水源热泵机组在供暖系统中的应用
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水源热泵系统的工作原理水源热泵系统是一种利用水源进行热能交换的环保节能系统。
其工作原理是通过水源热泵机组将水中的热能吸收并传递给制冷剂,然后利用制冷剂的汽化和冷凝过程实现室内空调和供暖。
水源热泵系统的工作原理可以分为四个主要步骤:吸热、压缩、冷凝和膨胀。
首先是吸热过程。
水源热泵机组通过水源中的换热器吸收水中的热能。
一般情况下,水源可以是地下水、湖泊、河流等。
当水经过换热器时,热泵机组中的制冷剂与水进行热交换,从而吸收水中的热能。
接下来是压缩过程。
吸收到的热能使制冷剂蒸发,形成高温高压的气体。
这些气体被压缩机压缩,使其温度和压力进一步升高。
这个过程需要消耗一定的电能,但由于水源热泵系统的高效能特点,其能耗相对较低。
然后是冷凝过程。
高温高压的制冷剂通过冷凝器与室内的暖气或热水进行热交换,释放热能。
在这个过程中,制冷剂从气体状态变为液体状态,同时室内的温度得到提高。
最后是膨胀过程。
制冷剂在通过膨胀阀的作用下,压力降低并膨胀,变为低温低压的制冷剂。
此时,制冷剂重新进入吸热器,循环再次进行。
水源热泵系统的工作原理可以通过一个闭合的循环过程来描述。
通过不断循环,热泵系统能够将水源中的热能转化为室内的热能,实现空调和供暖的效果。
与传统的空调和供暖系统相比,水源热泵系统具有高效节能、环保减排的优势。
除了基本的工作原理,水源热泵系统还可以通过一些辅助设备来提高系统的效率。
例如,可以利用太阳能板来加热水源中的水,提高水源的温度,从而减少热泵机组的能耗。
另外,还可以通过地埋管道来增加水源与热泵机组之间的热交换面积,提高系统的热效率。
总的来说,水源热泵系统是一种环保节能的空调和供暖系统。
其工作原理是通过水源热泵机组将水中的热能吸收并传递给制冷剂,然后利用制冷剂的汽化和冷凝过程实现室内空调和供暖。
通过循环过程,水源热泵系统能够高效地利用水源中的热能,具有高效节能、环保减排的优势。
同时,辅助设备的运用可以进一步提高系统的效率。
水源热泵技术应用及实例系统分析水源热泵技术应用及实例系统分析水源热泵技术是一种利用地下水、湖泊或海水等天然水源作为能源的热泵技术。
该技术以水体中的热能为能源,通过制冷剂和换热器的作用,达到热能转换的目的。
水源热泵技术具有高效、环保、节能等特点,广泛应用于家庭、商业和工业等领域。
一、水源热泵技术的应用1.家庭采暖:水源热泵技术可以利用地下水或湖泊等自然水源为能源,通过循环供暖系统实现家庭供暖。
该技术具有低能耗、环保、安全等特点,逐渐取代了传统的燃气、燃油等供暖方式。
2.商业建筑空调:水源热泵技术具有高效、稳定的制冷能力,能够满足商业建筑空调的需求。
通常采用水冷式水源热泵技术,通过地下水或湖泊等自然水源进行换热,提高制冷效率。
3.工业冷却:水源热泵技术在工业领域的应用主要集中在冷却领域。
如钢铁、化工、电力等行业,通过水源热泵技术实现工业冷却,大大节约能源和成本。
二、水源热泵技术实例分析1.家庭采暖实例某小区采用水源热泵技术进行供暖,利用地下水为能源,通过循环供暖系统为住户提供温暖的居住环境。
该项目年初投入使用,一年下来,能源消耗量降低了30%,能耗成本也大大降低了。
同时,该项目还应用了数控智能系统,实现了自动化控制,为用户创造了更加安全、节能、舒适的居住环境。
2.商业建筑空调实例北京一家商场在2019年采用水源热泵技术进行空调升级,并增加了太阳能板等新能源设备。
该商场年总用电量在升级前为800多万度,升级后仅为400多万度,用电量降低了50%以上。
