国家能源局入编案例：扬州阳光美第住宅小区项目（2）

国家能源局入编案例

扬州阳光美第住宅小区项目（2）

四、效益分析

1. 经济效益

1）热泵系统投资概算

2）回收周期

a. 地源热泵空调系统全年用电量

夏季空调运行用电量计算:

总制冷量：9654kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为5.9；

水泵使用变频调控，设水泵的输入功率为主机输入功率的8%：

（9654/5.9）×8%=130kW

则用电量：（9654/5.9+130）kW×120天×10h×0.75＝1589644kWh

冬季空调运行用电量计算：

总制热量：6885kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为4.55；

水泵使用变频调控，设水泵的输入功率为主机输入功率的8%：

（6885/4.55）×8%=121kW

则用电量：（6885/4.55+121）kW×120天×10h×0.75=1470768kWh

全年地源热泵中央空调运行用电量合计：

1589644+1470768=3060412 kWh

b. 家用空调全年用电量

夏季空调运行用电量计算：

总制冷量：9654kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为2.7；

则用电量：（9654/2.7）kW×120天×10h×0.75=3218000 kWh

冬季空调运行用电量计算：

机组装机总制热量：6885kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为2.2；

则用电量：（6885/2.2）kW×120天×10h×0.75=2816590kWh

全年空调运行用电量合计：

3218000+2816590=6034590 kWh

c. 整个建筑地源热泵空调比家用空调系统全年节约用电量分别为：

6034590-3060412=2974178 kWh

d. 供电标准煤耗为408g/kWh，则折合到全年节约标准煤：

2974178kWh×0.408kg/kWh=1213464 kg=1213.46t

e. 增量成本计算

以下就地源热泵系统初投资的每户平均值与每户采用家用中央空调系统初投资进行比较：

注：每户安装普通家用中央空调费用19500元，共1317户。

采用地源热泵系统、水源热泵系统的增量总投资额如下表：

3）回收年限计算

本项目地源热泵+水源热泵增加总本2463万元，全年地源热泵空调系统、水源热泵系统共节约一次能源1213.46t标准煤，节约电能2974178kWh，年节约运行费用为：2974178kWh ×0.773元/kWh=229.90万元，故可再生能源系统增加费用的回收年限：

2463万元÷229.90万元/年=10.71年

2. 环保效益

系统的能耗分为几个部分：1 主机；2 输配系统；3 管网损耗三部分。当系统满负荷运行时，系统能效计算如下表所示：

1）一期节能量计算

以下就整个小区进行节能分析，其中装机制冷量：5320kW；装机制热量：3654.3kW。热水负荷34.485MJ/天/户。

a. 空调系统运行节能分析

地源热泵空调系统全年用电量

夏季空调运行用电量

总制冷量：5320kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为5.9；

水泵使用变频调控，设水泵的输入功率为主机输入功率的8%：

（5320/5.9）×8%=72kW

则用电量：（5320/5.9+72）kW×120天×10h×0.75＝876325kWh

冬季空调运行用电量

总制热量：3654.3 kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为4.55；

水泵使用变频调控，设水泵的输入功率为主机输入功率的8%：

（3654.3/4.55）×8%=64 kW

则用电量：（3654.3/4.55+64）kW×120天×10h×0.75=780428kWh

全年空调运行用电量

876325+780428=1656753 kWh

b. 家用空调全年用电量

夏季空调运行用电量

总制冷量：5320kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为2.7；

则用电量：（5320/2.7）kW×120天×10h×0.75=1773333 kWh

冬季空调运行用电量

机组装机总制热量：3654.3kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为2.2；

则用电量：（3654.3/2.2）kW×120天×10h×0.75=1494940 kWh

全年空调运行用电量

1773333+1494940=3268273 kWh

c. 整个建筑地源热泵空调比家用空调系统全年节约用电量分别为：

3268273-1656753=1611520 kWh

2）二期节能量计算

以下就整个小区进行节能分析，其中装机制冷量：4334kW；装机制热量：3020.4 kW。热水负荷34.485MJ/天/户。

a. 空调系统运行节能分析

地源热泵空调系统全年用电量

夏季空调运行用电量

总制冷量：4334kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为5.46；

水泵使用变频调控，设水泵的输入功率为主机输入功率的8%：

（4334/5.46）×8%=63kW

则用电量：（4334/5.46+63）kW×120天×10h×0.75＝771095kWh

冬季空调运行用电量

总制热量：3020.4 kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为4.55；

水泵使用变频调控，设水泵的输入功率为主机输入功率的8%：

（3020.4/4.55）×8%=53 kW

则用电量：（3020.4/4.55+53）kW×120天×10h×0.75=645142kWh

全年空调运行用电量

771095+645142=1416247 kWh

b. 家用空调全年用电量

夏季空调运行用电量

总制冷量：4334kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为2.7；

则用电量：（4334/2.7）kW×120天×10h×0.75=1444667 kWh

冬季空调运行用电量

机组装机总制热量：3020.4 kW；

平均每天使用时数：10h；

运行时间：120天；

机组使用率：0.75；

COP功率系数为2.2；

则用电量：（4338.2/2.2）kW×120天×10h×0.75=1235618 kWh

全年空调运行用电量

1444667+1235618=2680285 kWh

c. 整个建筑地源热泵空调比家用空调系统全年节约用电量分别为：

2680285-1416247=1264038 kWh

4.3 社会效益

整个建筑采用地源热泵空调系统按全年节约标准煤为：1213.46t。

每千克标准煤排放2.66kg 的CO2，则在采用上述节能系统后全年向环境中少排放3227.80t CO2，环保效果显著。

浅表地热能的利用，不仅符合国家的节能和环保政策，而且给用户带来极大的实惠。地源热泵技术目前比较成熟，不仅可应用于住宅小区，而且可推广应用于公共建筑（如办公楼、学校、宾馆和企事业单位等）。地源热泵设备的投资相比较常规能源设备的投资大，但运行费用低，其超出的投资费用约10.7年即可收回。

