水源热泵技术应用及实例系统分析

1、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根据山东省滨州市滨南社区某工程的工程实 践，阐述水源热泵系统使用灵活、可供热及最大 限度地回收低位热能、节约能源等优点；介绍和 讨论水源热泵操作、运行管理优越性和新进展； 并建议在有条件的地方，应大力推广该技术。水 源热泵运行管理节能0引言当今社会环境污染与能源危机已成为全人类 必须面对并要加以解决的重大课题，在这种背景 下，以环保和节能为主要特征的绿色建筑及相应 的供暖空调系统应运而生，而水源热泵技术正是 满足这些要求的比较有代表性的低耗能新型供 暖空调技术。1水源热泵技术的国内外发展状况水源热泵系统国外又习惯称作闭式环路水源 热

2、泵系统。60年代开始在美国提出之后，经过 30年不断改进和发展，技术日趋成熟，其产品 已逐渐商品化，迄今已经在北美建筑中应用了 40多年。进入70年代后，这项技术在日本的推广应用很快。东芝、三菱电机、PMA（公司均有 水源热泵产品出售，东京、名古屋、横滨等城市 在70年代初就有很多采用闭式环路水源热泵空 调系统的工程实例，例如，东京镰仓河岸大厦、 平和东京大厦、名古屋大厦、新日建大厦等。自 80年代以来，我国采用水源热泵空调系统的建 筑也逐年增多。目前，在深圳，上海，北京以及 一些中小城市均有工程实例，例如，北京天安大 厦、上海锦江第四号楼、西安建国饭店、青岛华 侨饭店。深圳同贸大厦、惠州大酒

3、店、泉州大酒 店等均采用了闭式环路水源热泵空调系统。 特别 是2008年奥运会将在北京举行，为办好本届奥 运会，北京市主管部门和科研部门全力合作，利用得天独厚的地热条件，充分发挥地热温泉的清 洁能源优势和保健作用，相继将一些先进的技 术，如地热尾水回灌、水源热泵等应用到地热供 暖系统上，同时水源热泵式中央空调已成为 2008 年北京奥运会指定选用的空调型式。 水源热泵在 我国的推广应用前景极其广阔。2水源热泵技术的优越性水源热泵空调系统是一种可以利用地球表面 浅层水源，和人工再生水源的既可供热又可制冷 的高效节能空调系统。水源热泵通过输入少量的 高品位能源，实现低温位热能向高温位热能的转 移。

4、将水体和地层蓄能作为冬、夏季的供暖热源 和空调冷源，即在冬季，把水体或地层中的热量 “取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季, 把室内的热量“取”出来，释放到水体和地层中 去。水源热泵只取水中的热或冷而不消耗水，并 且基本作到水体或地层蓄能的年平均能量平衡， 不会造成任何污染。通常水源热泵消耗1kW的能 量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。而锅 炉供热只能将90%以上的电能或70%90的燃料 内能转化为热量，供用户使用，因此水源热泵要 比电锅炉加热节省三分之二以上的电能， 比燃料 锅炉节省二分之一以上的能量。因此，近十几年 来，尤其是近五年来，水源热泵空调系统在北美 如美国、加拿大及中、

5、北欧如瑞士、瑞典等国家 取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋 活跃，可以预计，该项技术将会成为 21世纪最 有效的供热和供冷空调技术。对于水源热泵的节能及运行效果，已有一些 文章作了介绍，但它们通常只是对这种系统运行 能耗的静态分析。本文结合一个正在运行的工程 实例，用实际数字对水源热泵的节能及运行效果 作进一步探讨。3新旧系统对比分析20022003年采暖期中，在胜利油田管理局 和有关部门的支持下，滨南社区华滨物业管理公 司海滨小区使用康特姆水源热泵替代采暖锅炉， 2002年12月建成投产，现运行情况良好。3.1工程相关背景及项目介绍近年来，随着社会生产力的不断发展，社会 文明程度的不

