地下水源热泵系统的应用

1、2009年第1期内蒙古石油化工25地下水源热泵系统的应用张香兰(中原油田设计院)摘要:本文介绍了地下水源热泵原理和特点,结合工程实际,对地下水源热泵中央空调系统运行费用进行了分析,说明采用该技术供冷(暖)节能效益显著。关键词:地下水源热泵;中央空调;制冷;供暖;运行费用1前言在能源日趋紧张的今天,节能是关系到国计民生的大问题。节约能源,合理利用能源是一项促进我国经济可持续发展重要工作。地下水源热泵中央空调系统是以地下水作为冷(热)源的供冷(暖)系统,由于其节能性和环保性,从而得到了广泛应用。2工作原理地下水源热泵是根据热力学第二定律及利用逆卡诺循环的原理,它是由蒸发器、冷凝器、压缩机、转换阀、

2、膨胀阀等部分所组成它借助压缩机系统,通过消耗少量的电能,吸收或向其释放热量,。所示图1夏季制冷地下水源热泵系统图图2冬季制热地下水源热泵系统图3机组特点了空气源热泵的冬季除霜所消耗的3%30%的能由于地下水源热泵技术利用地下水作为空调机耗。组的冷(热)源,所以具有以下优点:功能多样,设备利用率高。水源热泵机组可以环境效益显著。运行时,使用的是电能,电能通过一套系统既可冬季供暖,也可夏季供冷,同时还本身为一种清洁的能源,而且不消耗水资源,也不会可提供生活热水,一机多用,使用灵活,提高了设备污染水源。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房利用率。系统,没有燃烧过程,没有排烟污染,没有废气物,也便于计

3、量和收费。水源热泵空调系统消耗电无需堆放燃料和废物的场地;供冷时,没有室外机,能,各用户安装电表就可解决计量和收费的问题,不没有冷却水塔,不影响建筑外观,而且避免了室外机存在锅炉供热计量、收费等难点问题。和冷却水塔的噪音及霉菌污染,使环境更优美。便于安装、管理。水源热泵机组结构紧凑,体高效节能。冬季水源热泵机组可利用的水体积较小,便于施工安装;而且水源热泵系统既可供温度为1222,水体温度比环境空气温度高,所以冷,又可供暖,与传统的电制冷加锅炉供热系统相热泵循环的蒸发温度提高,使得制热的效率大大提比,其系统简单,便于管理。高。而夏季水体温度为1835,水体温度比环境空4工程应用气温度低,所以制

4、冷的冷凝温度降低,冷却效果好于4.1工程概况风冷式和冷却塔式,使得机组制冷效率大大提高。在本工程实践于河南省濮阳市,该地区地下水资制冷、制热过程中均能达到超高运行效率,能效比可源丰富,工程项目为中原油田钻井三公司办公楼改达4.2以上。造工程,地上5层,总建筑面积为4676m2。为改善办运行安全可靠。由于地下水常年保持较恒定公条件,确定采用地下水源热泵中央空调系统对办的温度,受环境变化影响小,使得水源热泵机组运行公楼进行供暖和供冷改造。更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。冬4.2室外设计参数季运行无需除霜,没有结霜与融霜的能量消耗,节省夏季空调计算干球温度:35.5,夏季空调计算收稿日期

5、:2008-10-12作者简介:张香兰(1965-),女,大学本科,工程师,87年毕业至今在中原油田勘察设计研究院从事热暖设计及规划工作。© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 26内蒙古石油化工2009年第1期5运行费用分析5.1地下水源热泵系统设备地下水源热泵系统设备包括水源热泵机组、潜水泵、空调循环水泵及室内风机盘管。设备用电参数见表1。5.2地下水源热泵系统运行费用5.2.1计算基准夏季制冷:100d;冬季制热:120d。每天运行时间:10h。当地