同时,改建后的商场装置了多个智能监测点,能够实时监测商场各区域的温度和湿度,减少冷却能耗,提高了能源利用效率。
3.工业冷却实例浙江温州某电力公司采用水源热泵技术进行空调升级,应用了换热器和冷凝器等新设备,通过地下水为能源,在确保温度合适的前提下,大大降低了能耗成本。
该项目实现了节能、环保、稳定的工业冷却效果,提高了生产效率和环保效益。
三、总结水源热泵技术应用广泛,从家庭采暖、商业建筑空调到工业冷却等领域都有应用。
利用污水源热泵做热源进行城区集中供热的分析张建华济宁鲁兴房地产开发有限公司山东济宁 272000一、前言当前,国家、地方政府推出了许多发展可再生能源的鼓励、奖励政策。
为优化城市冬季供热能源结构,发展可再生能源利用,利用城市污水(中水)集中、量大、便于利用、可节能减排的特点,采用污水源热泵技术,建立热源厂,实现城区的集中供暖/冷,实现零排放、零污染,具有重大意义。
例如济宁市(太白湖新区)污水处理厂(日处理 30万吨污水,中水产量约 10000吨 /小时以上),建立污水源热泵的热源厂,可实现集中供热面积 200万平方米,与其它热源相比,在相同热价的条件下,其年收益可达 2000万元。
利用污水源热泵做热源进行城区集中供热,是可再生能源的利用,在供暖 /冷面积规模同等的情况下,其投资低于传统燃煤集中供热,运行费用低于传统燃煤集中供热(在济宁市工业燃煤的价格条件下)。
二、国内外发展现状 1983年,挪威的第一个城市污水源热泵系统在奥斯陆SkøyenVest投入运行。
如今,污水源热泵技术在北欧国家已经得到大规模应用,技术及规模成熟处于国际领先地位。
我国早在 80年代末就开始关注国外污水源热泵技术的研究与应用进展。
2000年,首例城市污水源热泵系统在北京高碑店污水处理厂成功示范。
此后,北京、秦皇岛、石家庄等地相继建成污水源热泵系统。
在济宁,目前已有多家单位使用水源热泵系统实现冬季供热及夏季制冷。
若直接利用污水处理厂后端中水做源水,所使用的设备及技术与水源热泵系统基本类似。
推广该类热源进行集中供热的条件已经具备。
三、供热规模及技术经济分析( 1)供热规模根据市污水处理厂(太白湖新区)的数据(冬季水温约 13度,每天中水产量约 30万吨),制热后,其供热规模数据:节能建筑供暖面积可以满足 200万㎡以上的集中供热需求。
( 2)与燃煤方式采暖比较的使用成本与收益计算水源热泵通常数据:按投入 1KW电力得到 4KW热量计算 1KW.H( 1度电)即为 3.6MJ。
水源热泵的工作原理水源热泵是一种利用地下水或湖泊水作为热源的热泵系统。
它利用水源中的热能来进行供暖和制冷,是一种高效节能的取暖方式。
水源热泵的工作原理是利用水源中的热能和热泵循环系统来实现热能的转换和利用。
首先,水源热泵利用水源中的热能。
地下水或湖泊水中蕴含着丰富的热能,地下水温度一般稳定在10-20摄氏度之间,湖泊水温度也相对稳定。
通过水泵将地下水或湖泊水抽到水源热泵系统中,利用水源中的热能来进行供暖和制冷。
其次,水源热泵利用热泵循环系统来实现热能的转换和利用。
热泵循环系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等部件。
首先,地下水或湖泊水通过蒸发器中的换热器,将水源中的热能传递给循环介质,使循环介质蒸发成为低温低压的蒸汽。
然后,蒸汽被压缩机压缩成高温高压的蒸汽,释放出的热量被传递给供暖系统。
接着,高温高压的蒸汽通过冷凝器中的换热器,将热量释放到室外环境中,冷凝成为高压液体。
最后,高压液体通过膨胀阀减压,变成低温低压的液体,重新进入蒸发器循环。
