北京城市副中心城市绿心公园配套建筑地源热泵供热、供冷系统项目

一、项目基本情况

项目名称：北京城市副中心城市绿心公园配套建筑地源热泵供热、供冷系统项目

项目类型：可再生能源供暖（供冷）项目

项目规模：总建筑面积5万㎡

总投资：2251.66万元

所在地能源供应消纳条件：本项目供能对象为北京城市副中心城市绿心公园配套的活力汇、网球酒店、游客服务中心、民国院子。

可再生能源资源条件：浅层地热能。

本项目采用地源热泵系统，各单体项目地源热泵装机100%。

二、技术路线及工艺流程

1. 负荷情况

北京城市副中心城市绿心公园配套建筑总建筑面积5万㎡，供热制冷服务面积32595㎡，其中活力汇供热制冷服务面积19213 ㎡，冷负荷2320kW，热负荷2060kW；网球酒店供热制冷服务面积5447 ㎡，冷负荷564kW，热负荷503kW；游客服务中心总供热制冷服务面积7449 ㎡，其中游客服务中心南区面积2030 ㎡，冷负荷193kW，热负荷154.4kW，游客服务中心北区面积1864 ㎡，冷负荷180kW，热负荷150kW，东区面积1766 ㎡，冷负荷188kW，热负荷130kW，和西区面积1789 ㎡，冷负荷163kW，热负荷105kW；民国院子供热制冷服务面积428 ㎡，冷负荷57kW，热负荷51kW。

建筑末端采用风机盘管+新风系统，冬季供热（45/40℃）夏季供冷温度为（7/12℃）。

2. 技术路线

技术思路：

北京城市副中心城市绿心公园配套建筑，活力汇供热制冷服务面积19213 ㎡，冷负荷2320kW，热负荷2060kW，能源站设置地源热泵机组3台和水蓄能装置，系统制冷能力2448kW，供热 2163kW，室外地埋孔308个，孔深150m；网球酒店供热制冷服务面积5447 ㎡，冷负荷564kW，热负荷503kW，能源站设置地源热泵机组2台，系统制冷能力624kW，供热652kW，室外地埋孔84个，孔深150m；游客服务中心总供热制冷服务面积7449㎡，其中游客服务中心南区设置地源热泵机组2台，系统制冷能力197kW，供热207.4kW，室外地埋孔32个，孔深150m，游客服务中心北区、东区和西区能源站配置相同，均设置地源热泵机组2台，系统制冷能力168.8kW，供热170.6kW，室外地埋孔28个，孔深150m；民国院子供热制冷服务面积428 ㎡，能源站设置地源热泵机组2台，系统制冷能力58.6kW，供热60.1kW，室外地埋孔12个，孔深150m。

技术特点及技术适用性：

采用分布式供冷（热）技术

公园内各配套建筑环绕绿心公园而建，西南侧活力汇建筑密集，适合建设集中式能源站，为组团内建筑集中供热供冷。网球酒店距离活力汇组团直线距离400m左右，公园各出入口游客服务中心及民国院子相互之间最短直线距离也在1000m以上，建筑分布分散且距离相对较远，适合建设分散式能源站；因此，各配套建筑冷热源系统设计为“集中（活力汇组团）+分散（网球酒店、游客服务中心、民国院子）”的供能模式。

地源热泵+蓄能技术

项目利用浅层地热能为热泵机组的低位冷热源，使得供能系统具有效率高、能耗低的优点，属于可再生能源利用。

项目为了充分利用峰谷电价差，活力汇项目采用了水蓄能技术。即用电低谷时段（电费较低的时段）将空调系统的能量储存起来，在用电高峰时段（电费较高的时段）将储存的能量释放出来的热力过程。因此蓄冷（热）空调的意义从宏观上来讲，能平衡电网的负荷，充分发挥电站的发电效率；从空调用户的角度来讲，能充分利用不同用电时段的电费差价，节省大量的运行电费。采用蓄冷（热）空调系统可减少空调系统装机容量，同时可利用夜间廉价低谷电储存冷（热）量，满足在电力高峰期的空调负荷需要，节约系统运行成本。

