一、項目基本情況
       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 萬平方米。

       分兩期建設(shè)，一期建筑面積 18.5 萬平方米，已經(jīng)建設(shè)完畢，二期建筑面積 28.8 萬平方米。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，夏季冷水機組調(diào)峰；為了進一步降低系統(tǒng)的初投資和運行費用，二期空調(diào)系統(tǒng)在一期的基礎(chǔ)上做了多項優(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)機盤管，大溫差供水，二級泵等。 

       用友軟件園的建設(shè)目標(biāo)為國際一流的生態(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)強強聯(lián)合，既可利用熱泵技術(shù)同時滿足制冷和采暖的特性，又可采用蓄能技術(shù)進行電網(wǎng)的削峰填谷，既使用戶使用到了廉價的采暖、空調(diào)方式，又解決了污染問題，還為電網(wǎng)的晝夜平衡做出了貢獻，可以大幅度降低空調(diào)系統(tǒng)日間電力高峰時期的用電負(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，還可以一機三用（三工況熱泵機組 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題和燃油、燃?xì)獾母吣芎膯栴}。不但符合國家的環(huán)保政策，也符合用戶的根本利益。

       系統(tǒng)主要設(shè)備包括：三工況熱泵機組、燃?xì)忮仩t、水冷離心式冷水機組、蓄冰設(shè)備，冷卻塔、板式換熱器和屏蔽泵等等，系統(tǒng)設(shè)計時，從系統(tǒng)功能出發(fā)相同功能不同設(shè)備間互為補充，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)計熱負(fù)荷總量 13391kW，按照復(fù)合式系統(tǒng)的設(shè)計思路和設(shè)計原則，以一期規(guī)劃冬季設(shè)計日最高熱負(fù)荷的 60％為標(biāo)準(zhǔn)，選用法國 CIAT 三工況地源熱泵機組 4 臺，單臺機組制熱量為 1676 kW，同時選用 4 臺燃?xì)忮仩t，單臺制熱量 2100kW，即可滿足設(shè)計日熱負(fù)荷的調(diào)峰要求。地源熱泵機組通過土壤換熱器循環(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)計最大冷負(fù)荷為 15784kW（4489RT）。整個軟件園存在建筑形式多樣、使用功能各異、機房設(shè)備運行散發(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 小時運行期間電力高峰斷為 6 小時，電力平斷為 7 小時。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)計成蓄冷系統(tǒng)。  根據(jù)本項目特點，為節(jié)省初投資，本項目冰蓄冷系統(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，故單獨設(shè)置機載冷機（離心式冷水機組）。冰蓄冷系統(tǒng)采用溫差可以較大的主機上游的串聯(lián)系統(tǒng)，同時蓄冰設(shè)備選用法國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℃出水的同時有較高的效率和較低的初投資。在典型設(shè)計日空調(diào)冷負(fù)荷由三工況熱泵機組、機載冷機和蓄冰設(shè)備共同承擔(dān)，非典型設(shè)計日通過優(yōu)化控制來滿足冷負(fù)荷需求并將系統(tǒng)耗電量降低到最小。 

       該系統(tǒng)三工況熱泵機組與蓄冰設(shè)備聯(lián)合供冷時，乙二醇溶液首先經(jīng)過熱泵機組在空調(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一步降低，這樣板式換熱器的進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)備投資和運行費用都優(yōu)于并聯(lián)系統(tǒng)。而且串聯(lián)方式管路簡單運行可靠。 

       根據(jù)以上軟件園夏季供冷需求的實際情況，由離心式冷水機組承擔(dān)基載負(fù)荷， 聯(lián)合三工況熱泵機組和蓄冰設(shè)備實現(xiàn)夏季空調(diào)供冷，配置 2 臺美國 McQuay 公司 生產(chǎn)的離心式冷水機組 WSC126MBGN2F/E4212/C4212，單臺制冷量為 1200RT，由 與之配套獨立設(shè)置的冷卻塔系統(tǒng)散熱；配置 4 臺法國 CIAT 公司生產(chǎn)的三工況LWP4200 型三工況熱泵機組+蓄冰設(shè)備，承擔(dān)主力制冷負(fù)荷，三工況熱泵機組夜間蓄冰，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 地下土壤換熱器循環(huán)液系統(tǒng)，傳輸?shù)降叵?，由地下水的徑向流動和地層熱傳?dǎo)散 熱，配置 440m3 法國 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）的方式來實現(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)實際工程以及給定的建筑場地條件來確定。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，合每平方米造價為：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）來計算，地源熱泵冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)每年夏季空調(diào)運行電費約為 261.5 萬元。運行電費匯總見下表： 

地源熱泵冰蓄冷系統(tǒng)夏季運行電費 

       北京市建筑的冬季采暖期為 120 天（從 11 月中到次年 3 月中）來計算，水源熱泵系統(tǒng)每年冬季采暖運行電費約為 323.3 萬元。運行電費匯總見下表： 

 

地源熱泵冰蓄冷系統(tǒng)冬季運行電費 

       通過以上的計算及分析，本項目全年空調(diào)、采暖運行費用約為 585 萬元，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)在初投資和運行費用上都有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢；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，也是其它空調(diào)系統(tǒng)所無法比擬的。 

       本項目的能源利用系統(tǒng)設(shè)計中還存在一些不足的地方，如：沒有將太陽能這 種清潔且廉價的能源形式有機地利用；在一期冬季空調(diào)系統(tǒng)中沒有應(yīng)用蓄熱技術(shù)， 這樣冬季空調(diào)系統(tǒng)的運行費用會偏高一些；等等。