水源热泵的工作原理可以用一个简单的循环过程来描述,地下水或湖泊水通过蒸发器中的换热器吸收热能,使循环介质蒸发成为低温低压的蒸汽;蒸汽被压缩机压缩成高温高压的蒸汽,释放出的热量被传递给供暖系统;高温高压的蒸汽通过冷凝器中的换热器,将热量释放到室外环境中,冷凝成为高压液体;高压液体通过膨胀阀减压,变成低温低压的液体,重新进入蒸发器循环。
水源热泵的工作原理实际上是利用热力学的基本原理,通过热能的传递和转换来实现供暖和制冷。
它利用水源中的热能作为热源,通过热泵循环系统将热能转移到供暖系统中,实现了能源的高效利用。
与传统的取暖方式相比,水源热泵具有能源利用率高、环保节能、运行稳定等优点,是一种理想的取暖方式。
总的来说,水源热泵的工作原理是利用水源中的热能和热泵循环系统来实现热能的转换和利用。
它通过热能的传递和转换来实现供暖和制冷,是一种高效节能的取暖方式。
水源热泵的工作原理体现了热力学的基本原理,实现了能源的高效利用,具有重要的实用价值和发展前景。
地下水源热泵的应用及应注意的问题近几年,我国城乡建筑发展迅速,与气候条件接近的发达国家相比,我国居住建筑单位面积供暖能耗为他们的3倍左右。
现在,这些高能耗建筑冬季供暖与夏季空调的使用正日益普遍,解决它们所造成的能源浪费和环境污染问题已成为紧迫的需要。
现在我国禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房。
因此,除了集中供热的形式以外急需发展其它的替代供热方式。
热泵(包括地下水源热泵)就是这样一种可以有效节约能源、减少大气污染和CO排放的供热和空调新技术。
1.基本工作原理地下水源热泵系统的低位热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水,热泵机组冬季从生产井提供的地下水中吸热,提高品位后对建筑物供暖,把低位热源中的热量转移到需要供热和加湿的地方,取热后的地下水通过回灌井回到地下。
夏季,则生产井与回灌井交换,而将室内余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的,另外还可以起到养井的作用。
如果是水质良好的地下水,可以直接进入热泵进行换热,这样的系统我们称为开式环路。
实际工程中更多采用闭式环路形式的热泵循环水系统,即采用板式换热器把地下水和通过热泵的循环水分隔开,以防止地下水中的泥沙和腐蚀性杂质对热泵机组的影响,同时防止对地下水造成污染。
由于较深的地层不会受到大气温度变化的干扰,故能常年保持恒定的温度,远高于冬季的室外空气温度,也低于夏季的室外空气温度,且具有较大的热容量,因此地下水源热泵系统的效率比空气源热泵高,COP值一般在3和4.5之间,并且不存在结霜等问题。
此外,冬季通过热泵吸收大地中的热量提高空气温度后对建筑物供热,同时使大地中的温度降低,即蓄存了冷量,可供夏季使用;夏季通过热泵把建筑物的热量传输给大地,对建筑物降温,同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。
这样,在地下水源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用,进一步提高了系统全年的能源利用效率。
地下水源热泵系统还可以产出生活热水,其水路连接方式大致有四种。
最简单的方式有空调水系统与生活热水水系统完全分开和相关联且井水系统串级连接这两种,但是前者冷凝温差太小,后者也不能解决生活热水用的水源热泵机组停机时空调系统容量减小的问题。
议水源热泵在冬季供暖中的应用摘要:本文首先介绍了水源热泵系统的概念和工作原理,并与常用供暖形式从能源利用角度进行了对比,得出水源热泵技术是利用可再生能源的一种新技术,是理想的供暖供冷系统,应得到大力推广。
