项目名称：冬奥会金隅八达岭温泉酒店
项目地点：北京延庆
总建筑面积：20万㎡
温泉戏水面积：4800㎡
项目信息：北京八达岭温泉度假村占地300亩，平静而秀美的妫水河横穿于此，3万平米的草坪绿茵如毡，并与占地500亩的江水泉湿地公园相连，远山近水的环绕，使空气中负氧离子含量高达6800个/每立方米。温泉水源自地下2000米深处，出水温度54摄氏度，水质优良，富含人体所需的氟、硫、铁、硅等多种矿物质及微量元素，具有特殊的保健和美肤功效。6000平方米独具特色的温泉SPA乐园， 拥有32个室内外温泉泡池。 度假村还拥有二十余个不同规模的会议室和多功能厅及先进的同声传译等会议设备，可接待国内外专业会议同时康乐中心设有网球、羽毛球、乒乓球、沙滩排球、真人CS、KTV、游泳、垂钓、溜冰、划船等多种休闲娱乐项目。
设计方向及原则
1）按照建设方提供资料并结合地热开发利用方案要求，进行方案设计，同时便于管理，调节，尽量减少投资和运行费用。
2）供热系统设计，实现泵站系统自动控制，采用集中监控显示，同时具备相应的报警功能。
3）利用热泵相关技术，实现地热梯级利用。通过多级次地从地热水中提取热能，使热能得到充分利用，降低地热尾水温度，提高资源利用率。
4）为节约能源，系统循环水以质调节为主，并配置变频泵，进行一定的量调节。
5）为充分利用地热能，将地热直接利用部分的热负荷作为基本负荷，满足建筑物初寒期与末寒期的负荷要求。对严寒期热负荷不足部分，在地热系统中配置调峰热源（采用水源热泵或燃气吸收式热泵），专门在严寒期启动调峰，补充热源不足，达到充分利用地热资源的目的。
设计理念
1）该工程设计指导思想为安全可靠，经济合理，方便管理，环保节能。
2）在能源利用方面，根据现有可用的能源状况，以地热水资源的综合利用为主，采用梯级利用方式，最大限度的降低地热水的尾水温度。由此，建立一套技术成熟、建筑配套能源利用系统先进、建设成本和运行成本低廉、操作方便、自动化程度高的建筑能源使用系统，是本项目的建设目标。
3）在现有可采地热资源基础上，按照统一规划、合理布局、灌采结合、保护资源的原则，整合老资源，开发新资源。
4）地热水多元梯级综合利用模式中包括低温辐射采暖技术、热泵技术、新型板式换热技术和地热水回灌等新技术。根据地热水的水量、温度、供暖负荷、用水负荷和现场具体条件，因地制宜、合理地确定方案，多种采暖方式可以并存，也可以串联或并串联交叉形成梯级采暖。应用自控技术及其他技术手段最大限度地利用热能，尽可能降低尾水温度和减少尾水排放。
系统设计
换热器直接换热系统
潜水泵自地热井中抽取68℃的地热水送入锰砂过滤器，地热水经过锰砂过滤器处理后，部分68℃地热水由回灌加压泵加压（另一部分68℃地热水直接进入温泉供水系统）分别送入第一级换热系统的板式换热器1、2的一次侧进水口，在换热器中放热降温至40℃后自板式换热器1、2的一次侧出水口排出，部分地热水进入第二级换热系统水源热泵间接换热系统（另一部分与68℃地热水混合进入温泉供水系统）;在水源热泵间接换热系统中，地热水在板式换热器3、4放热降温至12℃后自换热器2的一次侧出水口排出，同时系统循环水经过循环泵加压后一部分进入换热器直接换热系统（另一部分进入水源热泵间接换热系统），在直接换热系统中系统循环水通过与地热水直接换热，吸热升温达到设计温度50℃后直接供给末端用户，在末端系统中系统循环水放热降温后再次经过循环泵加压继续吸热升温，如此循环。
（2）水源热泵间接换热系统
在第一级换热系统中的地热水经过换热降温至40℃后进入水源热泵间接换热系统的板式换热器3、4的一次侧进水口，在换热器中放热降温后直接排放，中间侧循环水在板式换热器3、4中与地热水换热吸热升温，直至达到设计温度15℃后经过中间侧循环泵加压送入水源热泵机组蒸发器，在蒸发器中放热降温至7℃之后再次回到板式换热器3、4，继续吸热升温，如此循环。水源热泵机组做功将蒸发器吸收的热量经冷凝器传递给末端系统循环水。末端系统循环水经系统循环泵加压送入水源热泵机组，在水源热泵机组冷凝器中加热升温至43℃后与第一、二级换热系统循环水混合45℃后直接供给系统末端，在系统用户末端放热降温以后再次返回水源热泵机组继续吸热升温，如此循环。
设备选型配置
供热系统现场设备配置：
1. 水源热泵机组3台，单台制热量644KW，冬季作为采暖热水使用，总制热量1932KW。
2. 燃气锅炉2台，单台额定蒸发量4t/h，单台制热量2800KW，全年提供蒸汽热媒，总制热量5600KW。
3. 地热水直接利用板换换热制热量：80*1.163*（63-45）=1674KW。
总制热量为9206KW。
能源中心需再增加1台额定蒸发量4t/h的燃气锅炉。
非采暖季只开启1台锅炉即可满足园区使用。
采暖季需开启2台锅炉，1台备用，保证整个园区的供暖使用。极端天气需满负荷供暖时，3台全开。
梯级利用系统图
运行模式：
生活热水系统：地热水板换预热，由新增的换热机组提升温度。供给左岸及洗衣机房生活热水使用。
热源热水系统：地热水板换预热，由新增的换热机组提升温度。供给皇冠酒店、智选酒店、温泉使用。
采暖系统：水源热泵机组冬季切换为制热模式，与新增的换热机组并联同时采暖，循环泵冬季作为采暖循环泵使用（夏季供冷冬季供暖）。
供冷系统现场设备配置：
1. 能源中心原有2台300t/h开式冷却塔，现新增1台300t/h闭式冷却塔。