3. 系统配置

根据各配套建筑冷热负荷情况，活力汇、网球酒店采用螺杆式地源热泵机组，游客中心及民国院子采用涡旋式地源热泵机组，机组出力可以满足各配套建筑的冷热负荷需求。夏季供回水温度7/12℃，冬季供回水温度45/40℃。

设备寿命：

机房内相关设备使用寿命20年，地源热泵室外换热系统寿命与主体建筑同寿命。

在系统自控方面，一是采用PLC控制系统，触摸屏显示，采集数据包括循环泵强电柜中循环泵的手自动信号、运行故障信号、变频器运行故障信号、频率输入输出信号，并能通过触摸屏控制循环泵启停。另外需采集供回水温度信号、压力信号、压差信号；二是通过RS-485通讯方式采集和控制机组的运行数据，机组控制分本地/远程控制。本地控制状态下，通过机组触摸屏控制，远程状态下从弱电PLC控制现场PLC所有机组的启停；三是通过RS-485通讯方式采集，原始数据上传至本市可再生能源在线监测平台，也可上传至本地组态软件内；四是在热泵系统主要管道安装温度传感器，在空调侧供水总管道及能源侧总供水管道安装热计量表等，在热泵主机、循环水泵等设备安装电量采集表。实时采集系统运行参数。开发热泵机房监测系统，实现热泵系统的运行数据实时监测，并按照市新能源监管平台的接入标准，定时发送数据至市监管平台。

4. 运行情况

能源消耗种类和数量：系统消耗能源为电。本项目耗电设备主要有地源热泵机组、系统循环水泵等。各能源站系统冬季COP维持在4.1左右。

用能单位为三个经营主体：绿心园林公司游客中心、网球酒店公司主题酒店、北投体育公司活力汇体育场馆，根据办公、酒店、体育等不同使用功能，分别制定运行策略合理保障供能，供能时间详细如下：

项目采用100%纯地源热泵系统，能源消耗全部为绿色电力（根据北投集团“零碳绿心”部署，绿心区域含能源系统全部使用绿电），经过2022、2023两个完整的运行周期（两个供暖季及两个制冷季），供能完全能够满足不同功能使用需求，电力消耗数量详见下表：

三、效益分析

本项目根据《关于印发北京市进一步促进地热两能开发及系统利用实施意见的通知》（京发改规〔2013〕10号）的有关规定，享受政策性补贴626万元，其他资金由北京北投生态环境有限公司自筹解决。该项目的实施在经济、环保、社会方面效益显著。

1. 经济效益

本项目包括办公、体育、酒店及游客中心等多种功能建筑，考虑采用常规能源（市政热力+冷水机组）供能方式，按照北京地区同类型建筑的能耗指标加权平均后，常规供能方式整年供热供冷能耗为13～18kgtce/㎡，但不同建筑能耗差异较大。

本项目选用地源热泵系统方案消耗能源为电力，经初步估算供热供暖和夏季制冷年消耗电力约150.90万kWh，年能耗总量折合标准煤为185.46t标准煤，单位面积能耗指标约5.27kgtce/㎡，可减少能耗折合标准煤550t，节能率约75%，项目节能效果明显。

2. 环保效益

浅层地热能是蕴藏量非常巨大的可再生能源。它可以单独运用，也作为常规能源的补充能源。通过建设热泵系统提取浅层地热能可节省常规能源，可减少包括CO2、NOX在内的污染物排放。与空气源热泵相比，地源热泵可减少40%以上污染物排放，与电供暖相比，可减少70%以上污染物排放。地源热泵机组运行既不消耗也不污染地下水，常态运行时基本不需要锅炉、冷却塔等设施，无需堆放燃料废物场地，项目建设环境效益显著。

经过计算，项目与同等条件全部使用燃气锅炉和分体空调供暖相比，年减少二氧化碳排放1114t、减少氮氧化物排放162.9kg。

3. 社会效益

利用地源热泵系统为建筑提供冬季供暖热源和夏季制冷冷源，节省能耗，减少污染物排放，满足国家能源利用方针，且对于北京市实施清洁空气行动计划具有辅助作用，通过推动本类项目建设，有利于推动清洁能源结构向低碳能源结构转变，带动社会各领域加快形成绿色低碳的生产生活方式，驱动城市绿色发展。