tài)環(huán)保軟件園。建筑物的冷、暖空調(diào)系統(tǒng)是園區(qū)的重要設(shè)施之一，也是影響園區(qū)生態(tài)環(huán)境的重要因素。所以清潔、低耗能源是軟件園規(guī)劃的需求。

       熱泵技術(shù)與蓄能技術(shù)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，既可利用熱泵技術(shù)同時(shí)滿足制冷和采暖的特性，又可采用蓄能技術(shù)進(jìn)行電網(wǎng)的削峰填谷，既使用戶使用到了廉價(jià)的采暖、空調(diào)方式，又解決了污染問(wèn)題，還為電網(wǎng)的晝夜平衡做出了貢獻(xiàn)，可以大幅度降低空調(diào)系統(tǒng)日間電力高峰時(shí)期的用電負(fù)荷。

       因此，本系統(tǒng)采用熱泵技術(shù)和蓄能技術(shù)相結(jié)合的方式，使得該系統(tǒng)不但具有削峰填谷的功能，還可以一機(jī)三用（三工況熱泵機(jī)組 制熱工況、制冷工況和制冰工況），使用清潔的電能和地下免費(fèi)的可再生能源，既為系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的冷、熱源，又解決了燃煤的污染問(wèn)題和燃油、燃?xì)獾母吣芎膯?wèn)題。不但符合國(guó)家的環(huán)保政策，也符合用戶的根本利益。

       系統(tǒng)主要設(shè)備包括：三工況熱泵機(jī)組、燃?xì)忮仩t、水冷離心式冷水機(jī)組、蓄冰設(shè)備，冷卻塔、板式換熱器和屏蔽泵等等，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，從系統(tǒng)功能出發(fā)相同功能不同設(shè)備間互為補(bǔ)充，夏季由冷卻塔和地下土壤換熱器互為備用，冬季由燃?xì)忮仩t和熱泵機(jī)組互為備用，從而保障了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

       根據(jù)軟件園冬季空調(diào)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷總量 13391kW，按照復(fù)合式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)原則，以一期規(guī)劃冬季設(shè)計(jì)日最高熱負(fù)荷的 60％為標(biāo)準(zhǔn)，選用法國(guó) CIAT 三工況地源熱泵機(jī)組 4 臺(tái)，單臺(tái)機(jī)組制熱量為 1676 kW，同時(shí)選用 4 臺(tái)燃?xì)忮仩t，單臺(tái)制熱量 2100kW，即可滿足設(shè)計(jì)日熱負(fù)荷的調(diào)峰要求。地源熱泵機(jī)組通過(guò)土壤換熱器循環(huán)液系統(tǒng)，從土壤中得到低品位的熱能。 

冬季熱負(fù)荷延續(xù)圖 

       夏季設(shè)計(jì)最大冷負(fù)荷為 15784kW（4489RT）。整個(gè)軟件園存在建筑形式多樣、使用功能各異、機(jī)房設(shè)備運(yùn)行散發(fā)大量熱能等因素，空調(diào)冷負(fù)荷比較復(fù)雜。各時(shí)段負(fù)荷分布如下圖所示： 

       根據(jù)上述負(fù)荷分布圖可以看出本項(xiàng)目的冷負(fù)荷結(jié)構(gòu)：負(fù)荷主要集中在 8： 00—21：00，13 小時(shí)運(yùn)行期間電力高峰斷為 6 小時(shí)，電力平斷為 7 小時(shí)。從總體上看全天負(fù)荷存在極其明顯的變化，空調(diào)系統(tǒng)相當(dāng)適宜設(shè)計(jì)成蓄冷系統(tǒng)。  根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，為節(jié)省初投資，本項(xiàng)目冰蓄冷系統(tǒng)的方式選用負(fù)荷均衡的部分蓄冰，由于夜間有部分供冷負(fù)荷，故單獨(dú)設(shè)置機(jī)載冷機(jī)（離心式冷水機(jī)組）。冰蓄冷系統(tǒng)采用溫差可以較大的主機(jī)上游的串聯(lián)系統(tǒng)，同時(shí)蓄冰設(shè)備選用法國(guó)CIAT 生產(chǎn)的冰球蓄冰裝置。由于乙二醇水溶液的溫度較低，可以保證板式換熱器為系統(tǒng)提供 5℃出水的同時(shí)有較高的效率和較低的初投資。在典型設(shè)計(jì)日空調(diào)冷負(fù)荷由三工況熱泵機(jī)組、機(jī)載冷機(jī)和蓄冰設(shè)備共同承擔(dān)，非典型設(shè)計(jì)日通過(guò)優(yōu)化控制來(lái)滿足冷負(fù)荷需求并將系統(tǒng)耗電量降低到最小。 