6、断进步，人们的环保责任意识不断 加强。对采暖行业而言，人们不但需要高质量的 供暖，同时还对该行业在环保、节能和安全文明 生产方面提出了更高的要求。社会的要求使得各 种使用清洁能源的安全高效的供暖技术应运而 生。滨南社区华滨物业管理公司海滨小区因为 * 近滨南采油厂滨一站，有丰富的污水余热资源， 小区地处山东省滨州市和东营市的交界处， 采暖面积约3.7万m2采暖管网最大距离800m该 小区原有一座采暖生活锅炉房，有 2t、4t锅炉 各一台，一直以原油为燃料，油耗一直保持在 700750t/a的水平。安装热泵后表明：水源热 泵技术先进，机组集成度高，安装方便；操作全 自动化；经济性能良好；安全性能

7、优越；操作简 单，实用性强；对废热以及地热丰富的单位、地 区而言有很强的实用性，具有广泛的推广价值。该项目的热源是利用滨南采油厂滨一站外输 的4050C的污水余热，通过高效换热装置加 热系统热媒清水，换热后的热媒清水温度上升约 10C左右，然后利用康特姆热泵将 10C的热量 提取应用于采暖。设计污水流量为 80m3/h时， 热媒清水温度要求在35 C左右，压力保持在3kg 以上。3.2运行的经济性比较热泵系统输入功率是556kW输出功率为 2224kW总输入、输出功率的大小可自动调整。 从运行情况看，在停用锅炉的情况下，运行参数 稳定，换热能力和系统出力完全符合设计要求。 热媒清水进出水温度分

8、别保持在 3040 C和2032C之间，主机做功时的温差在 812C之 间，系统运行时可保证出水温度大于 73C。实 际耗电情况：2003年1月份零下15C时，每天 耗电量在11000kWh电左右；其他时间耗电一般 在70009000kWh电价按胜利油田结算价 0.37 元/kWh计算，最冷时“燃料”成本为 4070元， 一般情况下为25903330元；如果按照工业用 电价格0.5元/kWh计算，那么每天“燃料”成 本在35004500元之间，由此可以推断出水源 热泵系统单位面积运行成本约为 0.100.13 元，而在水源热泵投产前使用的燃油锅炉每天的 燃料成本在10800元左右。热泵系统实现

9、自动 化，无需人工操作，这样大大节约了人员工资。 热泵供暖系统与原有的燃油锅炉相比每个采暖 季可以节省816000元，与电锅炉供暖系统相比 每年可以节省1653360元。热泵运行费用大大低 于燃油锅炉的成本，因此热泵产品经济效益明 显。3.3运行的安全及环保性使用水源热泵系统时燃油锅炉系统完全停 用，大大降低了系统危险系数，使单位安全生产管理的压力大为降低；环保方面，由于新系统只 消耗二次能源，使得与纯消耗一次能源的老系统 相比几乎没有环境污染。无论是废水、废气、固 体废弃物、噪声还是其他环境污染物的产生量均 大大降低，发生污染事故的可能性基本为零。3.4操作与运行管理方面优越性一段时间的运行

10、实践表明，该系统操作简单， 管理相对容易。实现了以下几方面的自动控制功 能：1）输出功率自动调节及保护功能；2）污水压力自动调节及保护功能；3）热媒清水温度、压力自动调节及保护功能；4）系统进口精细过滤及自动排污功能；5）系统变频自动补水。该系统实现较高程度的自动化后，只需一次 设置好出水温度，运行负荷的调整甚至运行全过 程均无需操作人员干预。对于管理人员而言，新系统的安全性、环保 性、运行的稳定性均有较大程度的提高。工作现 场环境有了较大变化。相应的管理重点也发生了 较大转变，管理工作中以前的查找安全事故隐 患，调整运行状态至相对较为高效低耗的平台 上，杜绝环境污染事故等项工作基本上被现在的 抓现场管理，提高操作人员综合技术素质的工作 代替。管理难度大大降低，管理责任相对减轻， 工作组跃过了较低层次阶段，直接迈上了一个新 的台阶。4结论1）从工作原理即可得出，水源热泵空调系统 具有效率高、节能、环保的优点；同时，水源热 泵空调系统技术和产业化已经成熟，在我国符合 条件的地方，特别是有余热、废然可利用的地方 应大力推广该技术。2）通过对一个正在运行的工程实例的分析， 表明水源热泵空调供暖系统运行费用大大低于电锅炉及燃油锅炉供暖系统的成本，因此热泵产 品经济效益明显。3）水源热泵空调系统废水、废气、固体废弃 物的排放均较少，是真正