扬州市及周边地区每年新建建筑达几千万㎡，再加上老建筑的改造。因此，在扬州市及周边地区，浅表地热能的利用具有广阔的市场。

太阳能属于清洁可再生能源，无论从能源角度，还是从环境角度，都是未来发展的重点，太阳能热水系统以及光伏并网发电的推广应用，无疑会带来良好的环境效益。

本项目在推广和实施过程中享受了各类支持和优惠政策，有《建设部2008年可再生能源示范项目（一期工程）》专项资金732万元；《江苏省科技厅建筑节能及可再生能源应用技术集成应用工程示范项目》专项资金100万元；《江苏省建设厅餐厨垃圾无害化处置技术示范项目》专项资金15万元；《扬州市“三新”产业专项奖励（LED及光伏）》，专项资金34.8万元；《扬州市可再生能源示范项目（二期工程）》专项资金280.17万元，以上共计1161.97万元。

五、突出亮点

阳光美第小区中央空调系统采用地源热泵及因地制宜的选用河水源热泵技术的中央空调系统，另全部采用集中太阳能供热水系统、太阳能路灯景观灯楼道灯LED照明系统、生活污水处理及沼气利用系统。采用全新的住宅设计理念和设计方法，利用多种节能新技术，建成绿色、生态、节能示范住宅小区。

1. 太阳能热水系统

本小区全部采用集中太阳能供热水系统，每栋楼太阳能热水系统采用内插金属流道的全玻璃真空管太阳能集热器与各栋楼的屋面有机结合，在满足设计要求的前提下，将屋顶的面积尽可能用足，以确保效果，且集热器与屋面结合充分考虑外立面的效果，确保协调性和美观性。结合各户厨房间的设备间、各户合理配置和布置带电加热和太阳能换热盘管的承压式储热罐（120L）；通过集热器、管道井、储热罐、循环泵房之间管道的联络实现各户的均匀储热。通过温度控制模块控制电磁阀的启闭，避免住户电加热的热量进入太阳能换热系统。以各楼栋为独立的系统为住宅提供生活热水。解决了低层用户使用太阳能时回水冷水过多和高层用户用水水压过低的问题，各户用热水跑自己的水电表，也解决了后期物业管理收费难题。

2. 太阳能光伏LED照明系统

采用太阳能路灯景观灯楼道灯LED照明系统，主要解决小区、楼栋、会所公共照明及智能安防供电。系统监测太阳能电池板阵列的电压，达到设定值时并网发电系统自动起动运行。并网逆变器将太阳能电池板阵列所提供的直流电能转变为与系统并网接点电气特性一致的交流电能为负载提供电力；安装太阳能LED路灯庭院灯91盏、太阳能LED红外感应楼道灯855盏，并可与市电网互相切换，确保使用的安全。

3. 生活污水与有机垃圾处理，沼气利用系统

采用系统设计和集成技术，对小区生活污水和有机垃圾（户内粉碎处理）通过管道排放收集，并进行沼气净化工艺流程处理，达国家二级排放标准。通过每一楼栋分组系统年均可累计处理小区生活污水及有机垃圾20万t，年均产沼气1.8万m3，可供50户全年生活燃气。

六、问题和建议

1. 在地耦管方面。采用垂直U型埋管，采用制作成型的单U型管，可节约用地面积，换热性能好；同时，垂直U型管还具有管路接头少、承压能力强、不易泄露等优点。管材根据地源热泵施工规范要求选择高密度聚乙烯PE100管，额定承压能力1.6MPa，导热系数0.42W/（m·k）。保证埋管的化学性质稳定并且耐腐蚀。

埋管的连接采用每口能源井并联，埋管阵列两端集分水器，其优点如下：（1）所有能源井管道均为同程连7接，流量平衡，无需设置流量平衡阀，减少调试难度和施工造价。（2）施工比较简单，管道中间无接头，施工难度小，施工速度快。（3）通过埋管集分水器将能源井汇总成几个回路进热泵机房，管道穿越建筑外墙数量减少。（4）有一口井坏掉，只要关闭那一组两端的阀门即可，对整个系统无影响。

2. 施工质量方面，由于地源热泵系统的实施对施工的要求很高。尤其是桩内埋管，难度较大。为保证施工进行顺利，我们选择了国内最有经验的埋管施工单位，在施工前制定了详细可行的施工方案，经各合作方讨论确定后，施工中严格按照预案实施，保证了较好的施工质量。

另外，本系统还考虑了风险的回避方案，主要有：

1. 编制了严密的施工组织计划，施工公司委派有多年经验的工程师担任设计并参加施工管理，以确保本工程达到优质工程，且不影响土建施工，同土建同步竣工验收。

2. 2.在地埋管设计时，充分考虑了埋管吸热与放热的热平衡问题，同时采用埋管换热系统与湖水换热系统。