随后,详细地描述了水源热泵系统的特点,并介绍了水源热泵在地热供暖中的实际应用,特别介绍水源热泵能有效利用地热尾水,挖掘地温潜能,同时对夏热冬冷地区利用地表水的水源热泵工程做了简单介绍。
关键词:水源热泵;冬季供暖;应用分析1前言21世纪是人类发展史上伟大而进步的时代。
人们在享受技术创造文明的同时,也在承受各种各样的“报复”与惩罚,尤其是人类居住区的环境危机。
如能源短缺、土质及水源劣化、气候变暖、沙尘暴等等。
怎样使技术这把“双刃剑”有益于人类的生存和繁衍,是建筑环境事业在世纪之交面临的严峻挑战。
2水源热泵系统水源热泵空调系统是一种从地表水或地下水中提取热量的高效、节能、环保、再生的供热(冷)系统。
该系统结合成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地质勘察成井技术于一体,在相对稳定的水体温度下高效、稳定、经济地运行。
为用户供热时,水源中央空调主机从水源中提取低品位热能,通过电能驱动的水源热泵送到高温热源,以满足用户供热需求。
为用户供冷时,水源中央空调系统将用户室内的余热通过水源热泵转移到水源水中,以满足用户制冷需求。
2.1水源热泵空调系统的一般性特点(l)节能。
冬季投人1kw电能,可得到4kw左右的热能;夏季投人1kw电能,可得到4kw以上的冷量,能量利用律是电采暖方式的3一4倍以上。
(2)环保。
没有冷却塔、不需要小型锅炉。
不产生像冷却塔常见的“军团菌”、噪音等污染物,也没有像小型锅炉对城市环境产生的大量粉尘,有害气体等污染物。
(3)省地。
省去了锅炉房以及与之配套的煤场和渣场,节省了土地资源。
(4)节水。
以水为源体,吸收或向其释放热量,从而达到供暖或制冷的作用,既不消耗水资源,也不会对环境造成污染。
(5)节资。
水源热泵技术水源热泵技术是一种能以地下水、湖泊、江河、水库等水体作为热源或热污染物的热力源矢量输送介质,充分利用太阳能的技术。
其运行原理是通过地下水循环,将水体中所蕴含的热能迅速地吸收并利用,从而实现空调、供暖、供热以及热水等一系列生活热能的利用。
水源热泵技术的应用非常广泛,不仅可以满足居民生活的用能需求,还可以在工业、农业和商业领域发挥重要作用。
与传统的空调系统相比,水源热泵技术具有高效节能、环保可持续、安全可靠等显著优势。
首先,水源热泵技术的高效节能是其最大的特点之一。
水作为热量介质具有热传导快、传热效率高的特点,可以迅速且有效地吸收地下水体中的热能,将其转换为生活热能供应。
与传统的电力供暖系统相比,水源热泵技术可以节约能源消耗,减少电网压力,实现节能减排的目标。
其次,水源热泵技术具有环保可持续的特点。
传统的能源供应方式主要依赖于化石能源,如煤、石油和天然气等。
而水源热泵技术则是直接利用自然界中存在的水体热能,无需额外消耗化石能源,其运行过程中不会产生二氧化碳等温室气体。
因此,水源热泵技术被视为可替代传统能源供应方式,实现绿色环保发展的重要手段。
此外,水源热泵技术的安全可靠性也值得一提。
由于水体是一种稳定的热源,其温度相对较为恒定,不会受气温波动的影响。
相比之下,地表空气温度呈现较大的季节性变化,会对空调系统的运行效果产生一定的影响。
因此,水源热泵技术可以提供更加稳定、可靠的热能供应,保证了用户的用能需求。
在实际应用中,水源热泵技术还面临一些挑战和限制。
首先,水源热泵技术需要充足的水源供应,对水体的温度、水量、水质等都有一定要求。
其次,水源热泵技术的初期投资较高,需要进行水源的调查、评估和规划,同时还需要进行系统的设计、选型以及施工等一系列工作。
此外,水源热泵技术的运行维护要求较高,需要专业化的技术团队进行周期性的检查和维护。