6、电价:0.56元 kWh。空调负荷系数:0.6。5.2.2计算公式运行费用=地下水源热泵系统用电设备功率×运行天数×10×0.6×0.565.2.3夏季运行费用=(37+5.5+5.2)×100×10×0.×0.=5.5+5.0)×1200.60.552元3,冬季采用燃煤区域锅炉房加散热器形式供暖。夏季分体空调器总输入功率为114kW;冬季中原油田热价为29.38元 m2a。夏季运行费用=114×100×0.6×10×0.56=38304元冬季运行费用=建筑面积&#

7、215;29.38=4676×29.38=137380.88元5.4运行费用比较表2运行费用比较湿球温度:27.7;冬季空调计算干球温度:-10。4.3室内计算参数夏季空调室内计算干球温度:25;冬季空调室内计算干球温度:20。夏季空调冷负荷:320kW;冬季空调热负荷:245kW。4.4供冷(供暖)设计参数夏季空调供、回水温度:7 12;冬季空调供、回水温度:55 45。4.5系统设计地下水源热泵中央空调系统由水源系统、机房系统和室内末端系统三部分组成。4.5.1水源系统地下水源热泵对水源系统的原则要求是:水量充足,水温适度,水质适宜,供水稳定。当地地质工程勘察院对工程所在地进行了

8、实地勘查,给出了水文地质报告和地下水水质分析报告,当地地下水水温、水质均符合热泵机组的用水要求。本工程采用管井取水,设计在办公楼附近新钻水井3口,井深均为65m,每口井的出水33000m3 d,回灌水量为1000m d。水井和回罐井双重功能;两口井则作为回罐井。降,使用年限,。4.5.2机房系统根据办公楼冷、热负荷需求,另考虑附近建筑物将来改造用冷(热)负荷,本工程冷(热)源采用两台水源热泵机组,型号均为BFGD240,单台制冷量为220kW,单台制热量为240kW。水源热泵机组需要设置专用的机房,为充分利用现有资产,机房利用钻井三公司办公楼东侧闲置建筑改造,其内设有热泵机组房、空调水循环泵房

9、、值班控制室及配电室。机房水系统主要包括水源水循环系统、空调水循环系统。为防止井水中的含砂堵塞水源水循环系统的阀门、换热器等设备或管件,设计采用BW-FHGL型复合过滤器以除去水中杂质,保证水源系统连续稳定运行。为防止整个系统结垢,延长热泵机组使用寿命,分别在进热泵机组的水源水及空调水管路上设置了电子水处理器。4.5.3室内末端系统室内末端空调采用卧式暗装风机盘管,上送下回式。为减少振动,降低噪音,风机盘管与管线或风口连接处均采用软接头连接。考虑空调水系统平衡,水平管采用同程形式,管路为双管制,冬夏共用,管材为无缝钢管,冷凝水管材采用PVC管。为防止冷结产生,分别采用30mm厚和10mm厚橡塑

10、海绵材料保温(冷),外用玻璃纤维布作保护层。表1地下水源热泵系统设备用电参数设备名称水源热泵机组潜水泵空调循环水泵数量2台2台2台项目夏季运行费用(元)冬季运行费用(元)全年运行费用(元)单位建筑面积费用(元 m2a)改造后地下水源热泵中央空调系统34332.4838247.55272580.03215.52改造前燃煤区域锅炉房+分体空调器38304137380.88175684.8837.57用电参数制冷总输入功率54.48kW;制热总输入功率47.36kW。一用一备,电机功率:37kW一用一备,电机功率5.5kW制冷总输入功率5.2kW;制热总输入室内风机盘管200台5.5运行费用分析由上表可见,该楼采用地下水源热泵中央空调系统制冷运行费34332.48元,供暖运行费38247.552元,全年空调总运行费72580.032元,单位面积空调运行费15.52元 燃煤区域锅炉房加散热器m。系统供暖运行费175684.88元,分体空调器制冷运行费38304元,燃煤区域锅炉房加分体空调系统供暖制冷全年总运行费175684.88元,单位面积运行费37.57元 地下水源热泵中央空调系统比区域m。锅炉房加分体空调系统全年节省运行费10.31万元,节省率58.7%。6结语综上分析及近几年运行实践证明,得出采用地下水源热泵中央