地热热泵供暖技术

第一章地热热泵供暖技术

目录TOC\o"1-5"\h\z1技术介绍 12供暖系统介绍 2\o"CurrentDocument"工程概况 22.2资源条件简述 22.3设计方案简述 3\o"CurrentDocument"2.3.1 地热井情况 32.3.2 地热热泵供暖能力 32.3.3 燃气锅炉调峰 3\o"CurrentDocument"3可行性分析 4\o"CurrentDocument"技术可行性 4\o"CurrentDocument"经济可行性 4\o"CurrentDocument"3.2.1 能耗情况* 4\o"CurrentDocument"3.2.2 基本假设 4\o"CurrentDocument"3.2.3 节能量* 4\o"CurrentDocument"3.2.4投资费用* 53.2.5 投资回收期 54 社会环境效益分析 64.1 社会效益 6环境效益 6\o"CurrentDocument"5 参考资料 6技术介绍第2页共8页地热热泵供暖是集地热井的钻凿、地热水回灌、热能梯级利用、热泵对地热尾水进行热能回收等为一体的综合系统。利用水源，通过少量的电能输入，采用热泵原理，实现低位热能向高位热能转移的技术。地热是人类的宝贵资源，只有最大限度利用地热，才能取得较高的经济效益。为此，一般地热供热系统中，地热水除了直接或间接换热应用外，其低温尾水中的热量还可通过水源热泵将水温提高后再加以利用，实现地热水的梯级利用。梯级利用的合理性直接影响到地热供热的经济性。地热供热系统原理：地热水经抽水泵提升后，经板式换热器换热，直接提供采暖用户，其低温尾水经水源热泵升温后再供给采暖用户；地热水经水处理后可直接提供用户洗浴。供暖系统介绍1.1工程概况本章调研的供暖系统为北苑家园地热热泵供暖系统。如表1所示为该供暖系统基本情况。表1.供热系统基本情况调研*项目单位数据图片编号名称北苑家园图片1地址亚运村北约3公里总供暖面积万m260建筑物性质住宅换热介质热水地热井眼6图片31.2资源条件简述北苑地区由于有黄庄-高丽营断裂穿过，断裂两盘的热储层及其深度有较大差异。经计算，该区热储层地热水总储量为3.7亿立方米，蕴涵热量8.75xlOi3kJ，年可开采地热水量为259万立方米，年可利用热量为5.29xl0iikJ。断裂北西盘：沙井6眼，井深2418米，每天出水量3000多吨，出水温度为70°C；断裂南东盘：京热94井，井深3610米，每天出水2000多吨，出水温度72C。1.3设计方案简述北苑家园包括六区，建筑面积48万平方米，公建区32万平方米，均采用地热结合热泵负担基础负荷，燃气锅炉负担尖峰负荷。生活热水由地热尾水，经处理后供给。公建区夏季空调利用热泵结合冷却塔实现。1.3.1地热井情况北苑地区拟钻凿热井10眼，其中6眼为抽水井，出水量为2000m3/d，出水温度为70°C。地热水采用梯级利用，一级地热水67°C，经一级板换换热，一级地热尾水温度为45°C,二次水为供暖用循环水。二级地热尾水一部分经水处理后作为生活热水，另一部分经二级板换，二次水为水源热泵的低温热源。地热供热原理见图1所示。图1地热供热原理图1.3.2地热热泵供暖能力经计算，选用水源热泵情况如表2所示。表2.热泵基本情况调研*项目单位数据图片编号数量台26图片4单台制热量kW826.8供水温度OC55回水温度OC45电功率kW239.51.3.3燃气锅炉调峰第4页共8页燃气锅炉承担尖峰负荷为13.02MW，调峰范围为住宅及配套建筑，在原小区锅炉房增设一台15MW的天然气锅炉即可。调峰方式：一级、二级板换的二次水及热泵冷凝器循环水混合后作为采暖循环水，温度为55°C，当基础负荷不能满足实际负荷时，由原燃气锅炉承担，通过板式换热器加热循环水不小于60C。可行性分析技术可行性热泵技术已经是一项成熟技术，在使用中无问题。经济可行性2.2.1能耗情况*2004年9月1日~2005年3月21日，总计试运行采暖面积为171745.8平方米。具体能耗情况如附表2所示。表3所示为能耗汇总表。面积(m2)采暖能耗费用（元）单位面积费用（元/m2）热水能耗费用（元）单位面积费用（元/m2）2004~2005171745.81030350.66185085.11.1表3.能耗汇总表注：电价0.68元/kWh,燃气费用1.95RMB/m3自来水价6元/m3。2.2.2基本假设表4.计算中假设数据天然气天然气的低位发热值，GJ/m3Hgas0.035CO2排放系数tonsCO丿GJCO.0.055煤一煤低位热值GJ/kgHcl0.022含硫量%s一1.0SO2排放系数kg/GJSO.,0.909CO2排放系数tonsCO/GJc2,cOal0.0952烟尘排放系数2kg/GJ2,cOalD0.3002.2.3节能量*如果同样的供暖面积使用燃气锅炉供暖，则能耗计算如表4所示。表中单方能耗按照北京市统计的平均值计算。第5页共8页表5.能耗比较表项目总电耗(kWh)单方电耗(kWh/m2)总水耗(kg)单方水耗(kg/m2)燃气耗量(m3)单方气耗(m3/m2)北京市平均能耗580119.13.3815266293.3388.92747932.816使用热泵能耗8374684.88308200018253757.61.48(1)燃气量比较Q=Q—Q=2747932.8-253757.6=2494175.2 m3savavergas式中：Q-节约燃气耗量，m3；savQgas-系统总耗气量，m3；gasQaver-平均耗气量，m3。aver耗水量比较W=W-W=15266.3-3082=12184.3tsavwataver式中：W-节约水量，t；savWwat-系统总耗水量，t；watW:平均耗水量，toaver耗电量比较：E=E-E =837468-580119.1=257348.9kWhsaveleaver式中：E-节约电量，kWh；savE-系统总耗电量，kWh；eleE-平均耗电量，kWhoaver节约费用A=QX1.95+Wx6-Ex0.68savsavsav=2494175.2x1.95+12184.3x6-257348.9x0.68=4761750.2元2.2.4投资费用*投资费用6000万，不包括二次管网建设、高压电力建设、末端建设等。2.2.5投资回收期回收期的含义应用该系统后，多支付的费用可在这个期限内，从少支付的费用中得到补偿。回收期：PB=Q/A年=60000000/4761750.2 =12.6年社会环境效益分析3.1社会效益该技术没有任何负面社会影响。它不但可以减少设备和管道散热损失，节省一次能源，而且能减小污染，改善供热质量。3.2环境效益北苑家园项目采取地热热泵供暖后，每个采暖季可替代燃煤5300吨，替代天然气250万立方米。(1)对于一个供热面积为17万m2的燃煤锅炉供暖系统，如使用地源热泵，其环境效益主要结果如下：CO2减排量：ACO2l=AQiXHlXCO2l2 2,colcol col 2,col=5300000X0.022X0.095X10-3=11tons/年XHXSOcol 2,colcolSO2减排量：ASO2l=AQXHXSOcol 2,colcol2 2,col=5300000X0.022X0.909X10-3=105.9tons/年(2)对于一个供热面积为17万m2的燃气锅炉供暖系统，如使用地源热泵