总的来说,水源热泵技术作为一种高效节能、环保可持续、安全可靠的能源利用方式,在当前能源转型和绿色发展的背景下具有巨大的潜力和市场空间。
兰州地区污水源热泵供热系统应用与经济性分析摘要:本文项目选定污水源作为热源,配以燃气锅炉房为调峰热源;将污水源热泵系统对比了燃油锅炉、燃煤锅炉、燃气锅炉、电锅炉四种传统的供热系统,对此五种系统进行了分项评价,得出了污水源热泵系统的节能性和经济性。
关键词:污水源热泵;调峰热源;节能性;经济性0引言暖通行业发展的今天,由于能源结构的调整和环保政策的加强,开发和使用新型能源已经成为行业发展的首要责任与使命。
在各国学者不断的探索中,热泵技术应运而生并逐渐成熟。
污水源热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量(如电能)将吸取的全部热能(即电能+吸收的污水源热能)一起排输至高温热源的一种能量提升装置[1]。
1.项目简介兰州某污水处理厂每天排放大量的低位热能,经提取后可用于集中供热。
现有需要供热面积150.93万m2,兰州地区采用综合采暖热指标为45w/m2;最大(设计)热负荷67.92mw;整个采暖季的总耗热量可以计算为570443.18gj/a。
污水小时最低流量为6666.7t/h,污水温度为13,污水提取温差为5。
单位时间从污水中吸收的热量,热泵的实际制热系数。
热泵机组的总供热能力,加入调峰比例为的调峰辅助热源联合运行满足冬季既定供热面积的采暖需求。
2.污水源热泵供热系统节能性评价污水源热泵技术从清洁能源角度来说,是一种很理想的低温热源。
热泵虽然有大于1的供热系数,但是仅以此来判断热泵的节能性是不够的,为此,提出用能源利用系数来评价热泵的节能效果。
本文主要针对兰州市进行供暖设计,故考察一次利用率时主要考虑冬季制热的工况[2-3]。
定义:能源一次利用率(primary energy ratio),简称per;表征方案技术的节能性与环保性,即单位制热/冷量所消耗的一次能源,单位:kw/kw。
公式定义(1)式中——系统得到的能量,kw;——系统付出的能量,kw。
方案一:污水源热泵、调峰锅炉房联合运行系统;方案二:燃煤锅炉系统;方案三:燃气锅炉系统;方案四:电锅炉系统;方案五:燃油锅炉系统。
水源热泵机组的分类以水源热泵机组的分类为标题,写一篇文章。
一、水源热泵机组概述水源热泵机组是利用水源作为热能来源,通过热泵技术将低温热能提升,以供暖、制冷及热水使用的一种设备。
它具有高效节能、环保安全等优点,在建筑物的能源利用中得到广泛应用。
二、按照水源热泵机组的工作方式分类1. 单冷水源热泵机组单冷水源热泵机组主要用于制冷,通过吸收室外水源中的低温热量,利用制冷剂的蒸发和冷凝过程来达到制冷的效果。
它适用于需要大量制冷的场所,如大型商场、办公楼等。
2. 单热水源热泵机组单热水源热泵机组主要用于供暖,通过吸收室外水源中的低温热量,利用制冷剂的蒸发和冷凝过程来提供热能。
它适用于需要供暖的住宅、写字楼等。
3. 冷暖水源热泵机组冷暖水源热泵机组既可供暖又可制冷,它可以根据需要选择制冷或供暖模式。
通过吸收室外水源中的低温热量,利用制冷剂的蒸发和冷凝过程来实现供暖或制冷效果。
这种机组适用于需要同时满足供暖和制冷需求的场所,如酒店、医院等。
三、按照水源热泵机组的供热方式分类1. 水-水水源热泵机组水-水水源热泵机组通过水源或地源提供热源,通过水与水之间的热交换来供热。
它通常通过地下水井、湖泊或地下水库等水源来获取热能,再通过水与水之间的热交换将热能传递给建筑物的供暖系统。
2. 水-气水源热泵机组水-气水源热泵机组通过水源或地源提供热源,通过水与气之间的热交换来供热。
