一、項目基本情況

項目名稱：北京城市副中心城市綠心公園配套建筑地源熱泵供熱、供冷系統(tǒng)項目

項目類型：可再生能源供暖（供冷）項目

項目規(guī)模：總建筑面積5萬㎡

總投資：2251.66萬元

所在地能源供應(yīng)消納條件：本項目供能對象為北京城市副中心城市綠心公園配套的活力匯、網(wǎng)球酒店、游客服務(wù)中心、民國院子。

可再生能源資源條件：淺層地?zé)崮?/a>。

本項目采用地源熱泵系統(tǒng)，各單體項目地源熱泵裝機(jī)100%。

二、技術(shù)路線及工藝流程

1. 負(fù)荷情況

北京城市副中心城市綠心公園配套建筑總建筑面積5萬㎡，供熱制冷服務(wù)面積32595㎡，其中活力匯供熱制冷服務(wù)面積19213 ㎡，冷負(fù)荷2320kW，熱負(fù)荷2060kW；網(wǎng)球酒店供熱制冷服務(wù)面積5447 ㎡，冷負(fù)荷564kW，熱負(fù)荷503kW；游客服務(wù)中心總供熱制冷服務(wù)面積7449 ㎡，其中游客服務(wù)中心南區(qū)面積2030 ㎡，冷負(fù)荷193kW，熱負(fù)荷154.4kW，游客服務(wù)中心北區(qū)面積1864 ㎡，冷負(fù)荷180kW，熱負(fù)荷150kW，東區(qū)面積1766 ㎡，冷負(fù)荷188kW，熱負(fù)荷130kW，和西區(qū)面積1789 ㎡，冷負(fù)荷163kW，熱負(fù)荷105kW；民國院子供熱制冷服務(wù)面積428 ㎡，冷負(fù)荷57kW，熱負(fù)荷51kW。

建筑末端采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，冬季供熱（45/40℃）夏季供冷溫度為（7/12℃）。

2. 技術(shù)路線

技術(shù)思路：

北京城市副中心城市綠心公園配套建筑，活力匯供熱制冷服務(wù)面積19213 ㎡，冷負(fù)荷2320kW，熱負(fù)荷2060kW，能源站設(shè)置地源熱泵機(jī)組3臺和水蓄能裝置，系統(tǒng)制冷能力2448kW，供熱 2163kW，室外地埋孔308個，孔深150m；網(wǎng)球酒店供熱制冷服務(wù)面積5447 ㎡，冷負(fù)荷564kW，熱負(fù)荷503kW，能源站設(shè)置地源熱泵機(jī)組2臺，系統(tǒng)制冷能力624kW，供熱652kW，室外地埋孔84個，孔深150m；游客服務(wù)中心總供熱制冷服務(wù)面積7449㎡，其中游客服務(wù)中心南區(qū)設(shè)置地源熱泵機(jī)組2臺，系統(tǒng)制冷能力197kW，供熱207.4kW，室外地埋孔32個，孔深150m，游客服務(wù)中心北區(qū)、東區(qū)和西區(qū)能源站配置相同，均設(shè)置地源熱泵機(jī)組2臺，系統(tǒng)制冷能力168.8kW，供熱170.6kW，室外地埋孔28個，孔深150m；民國院子供熱制冷服務(wù)面積428 ㎡，能源站設(shè)置地源熱泵機(jī)組2臺，系統(tǒng)制冷能力58.6kW，供熱60.1kW，室外地埋孔12個，孔深150m。

技術(shù)特點(diǎn)及技術(shù)適用性：

采用分布式供冷（熱）技術(shù)

公園內(nèi)各配套建筑環(huán)繞綠心公園而建，西南側(cè)活力匯建筑密集，適合建設(shè)集中式能源站，為組團(tuán)內(nèi)建筑集中供熱供冷。網(wǎng)球酒店距離活力匯組團(tuán)直線距離400m左右，公園各出入口游客服務(wù)中心及民國院子相互之間最短直線距離也在1000m以上，建筑分布分散且距離相對較遠(yuǎn)，適合建設(shè)分散式能源站；因此，各配套建筑冷熱源系統(tǒng)設(shè)計為“集中（活力匯組團(tuán)）+分散（網(wǎng)球酒店、游客服務(wù)中心、民國院子）”的供能模式。

地源熱泵+蓄能技術(shù)

項目利用淺層地?zé)崮?/a>為熱泵機(jī)組的低位冷熱源，使得供能系統(tǒng)具有效率高、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，屬于可再生能源利用。

項目為了充分利用峰谷電價差，活力匯項目采用了水蓄能技術(shù)。即用電低谷時段（電費(fèi)較低的時段）將空調(diào)系統(tǒng)的能量儲存起來，在用電高峰時段（電費(fèi)較高的時段）將儲存的能量釋放出來的熱力過程。因此蓄冷（熱）空調(diào)的意義從宏觀上來講，能平衡電網(wǎng)的負(fù)荷，充分發(fā)揮電站的發(fā)電效率；從空調(diào)用戶的角度來講，能充分利用不同用電時段的電費(fèi)差價，節(jié)省大量的運(yùn)行電費(fèi)。采用蓄冷（熱）空調(diào)系統(tǒng)可減少空調(diào)系統(tǒng)裝機(jī)容量，同時可利用夜間廉價低谷電儲存冷（熱）量，滿足在電力高峰期的空調(diào)負(fù)荷需要，節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行成本。

3. 系統(tǒng)配置

根據(jù)各配套建筑冷熱負(fù)荷情況，活力匯、網(wǎng)球酒店采用螺桿式地源熱泵機(jī)組，游客中心及民國院子采用渦旋式地源熱泵機(jī)組，機(jī)組出力可以滿足各配套建筑的冷熱負(fù)荷需求。夏季供回水溫度7/12℃，冬季供回水溫度45/40℃。

