一、項目基本情況
用友軟件園位于中關村永豐產業基地西南端，東臨永豐路，南面是永豐南環路，西靠西濱河路，北與北清路接壤。用友軟件園總建筑面積約47.3萬平方米。分兩期建設，一期建筑面積18.5萬平方米，已經建設完畢，二期建筑面積28.8萬平方米。一期空調系統采用了地源熱泵+冰蓄冷技術，冬季燃氣鍋爐調峰，夏季冷水機組調峰；為了進一步降低系統的初投資和運行費用，二期空調系統在一期的基礎上做了多項優化，仍然為復合式系統，采用了地源熱泵+水蓄冷、熱，逆流風機盤管，大溫差供水，二級泵等。
二、設計思路
用友軟件園的建設目標為國際一流的生態環保軟件園。建筑物的冷、暖空調系統是園區的重要設施之一，也是影響園區生態環境的重要因素。所以清潔、低耗能源是軟件園規劃的需求。熱泵技術與蓄能技術強強聯合，既可利用熱泵技術同時滿足制冷和采暖的特性，又可采用蓄能技術進行電網的削峰填谷，既使用戶使用到了廉價的采暖、空調方式，又解決了污染問題，還為電網的晝夜平衡做出了貢獻，可以大幅度降低空調系統日間電力高峰時期的用電負荷。
因此，本系統采用熱泵技術和蓄能技術相結合的方式，使得該系統不但具有削峰填谷的功能，還可以一機三用（三工況熱泵機組制熱工況、制冷工況和制冰工況），使用清潔的電能和地下免費的可再生能源，既為系統提供了穩定的冷、熱源，又解決了燃煤的污染問題和燃油、燃氣的高能耗問題。不但符合國家的環保政策，也符合用戶的根本利益。
系統主要設備包括：三工況熱泵機組、燃氣鍋爐、水冷離心式冷水機組、蓄冰設備，冷卻塔、板式換熱器和屏蔽泵等等，系統設計時，從系統功能出發相同功能不同設備間互為補充，夏季由冷卻塔和地下土壤換熱器互為備用，冬季由燃氣鍋爐和熱泵機組互為備用，從而保障了系統的安全性和可靠性。
三、系統設計方案
根據軟件園冬季空調設計熱負荷總量13391kW，按照復合式系統的設計思路和設計原則，以一期規劃冬季設計日最高熱負荷的60％為標準，選用法國CIAT三工況地源熱泵機組4臺，單臺機組制熱量為1676 kW，同時選用4臺燃氣鍋爐，單臺制熱量2100kW，即可滿足設計日熱負荷的調峰要求。地源熱泵機組通過土壤換熱器循環液系統，從土壤中得到低品位的熱能。
夏季設計最大冷負荷為15784kW（4489RT）。整個軟件園存在建筑形式多樣、使用功能各異、機房設備運行散發大量熱能等因素，空調冷負荷比較復雜。各時段負荷分布如下圖所示：
根據上述負荷分布圖可以看出本項目的冷負荷結構：負荷主要集中在8:00—21:00，13小時運行期間電力高峰段為6小時，電力平段為7小時。從總體上看全天負荷存在極其明顯的變化，空調系統相當適宜設計成蓄冷系統。
根據本項目特點，為節省初投資，本項目冰蓄冷系統的方式選用負荷均衡的部分蓄冰，由于夜間有部分供冷負荷，故單獨設置機載冷機（離心式冷水機組）。冰蓄冷系統采用溫差可以較大的主機上游的串聯系統，同時蓄冰設備選用法國CIAT生產的冰球蓄冰裝置。由于乙二醇水溶液的溫度較低，可以保證板式換熱器為系統提供5℃出水的同時有較高的效率和較低的初投資。在典型設計日空調冷負荷由三工況熱泵機組、機載冷機和蓄冰設備共同承擔，非典型設計日通過優化控制來滿足冷負荷需求并將系統耗電量降低到最小。
該系統三工況熱泵機組與蓄冰設備聯合供冷時，乙二醇溶液首先經過熱泵機組在空調工況下降溫以保持較高效的工作，再經冰槽的冷卻使乙二醇溶液的溫度進一步降低，這樣板式換熱器的進出口處乙二醇溶液的可以達到較大的溫差，從而使在相同的負荷條件下，串聯系統乙二醇溶液的流量較小，因此在相同的條件時串聯系統的乙二醇循環泵小于并聯系統，使串聯系統的設備投資和運行費用都優于并聯系統。而且串聯方式管路簡單運行可靠。
四、主要設備配置
根據以上軟件園夏季供冷需求的實際情況，由離心式冷水機組承擔基載負荷，聯合三工況熱泵機組和蓄冰設備實現夏季空調供冷，配置2臺美國McQuay公司生產的離心式冷水機組WSC126MBGN2F/E4212/C4212，單臺制冷量為1200RT，由與之配套獨立設置的冷卻塔系統散熱；配置4臺法國CIAT公司生產的三工況LWP4200型三工況熱泵機組+蓄冰設備，承擔主力制冷負荷，三工況熱泵機組夜間蓄冰，日間以空調工況與蓄冰設備聯合供冷，該部分空調冷卻散熱熱能，通過地下土壤換熱器循環液系統，傳輸到地下，由地下水的徑向流動和地層熱傳導散熱，配置440m3法國CIAT公司生產的AC.00型高效蓄冷球，總蓄冷量為7040RTH。
五、土壤換熱器系統
土壤換熱器采用地下埋管（即埋置地下熱交換器）的方式來實現，埋管方式多種多樣。目前普遍采用的有垂直埋管和水平埋管兩種基本的配置形式（如圖所示）。
水平埋管是在淺層土壤中挖溝渠，將HDPE管水平的埋置于溝渠中，并填埋的施工工藝。垂直埋管是在地層中垂直鉆孔，然后將地下熱交換器（HDPE管）以一定的方式置于孔中，并在孔中注入填充材料的施工工藝。
地下熱交換器型式和結構的選取應根據實際工程以及給定的建筑場地條件來確定。水平埋管占地面積較垂直埋管大，效率較垂直埋管低。
六、系統經濟技術分析
系統總投資約為：￥5000萬，合每平方米造價為：270元/m2。
北京市建筑的空調供冷期為140天（從6月初到10月中）來計算，地源熱泵冰蓄冷空調系統每年夏季空調運行電費約為261.5萬元。
運行電費匯總見下表：
北京市建筑的冬季采暖期為120天（從11月中到次年3月中）來計算，水源熱泵系統每年冬季采暖運行電費約為323.3萬元。
運行電費匯總見下表：
七、存在的問題和建議
通過以上的計算及分析，本項目全年空調、采暖運行費用約為585萬元，合32元每平方米，可以看出采用地源熱泵冰蓄冷空調系統較其他任何系統在初投資和運行費用上都有相當的優勢；另外，地源熱泵冰蓄冷系統具有高效節能、環保清潔、安全、穩定、便于管理、節省占地空間以及舒適等優點，也是其它空調系統所無法比擬的。
本項目的能源利用系統設計中還存在一些不足的地方，如：沒有將太陽能這種清潔且廉價的能源形式有機地利用；在一期冬季空調系統中沒有應用蓄熱技術，這樣冬季空調系統的運行費用會偏高一些等等。