它通常通过湖泊、河流或地下水库等水源来获取热能,再通过水与气之间的热交换将热能传递给建筑物的供暖系统。
3. 水-蒸汽水源热泵机组水-蒸汽水源热泵机组通过水源或地源提供热源,通过水与蒸汽之间的热交换来供热。
它通常通过湖泊、河流或地下水库等水源来获取热能,再通过水与蒸汽之间的热交换将热能传递给建筑物的供暖系统。
四、按照水源热泵机组的供冷方式分类1. 水-水水源热泵机组水-水水源热泵机组通过水源或地源提供冷源,通过水与水之间的热交换来供冷。
它通常通过地下水井、湖泊或地下水库等水源来获取冷能,再通过水与水之间的热交换将冷能传递给建筑物的制冷系统。
水源热泵系统
水源热泵系统是一种利用地下水、湖水、江河水等水源进
行能量交换的热泵系统。
其工作原理是通过水源热泵将水
源中的低温热能吸收并利用,提供供暖、制冷、热水等功能。
水源热泵系统由水源热泵机组、水源井或水池、水泵及管
道等组成。
水源热泵机组通过水泵将水源中的水抽入机组,然后通过换热器将水源中的低温热能转移到制冷剂上。
制
冷剂在压缩机的作用下被压缩、升温,释放高温热能,然
后通过换热器将热能传递给供暖或制冷系统。
水源热泵系统的优点包括高效节能、环保、可调节性强等。
由于水源热泵系统利用了地下水、湖水、江河水等水源中
的低温热能,能够在较低的外界温度下工作,同时因为水
的热容量较大,导热性好,传热效果较好,因此能效比较高。
另外,水源热泵系统不需要燃烧能源,不产生废气、
废水、废温等污染物,具有较好的环保性。
同时,水源热
泵系统还具有较强的可调节性,可以根据需求随时调节供
暖或制冷的温度和风量。
但水源热泵系统也存在一些限制和挑战。
首先,对于一些地区没有适合的水源供给的情况下,无法采用水源热泵系统。
其次,水源热泵系统的安装需要较大的空间和一定的建设投资。
最后,水源热泵系统在运行过程中需要注重水源的保护和管理,避免污染和水源的枯竭。
总的来说,水源热泵系统是一种有效的利用水源热能的热泵系统,可以提供高效节能的供暖、制冷、热水等服务,具有较好的环保性和可调节性。
然而,其安装和运行也需要考虑一些限制和挑战。
地下水源热泵的现状与应用地下水源热泵是一种环保节能的供暖、制冷和热水系统,它利用地下水的恒定温度进行热量的转换,达到舒适、安全、方便的生活和工作环境。
随着社会经济的发展和人们对环境保护意识的提高,地下水源热泵逐渐成为新时代的热门技术,在我国的管道供暖系统中越来越受到广泛的关注和应用。
一、地下水源热泵现状地下水源热泵的原理是利用地下水的储能把水冷却或加热至适宜的温度,然后传递至室内进行空调调节。
由于地下水的恒定温度保持在地表温度变化下,所以一年四季都可以使用,相比于一般的供暖方式更加节能环保。
而且由于地下水源热泵完全不需要任何的污染源,因此使用起来更加安全、方便、环保。
目前,我国大力推广地下水源热泵技术的计划,通过改造老旧小区楼、农村居民和厂矿企业的空调系统,逐步在城乡两个方面进行推广。
根据现阶段的统计数据,中国地下水源热泵的热负荷达到了13.9亿平米,比上年增长了20%以上。
其中北方地区的使用率更高,尤其是河北省和山东省等地,因为这些地区空调可以大量需求冷却导致这类设备的推广越来越广泛。
同时,地下水源热泵技术也逐渐取代了一些旧的供暖方式,例如燃煤供暖和燃油供暖等。
对此,各个国家的政府都给予了财税等方面的补贴,以便大家更加积极的改变供暖结构,进而提升全国的城市空气质量。
二、地下水源热泵应用地下水源热泵的应用已经广泛。
它不仅可以用于家庭和公共建筑的供暖、制冷和热水系统中,还能够用于大型工厂和企业的冷却、制冷和供热。
此外,地下水源热泵还可以用于不同领域的热能回收。
1、家庭和公共建筑供暖、制冷和热水系统根据住宅的大小和需求量来选择地下水源热泵的规模。