設(shè)備壽命：

機(jī)房內(nèi)相關(guān)設(shè)備使用壽命20年，地源熱泵室外換熱系統(tǒng)壽命與主體建筑同壽命。

在系統(tǒng)自控方面，一是采用PLC控制系統(tǒng)，觸摸屏顯示，采集數(shù)據(jù)包括循環(huán)泵強(qiáng)電柜中循環(huán)泵的手自動信號、運(yùn)行故障信號、變頻器運(yùn)行故障信號、頻率輸入輸出信號，并能通過觸摸屏控制循環(huán)泵啟停。另外需采集供回水溫度信號、壓力信號、壓差信號；二是通過RS-485通訊方式采集和控制機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，機(jī)組控制分本地/遠(yuǎn)程控制。本地控制狀態(tài)下，通過機(jī)組觸摸屏控制，遠(yuǎn)程狀態(tài)下從弱電PLC控制現(xiàn)場PLC所有機(jī)組的啟停；三是通過RS-485通訊方式采集，原始數(shù)據(jù)上傳至本市可再生能源在線監(jiān)測平臺，也可上傳至本地組態(tài)軟件內(nèi)；四是在熱泵系統(tǒng)主要管道安裝溫度傳感器，在空調(diào)側(cè)供水總管道及能源側(cè)總供水管道安裝熱計量表等，在熱泵主機(jī)、循環(huán)水泵等設(shè)備安裝電量采集表。實時采集系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。開發(fā)熱泵機(jī)房監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，并按照市新能源監(jiān)管平臺的接入標(biāo)準(zhǔn)，定時發(fā)送數(shù)據(jù)至市監(jiān)管平臺。

4. 運(yùn)行情況

能源消耗種類和數(shù)量：系統(tǒng)消耗能源為電。本項目耗電設(shè)備主要有地源熱泵機(jī)組、系統(tǒng)循環(huán)水泵等。各能源站系統(tǒng)冬季COP維持在4.1左右。

用能單位為三個經(jīng)營主體：綠心園林公司游客中心、網(wǎng)球酒店公司主題酒店、北投體育公司活力匯體育場館，根據(jù)辦公、酒店、體育等不同使用功能，分別制定運(yùn)行策略合理保障供能，供能時間詳細(xì)如下：

項目采用100%純地源熱泵系統(tǒng)，能源消耗全部為綠色電力（根據(jù)北投集團(tuán)“零碳綠心”部署，綠心區(qū)域含能源系統(tǒng)全部使用綠電），經(jīng)過2022、2023兩個完整的運(yùn)行周期（兩個供暖季及兩個制冷季），供能完全能夠滿足不同功能使用需求，電力消耗數(shù)量詳見下表：

三、效益分析

本項目根據(jù)《關(guān)于印發(fā)北京市進(jìn)一步促進(jìn)地?zé)?/a>兩能開發(fā)及系統(tǒng)利用實施意見的通知》（京發(fā)改規(guī)〔2013〕10號）的有關(guān)規(guī)定，享受政策性補(bǔ)貼626萬元，其他資金由北京北投生態(tài)環(huán)境有限公司自籌解決。該項目的實施在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會方面效益顯著。

1. 經(jīng)濟(jì)效益

本項目包括辦公、體育、酒店及游客中心等多種功能建筑，考慮采用常規(guī)能源（市政熱力+冷水機(jī)組）供能方式，按照北京地區(qū)同類型建筑的能耗指標(biāo)加權(quán)平均后，常規(guī)供能方式整年供熱供冷能耗為13～18kgtce/㎡，但不同建筑能耗差異較大。

本項目選用地源熱泵系統(tǒng)方案消耗能源為電力，經(jīng)初步估算供熱供暖和夏季制冷年消耗電力約150.90萬kWh，年能耗總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤為185.46t標(biāo)準(zhǔn)煤，單位面積能耗指標(biāo)約5.27kgtce/㎡，可減少能耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤550t，節(jié)能率約75%，項目節(jié)能效果明顯。

2. 環(huán)保效益

淺層地?zé)?/a>能是蘊(yùn)藏量非常巨大的可再生能源。它可以單獨(dú)運(yùn)用，也作為常規(guī)能源的補(bǔ)充能源。通過建設(shè)熱泵系統(tǒng)提取淺層地?zé)?/a>能可節(jié)省常規(guī)能源，可減少包括CO2、NOX在內(nèi)的污染物排放。與空氣源熱泵相比，地源熱泵可減少40%以上污染物排放，與電供暖相比，可減少70%以上污染物排放。地源熱泵機(jī)組運(yùn)行既不消耗也不污染地下水，常態(tài)運(yùn)行時基本不需要鍋爐、冷卻塔等設(shè)施，無需堆放燃料廢物場地，項目建設(shè)環(huán)境效益顯著。

經(jīng)過計算，項目與同等條件全部使用燃?xì)忮仩t和分體空調(diào)供暖相比，年減少二氧化碳排放1114t、減少氮氧化物排放162.9kg。

3. 社會效益

利用地源熱泵系統(tǒng)為建筑提供冬季供暖熱源和夏季制冷冷源，節(jié)省能耗，減少污染物排放，滿足國家能源利用方針，且對于北京市實施清潔空氣行動計劃具有輔助作用，通過推動本類項目建設(shè)，有利于推動清潔能源結(jié)構(gòu)向低碳能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，帶動社會各領(lǐng)域加快形成綠色低碳的生產(chǎn)生活方式，驅(qū)動城市綠色發(fā)展。