2. 原有3台水源热泵机组，标准工况制冷量554kw每台。新增2台螺杆热泵机组，标准工况制冷量607.6kw每台。
运行工况：
夏季制冷：5台机组并联运行，同时制冷，水源热泵机房内的供水循环泵夏季作为冷冻水供水泵使用。
过渡季节制冷：过渡季节仅有皇冠及温泉需要少量制冷，由新增的2台螺杆机组及冷冻水泵运行。
冬季制冷：为保证皇冠酒店及温泉四管制运行，冬季采用闭式冷却塔及新增的冷却水泵组直接供冷。
冷却塔运行模式：
目前机房内共有5台冷水机组为园区供冷。单台冷水机组的出水量为120m³/h。2台运行开启1台300t开式冷却塔，3-4台运行开启2台300t开式冷却塔。由于园区冷却塔为老设备，考虑出水量的折损，如果5台冷水机全开，需同时开启新增的闭式冷却塔。新增冷却塔为变频运行。
地热梯级利用（水源热泵）特点
（1）水源热泵属可再生能源利用技术
水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。所以说，水源热泵利用的清洁的可再生能源的一种技术。
（2）水源热泵运行效率高、费用低、节能
水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃，比冬季室外空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。设计良好的水源热泵机组与电采暖相比，可减少70%以上的电耗。
（3）水源热泵运行稳定可靠
水体的温度一年四季相对稳定，特别是地下水，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵的冷热源。因此，使得热泵机组运行可靠、稳定，也不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。
（4）水源热泵环境效益显著
水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。
5）一机多用，应用范围广
水源热泵系统可供暖、供冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替代锅炉和空调两套装置。特别是对于同时有供暖和供冷要求的建筑物，水源热泵有明显的优点。不仅节省了大量能源，而且减少了设备的初投资。
（6）可利用的水源问题
水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异相当大的。所以在不同地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。能否找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件，且水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。
（7）水层的地理结构问题
对于从地下取水回灌的使用，必须考虑到所用的地质结构，确保可以在经济合理的条件下打井找到合适的水源，同时还应保持用水回灌得以实现。
（8）水源热泵投资的经济性
水源热泵的运行效率较高、费用较低，但与传统的供热供冷方式相比，在不同的需求的条件下，其投资经济性会有所不同。据有关资料介绍通过对水源热泵冷热水机组、空气源热泵、溴化锂直燃机、水冷冷水机组加燃油锅炉四种方案进行经济比较，水源热泵冷热水机组初投资最小。
温泉水梯级利用节能效益
1）计算前提：
1、与燃气锅炉进行比较，燃气锅炉的平均燃烧效率：85%；
2、燃气价格：2.6元/m³；电价：0.68元/kwh；
3、满足用户全年各季节的用热量；
4、冬季运营时间：24h（考虑到全天采暖，并且供暖负荷占比例70%）；夏季、过渡季：16h；
2）计算方法：
1、对两种供热系统的输入能源比较，地热梯级节能系统相比常规燃气锅炉供热系统减少的能量消耗，即为节省的能源费。
2、考虑到实际运营过程中，满热负荷运行时间不可能16h，在计算运行费用时，应考虑满负荷运行当量系数；
水源热泵系统改造
水源热泵系统使用年头长，无法提供额定计算热量，以去年供暖期为例，随时都有故障的风险。
将原有水源热泵更换为全新的高温水源热泵机组，保证机组的制热量。
水源热泵分为两级换热。
第一级将温泉水由40度降低至25度，提取15度温差的热量。
可提取的热量为：80*1.163*15*1.2=1674KW
第二级将温泉水由25度降低至7度，提取18度温差的热量。
可提取的热量为：80*1.163*（25-8）*1.2=1898KW
此方案的优点是：增加水源热泵机组，最大限度的使用地热水换热，运行费用低。解决了原有水源热泵机组故障及出水量不足的问题，运行更加稳定。配置有高温水源热泵，夏季可解决热源供水，可不使用锅炉供热；低温热泵可增加夏季制冷量，保证运行的可靠性，即便是高峰期也不用担心负荷不足的问题。
方案对比
结语
水源热泵机组是高效节能产品。使用可再生低品位能源，节省高品位能源使用量，温度对口，能源梯级利用，合理用能，具有很好的节能效益和社会效益。水源热泵系统可以替代原有的锅炉+制冷机的两套装置系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间。除了节省运行费用以外，运行更加稳定。
