青岛美术学校位于开发区青岛国际生态智慧城，柳花泊地块。从地理位置来看，在珠宋路以西，淮河路以北，西侧为规划的柳花泊5号线，北侧为规划道路。据介绍，青岛美术学校占地面积175334平方米，规划总建筑面积约14万平方米，其中一期工程建筑面积约11万平方米，二期工程建筑面积约3万平方米。拟新建校舍包括教学楼、科技楼、办公楼、艺术楼、美术馆、学生宿舍、食堂、体育馆、游泳馆、地下停车场等。
山东省青岛市美术学校项目为青岛市“千万平米”社会事业公共设施教育项目，该项目位于珠宋路以西、淮河西路以北，项目用地面积263亩，建筑面积10.5万平米，共分教学楼、科技楼、美术馆、体育馆、宿舍楼、图书馆等13个单体建筑。
拟对该项目空调冷热源进行设计。
(1)、《空气调节设计手册》（第二版）
(2)、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）
(3)、《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)
(4)、《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)（2009版）
(5)、建设单位对建筑的目的功能要求
(6)、业主提供的建筑资料
室外设计参数
|
夏季 |
冬季 |
||
|
空调计算干球温度(℃) |
29 |
空调计算干球温度(℃) |
-9 |
|
空调计算湿球温度(℃) |
26 |
采暖计算干球温度(℃) |
-6 |
|
空调计算日平均温度(℃) |
23.0 |
通风计算干球温度（℃） |
1 |
|
通风计算干球温度（℃） |
29.0 |
空调计算相对湿度（%） |
80.0 |
|
平均风速（m/s） |
5.7 |
平均风速（m/s） |
4.9 |
|
大气压力（KPa） |
96.32 |
大气压力（KPa） |
94.77 |
室内设计参数
| 夏季 | 冬季 | |
| 温度(℃) | 26±2 | 20±2 |
| 相对湿度(%) | 40～60 | 30～50 |
| 空气流速(m/s) | 0.15～0.3 | 0.15～0.3 |
夏季空调制冷：负荷侧供回水温度：7/12℃；
冬季空调供暖：负荷侧供回水温度：45/40℃。
末端系统形式
末端形式：冬夏季均采用风机盘管+新风系统，夏季通过风机盘管系统为建筑提供冷量，冬季通过风机盘管系统为建筑提供热量；对于高大空间，冬季采用地板辐射采暖形式供暖。
对于公共建筑，新风系统采用全热交换器为建筑提供新风，回收能量按照60%考虑。
根据所甲方提供设计方案，空调冷热负荷如下表所示。
|
序号 |
名称 |
建筑面积 |
总冷负荷 |
总热负荷 |
|
（万m2） |
（MW） |
（MW） |
||
|
1 |
美术学校 |
10.5 |
6300 |
5250 |
注：负荷计算是方案设计的基础数据，其大小直接关系到项目的初投资及后期的节能运行。因此，需要针对单体建筑进行详细的逐时冷热负荷计算，并充分考虑整个项目的同时使用系数、以及寒暑假对学校空调负荷的影响，最终合理选择机组的台数及大小，以期达到项目初投资最小、节能运行最显著的目的。
方案一：污水源+地源热泵系统
污水源热泵的主要工作原理是借助污水源热泵压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来，为用户供热，夏季则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，达到制冷的效果。其能量流动是利用热泵机组所消耗能量（电能）吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源，而起所消耗能量作用的是使介质压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。
污水源热泵系统由通过水源水管路和冷热水管路的水源系统、热泵系统、末端系统等部分相连接组成。根据原生污水是否直接进热泵机组蒸发器或者冷凝器可以将该系统分为直接利用和间接利用两种方式。直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后输送到采暖空调建筑物；间接利用方式是指污水先通过热交换器进行热交换后，再把污水中的热量通过热泵进行回收输送到采暖空调建筑物。
方案二：离心式冷水机组+燃气锅炉+地源热泵
采用该种方式，技术成熟，冬季能耗较大，需单独设计燃气锅炉房。系统方案设计需注意以下几点设计事项，以充分降低运行费用。
(1)地源热泵可按照50%热负荷进行设计，可降低初投资，并起到过渡季节或冬季热负荷较低时期的供热调节作用。当夏季制冷峰值负荷时，可采用地源热泵系统进行调峰运行，调峰运行工况时，地源工况优于传统离心式冷水机组，可进一步降低运行费用。