       該系統(tǒng)三工況熱泵機(jī)組與蓄冰設(shè)備聯(lián)合供冷時(shí)，乙二醇溶液首先經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組在空調(diào)工況下降溫以保持較高效的工作，再經(jīng)冰槽的冷卻使乙二醇溶液的溫度進(jìn)一步降低，這樣板式換熱器的進(jìn)出口處乙二醇溶液的可以達(dá)到較大的溫差，從而使在相同的負(fù)荷條件下，串聯(lián)系統(tǒng)乙二醇溶液的流量較小，因此在相同的條件時(shí)串聯(lián)系統(tǒng)的乙二醇循環(huán)泵小于并聯(lián)系統(tǒng)，使串聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用都優(yōu)于并聯(lián)系統(tǒng)。而且串聯(lián)方式管路簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠。 

       根據(jù)以上軟件園夏季供冷需求的實(shí)際情況，由離心式冷水機(jī)組承擔(dān)基載負(fù)荷， 聯(lián)合三工況熱泵機(jī)組和蓄冰設(shè)備實(shí)現(xiàn)夏季空調(diào)供冷，配置 2 臺(tái)美國(guó) McQuay 公司 生產(chǎn)的離心式冷水機(jī)組 WSC126MBGN2F/E4212/C4212，單臺(tái)制冷量為 1200RT，由 與之配套獨(dú)立設(shè)置的冷卻塔系統(tǒng)散熱；配置 4 臺(tái)法國(guó) CIAT 公司生產(chǎn)的三工況LWP4200 型三工況熱泵機(jī)組+蓄冰設(shè)備，承擔(dān)主力制冷負(fù)荷，三工況熱泵機(jī)組夜間蓄冰，日間以空調(diào)工況與蓄冰設(shè)備聯(lián)合供冷，該部分空調(diào)冷卻散熱熱能，通過(guò) 地下土壤換熱器循環(huán)液系統(tǒng)，傳輸?shù)降叵?，由地下水的徑向流?dòng)和地層熱傳導(dǎo)散 熱，配置 440m3 法國(guó) CIAT 公司生產(chǎn)的 AC.00 型高效蓄冷球，總蓄冷量為 7040RTH。 

       土壤換熱器采用地下埋管（即埋置地下熱交換器）的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，埋管方式多種多樣。目前普遍采用的有垂直埋管和水平埋管兩種基本的配置形式（如圖所示）。 

  

水 平 埋 管 垂 直 埋 管 

       水平埋管是在淺層土壤中挖溝渠，將 HDPE 管水平的埋置于溝渠中，并填埋的施工工藝。 

       垂直埋管是在地層中垂直鉆孔，然后將地下熱交換器（HDPE 管）以一定的方式置于孔中，并在孔中注入填充材料的施工工藝。 

       地下熱交換器型式和結(jié)構(gòu)的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程以及給定的建筑場(chǎng)地條件來(lái)確定。水平埋管占地面積較垂直埋管大，效率較垂直埋管低。 

       系統(tǒng)總投資約為：￥5000 萬(wàn)，合每平方米造價(jià)為：270 元/m2。 

       北京市建筑的空調(diào)供冷期為 140 天（從 6 月初到 10 月中）來(lái)計(jì)算，地源熱泵冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)每年夏季空調(diào)運(yùn)行電費(fèi)約為 261.5 萬(wàn)元。運(yùn)行電費(fèi)匯總見(jiàn)下表： 

地源熱泵冰蓄冷系統(tǒng)夏季運(yùn)行電費(fèi) 

       北京市建筑的冬季采暖期為 120 天（從 11 月中到次年 3 月中）來(lái)計(jì)算，水源熱泵系統(tǒng)每年冬季采暖運(yùn)行電費(fèi)約為 323.3 萬(wàn)元。運(yùn)行電費(fèi)匯總見(jiàn)下表： 

 

地源熱泵冰蓄冷系統(tǒng)冬季運(yùn)行電費(fèi) 

       通過(guò)以上的計(jì)算及分析，本項(xiàng)目全年空調(diào)、采暖運(yùn)行費(fèi)用約為 585 萬(wàn)元，合32 元每平方米，可以看出采用地源熱泵冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)較其他任何系統(tǒng)在初投資和運(yùn)行費(fèi)用上都有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)；另外，地源熱泵冰蓄冷系統(tǒng)具有高效節(jié)能、環(huán)保清潔、安全、穩(wěn)定、便于管理、節(jié)省占地空間以及舒適等優(yōu)點(diǎn)，也是其它空調(diào)系統(tǒng)所無(wú)法比擬的。 

       本項(xiàng)目的能源利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還存在一些不足的地方，如：沒(méi)有將太陽(yáng)能這 種清潔且廉價(jià)的能源形式有機(jī)地利用；在一期冬季空調(diào)系統(tǒng)中沒(méi)有應(yīng)用蓄熱技術(shù)， 這樣冬季空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用會(huì)偏高一些；等等。