在中国,很多项目都选择了地下水源热泵的技术来改造市民的住宅区,尤其是一些五至十层高的住宅楼。
当地的政府鼓励民众采取这种高效率的技术,以促进环境保护和国家可持续发展。
2、大型企业和工厂的冷却、制冷和供热地下水源热泵技术能够有效地节省大型企业的能源成本。
例如,在纺织企业的生产流程中,会产生很多废热。
水源热泵机组在供暖系统中的应用
[摘要] 针对目前地热供暖应用的现状,介绍了一种全新的地热+高温水源热泵的供暖方案。
在比较了各种常规的供暖模式的经济及环保效益的同时,为低温地热水、地热尾水中低品位余热水资源提供了一种高效、合理的利用途径。
[关键词] 水源热泵地热供暖地热尾水节能环保
一、概述
1、项目简介
某干休所共有建筑面积6万平方米,为满足冬季供热及生活热水的需求,建设方拟采用地热井水+水源热泵技术联合供暖方式为住宅小区冬季采暖提供热源,根据当地的地质结构及有关技术资料,现计划打地热井1口(井深3800米),单井出水量55T/h,温度90℃。
综合考虑初投资及运行费用,并本着最大限度利用地热水资源的原则,拟定采暖方式为:用地热水给小区一次供暖,供热后的尾水由水源热泵进行能量提升为采暖系统再次供热,从而降低尾水排放温度适合生活用热水要求,最大限度的利用水资源。
从长期运行的角度出发,对该方案的节能效益进行以下技术经济分析。
2、热泵技术原理
热泵是一种能从自然界的空气、水或者土壤中获取低品位热量,经过电力做功,输出可用的高品位热能的设备。
热泵可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能,是一种高效供能技术。
本文所要叙述的热泵系统是利用水源热泵机组从中低温水中吸收热量供采暖用热,可以实现能源的二次利用,大大提高能源利用率,节约地热水的用量,是一条变废为宝的节能途径。
由于热泵是取之自然界中的能量,效率高,没有任何污染物排放,是当今最清洁、经济的能源方式。
在资源越来越匮乏的今天,作为人类利用低温热能的最先进方式,热泵技术已在全世界范围内受到广泛关注和重视。
在我国热泵技术是国家重点推广的能源技术之一,目前在国内已经获得了广泛的应用。
二、技术方案
小区建筑冬季采暖热负荷为3000KW,生活热水负荷为1200KW。
采暖末端使用地幅热,因此要求供水温度为55℃,回水温度为45℃。
采用水源热泵供暖系统的原理示意图如图1所示。
本系统中,地热井出来的90℃、55T/h的地热水由除砂器处理后,经过供暖一级板式换热器和生活热水换热器换热后的水温降为46℃;再经过采暖二级板式换热器换热后出水温度降为20℃排出。
活塞式水源热泵机组水源侧进水温度
为16℃,出水温度为9℃,机组用户侧供回水温度为55℃/45℃。
为了提高本供热系统的经济性,尽可能多的利用地热水的温度,降低地热尾水的排放温度是充分利用地热水资源的关键。
通过水源热泵系统能量提升,达到充分利用废热为本采暖系统提供补充热量的目的。
水源热泵系统可提供的生活热水温度为55℃,接至保温水箱中,通过管路送到各用户。
地热水及尾水可提供的热量为:
(1)冬季保证生活热水需用地热水量为25t/h,1.163x(90-46)x25=1279Kw。
地热供水90℃,尾水46℃。
(2)剩余采暖用地热水量为30t/h,地热水一级全部用采暖可提供的热量为:Q1=1.163×(90-46)×30=1535Kw。
地热供水90℃,尾水46℃。
(3)生活热水用热尾水和采暖一级板式换热器尾水温度均为46℃,水量共为55t/h。
这些水供二级水源热泵系统,可从地热尾水中吸收的热量为:Q2=1.163×55×(46-20)=1663KW。
进水46℃,排水20℃。