(2)夏季选择离心式冷水机组和冷却塔制取7/12℃冷冻水，非峰值制冷期，系统能效比高。
(3)可结合冰蓄冷或水蓄冷装置，空调冷冻水系统设计采用8℃供回水温差，降低水泵输送能耗，并充分利用峰谷平电价差，以降低运行费用；
冬季采用燃气锅炉提供空调热水，供回水温度60/50℃。过渡季节或冬季热负荷较低时，采用地源热泵系统进行供热调节。
方案三：多联机系统
多联机中央空调是户用中央空调的一个类型，俗称”一拖多”，指的是一台室外机通过配管连接两台或两台以上室内机，室外侧采用风冷换热形式、室内侧采用直接蒸发换热形式的一次制冷剂空调系统。
(1)控制先进，运行可靠。
(2)寒冷地区多联机配置需按照冬季负荷进行校核，装机量加大，初投资增多，且冬季存在融霜现象，能耗较大；
(3)机组适应性好，制冷制热温度范围宽。
(4)设计自由度高，安装和计费方便。
(5)多联机室内外均为铜管连接，初投资较高。它可实现各室内机的集中管理，采用网络控制。可单独启动一台室内机运行，也可多台室内机同时启动，控制灵活。
(6)多联机空调室外机需放置于楼顶或地面，有可能影响室外环境布置。且对于高层或超高层建筑，需设置中间设备层，放置室外机，并设置百叶窗，通过风管将机组进出口气流引出室外，以保证机组对流换热效果。
(7)长配管、高落差。多联机空调可实现超长配管125米安装，与室内机落差可做到50米；两个室内机之间的落差可做到30米。
方案四：风冷热泵+集中供热
采用该方案，可充分利用市政集中供热为建筑提供热源，并在夏季借助风冷热泵系统为建筑提供冷源，风冷热泵为水-风系统，末端为水系统，可与风机盘管及地暖系统相结合。
（1）采用该方案有如下特点：
（2）该采用市政集中供热，需要缴纳市政配套费，且对于公共建筑，配套费用接至建筑红线，红线内的换热站及园区供热管网、末端装置均由开发商自行投资实施。
（3）夏季采用风冷热泵机组进行制冷，系统能效比可达到3.0以上。
（4）在过渡季节，可利用风冷热泵进行辅助供热。
（5）冬夏需要在建筑物总入户管上切换季节转换阀门，需要物业管理人员进行实施，操作方便。
（6）采用该方案，需要制定风冷热泵的位置，风冷热泵需放置于楼顶或地面，有可能影响室外环境布置。其主机与多联机相似。
（7）风冷热泵可以根据建筑单体灵活布置，夏季运行可根据供回水温度进行台数控制、负荷调节控制灵活。冬季集中供热由供热公司统一管理收费。
（8）单体建筑需要设置独立的泵房。
（9）冬季采用集中供热时，需要将风冷热泵室外机组内部水防空，以免冻裂。
|
方案名称 |
方案一：地源热泵+污水源中央空调 |
方案二：离心式冷水机组+燃气锅炉+地源热泵 |
方案三：多联机系统 |
方案四：风冷热泵+集中供热 |
|
冷热源形式 |
土壤源+污水源 |
冷水机组+燃气锅炉+地源热泵 |
空气源 |
空气源 |
|
有无室外机 |
无 |
冷却塔 |
多联室外机模块 |
室外机模块 |
|
室外天气影响 |
水地源热泵系统运行不受室外天气影响 |
冷却塔存在热岛效应；夏季高温峰值运行时， 结合地源热泵工况，提高系统能效 |
夏季高温时，多联机制冷效率下降；冬季低温时，制热效率下降，需增加除霜模式及辅助电加热 |
夏季高温时，制冷效率下降；冬季，采用集中供热 |
|
控制系统 |
集中控制，可做到无人值守 |
冷水机组集中控制，可做到无人值守 燃气锅炉房需独立设置 |
集中控制，可做到无人值守 |
集中控制，可做到无人值守 |
|
噪音问题 |
机组集中于机房内，室内噪声低 |
存在噪声隐患，室外冷却塔有噪音 |
多联机组在室外，噪声较大 |
热泵机组在室外，噪声较大 |
|
安装空间 |
室内水系统，占用空间不大，但有安装坡度要求 |
需室外放置冷却塔， 室内水系统，占用空间不大，有安装坡度要求 |
室内氟系统，吊顶空间要求低， 安全防护要求高 |
室内水系统，占用空间不大，有安装坡度要求 |
|
使用寿命 |
地埋管系统使用寿命50年，污水源侧设备材料采用耐腐蚀材料，机组使用寿命一般为15～20年 |
冷水机组位于机房内，一般为15年， |
多联机组位于室外，风吹雨淋，影响使用寿命 |
热泵机组位于室外，风吹雨淋，影响使用寿命 |
|
初投资估算(元/m2) |
380～450 |
350～400 |
380～430 |
350～380 |
|
空调全年运行费用估算(元/m2) |
25～35 |
40～45 |
50～55 |
55～60 |
|
维护管理方面 |
维护管理复杂，单台主机维修时，系统制冷量减少，但不影响整体使用 |
维护管理复杂；系统维修时不影响整个建筑物空调使用 |
维护管理成本较高，主机维修时，影响 该部分空调区域使用 |
维护管理复杂，单台主机维修时，系统制冷量减少，但不影响整体使用 |
|
节能政策 |
可申请政府节能补贴 |
可申请政府节能补贴 |
无 |
无 |