(4)热泵驱动压缩机电能转换为热能约为(COP≈3.75):N= Q2÷(3.75-1)=604.7KW。
(5)地热梯级利用总制热量:
Q3=Q2+N=1663+604.7=2267.7KW。
(6)地热水采暖一级利用可提热量为1535KW,地热尾水+水源热泵可提供采暖热量为2267.7KW,可提供的总采暖热量为:3802.7KW。
根据以上参数分析,本系统可完全满足小区冬季采暖及生活热水的需求。
采用水源热泵系统,可将地热尾水降至20℃,利用地热水温度70℃。
由于冬季各时间段室外气象温度不同,水源热泵系统主机可根据回水温度高低自动启停。
图1 地热+水源热泵采暖原理图
三、经济性比较
水源热泵除具有环保的特点外,更具有明显的节能优势,下面将利用余热资源采用水源热泵的供暖方式同现行的各种供暖方式就运行成本、一次性投资依据基础数据作分析比较如下:
说明:
1、电价0.5元/(KW.h)、低谷电价0.2元/(KW.h),每日低谷电价运行8小时、天然气价1.98元/ m3、煤价600元/t、自来水3.2元/t、燃油7.0元/L。
2、单位建筑面积热负荷:设备选型按60W/㎡,实际运行按31.82 W/㎡计取(系统24小时不间断运行的全年平均值),采暖系统运行按120天/年。
3、燃料燃烧值按国家标准计取,燃煤锅炉效率η取0.75,燃气锅炉效率η取0.90,燃油锅炉效率η取0.90,电锅炉效率η取0.95,水源热泵机组COP=3.75。
4、运行费只计主要设备的燃料费,未计入管理费、燃煤锅炉大修费等。
5、在一次性投资及运行费用中各种供暖方式相同的部分不做比较。
通过上表我们可以看到应用水源热泵的运行费用最低,和燃煤锅炉相比还有着巨大的潜在经济效益:锅炉维护人员减少,节省人工费用;不存在锅炉大修费用;省掉了煤场占地灰渣场占地的场地费用、排渣费用;锅炉房对景观的破坏、锅炉烟气对环境造成的污染等等环保方面的效益。
四、方案特点
1、余热利用、经济节能
采用高温水源热泵机组可直接回收利用地热尾水中低品位余热资源,从根本上解决了尾水余热资源不能被热泵机组直接回收利用的现状。
机组制热工况出水温度可根据用户需求调节,可满足不同冬季不同阶段供暖及制备生活热水的需求,低温地热水+高温水源热泵取代燃煤、燃气锅炉进行冬季供暖无须改造供暖末端及现有供暖管网,从而使现有资源得到了最合理的利用。
2、绿色环保、效益显著
采用地热水加高温水源热泵取代燃煤锅炉可取得很好的环保效应和经济效应,避免了燃煤锅炉的废气废渣对周围环境的污染,省掉了燃煤的运输费用、贮煤场地费用、除尘费用、灰渣的运输处理费用等。
同时解决了低温地热水或地热尾水排放后对环境造成的热污染的问题,经此方案后,地热水的温度只有20℃左右远低于国家规定的小于30℃的标准。
3、性能稳定、安全可靠
水源热泵运行自动化程度高,运行人员少,机组噪音很小,安全性高。
地下水温度稳定,使得热泵机组运行更可靠、平稳,供热为连续供热,温度恒定,人体的舒适感好。
四、结束语
根据地质勘察报告显示,本项目所在地地热水资源充足,在设计流量下可以保证长期取用。
本项目在不使用热泵的情况下,采暖需用地热水将达到60t/h,使用热泵后节省地热水50%,并增加热量20%,可保证冬季出现当地极端低温下的采暖负荷。
上述参数计算均取的设计用热负荷最大值,采暖期如果采取合理有效的调节措施,地下水取用量还将减少。
这样就在保证用热的同时尽量减少了地下水的取用,更经济环保。
在后期的使用过程中如果能采取有效的地热尾水回灌技术,那么本系统的经济环保性及长期稳定实用性的优点将尤为明显。
参考文献:
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