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水地源热泵技术专题

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◇发展背景◇

水/地源热泵技术发展背景

? ? ? ? 太阳每时每刻向地球散发巨大的能量,这其中有46%可以被地球吸收。因此底壳中存储了大量的能量使得土壤、地下水常年保持较为稳定的温度,不易受外界影响。

? ? ? ? 空调本身是一种能量转移运输的工具,在运行时热泵机组只需要付出较小的能量投入即可吸取存储在地下的大量能量。

? ? ? ? 热泵制热运行时,由于冬季深层土壤和地下水的温度高于室外环境,使得系统可以获得更多的能量,相比空气源热实现更高的效率,与传统的化石能源相比,大大提高能源的利用效率,节省能源使用和费用开支。

? ? ? ? 水/地源热泵系统不向外界排放任何废气、废水、废渣,是一种的理想的“绿色技术”。

? ? ? ? 水/地源热泵系统利用常温土壤或地表水、地下水中的热量,这些能量来源于太阳能,因此也是一种利用可再生能源的技术。

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水/地源热泵技术发展史

? ? ? ? 地源热泵的概念最早出现在1912年瑞士佐伊利(H.Zoelly)的一份专利文献中,之后的几十年,一直处于试验研究状态。并先后开始有了地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤耦合热泵系统的问世与发展。

? ? ? ? 20世纪30年代地表水源热泵系统问世,作为最早的应用项目,瑞士苏黎世市政府大厅以河水作为热源,供热能力175kW。到20世纪40年代末50年代初,地下水源热泵与土壤耦合热泵系统开始在欧洲与北美安装使用。但由于这个时期能源价格低,应用技术还不够成熟,地源热泵系统未得到普遍的推广与应用。

? ? ? ? 地源热泵作为真正兴起的一门新技术,并获得应用与发展是在20世纪80年代。世界石油危机之后,一次能源的紧缺与价格的上涨又引起了人们对节能的关注,在这个时期地源热泵开始受到广泛关注,开始大量安装与使用。

? ? ? ? 中国的地源热泵研究起步于20世纪80年代,首先是一些高校与科研机构对其进行的相关专题研究。中国科技部和美国能源部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书,其中专门设有关于地源热泵的发展战略,在此之后,中国的地源热泵发展与应用开始走上快车道。?

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◇工作原理◇

地源热泵系统工作原理

? ? ? ? 地源热泵系统是利用浅层土壤能量(岩土体、地下水或地表水)进行冷热交换,冬季把土壤中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时岩土体、地下水或地表水为“热源”;夏季把室内热量“取”出来,释放到岩土体、地下水或地表水中,此时岩土体、地下水或地表水为“冷源”。



◇系统示意◇

地源热泵系统示意图

? ? ? ? 地源热泵系统由水水热泵机组、地埋管换热设备、水力模块、热水蓄水箱、室内机、地板采暖设备和生活热水设备等组成的一种新型空调型式。系统通过地埋管换热设备与土壤冷热交换,并将交换后的水通过循环水泵分别输送到室内机供冷供热、地板采暖和热水蓄水箱中供给生活热水。


◇技术优先◇

地源热泵由于其技术上的优势,推广这种技术有明显的节能和环保效益。地源热泵系统具有以下显着优势:

■ 节能,运行费用低

? ? ? ? 来自于太阳辐射的地下热能取代传统的冷却塔和锅炉,属于可再生能源,节省了冷却塔和锅炉的运行能耗,比传统空调运行效率高40~60%,同时机组能效比高达4.5-7。另外,地源温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,整个系统的维护费用也较“锅炉+制冷机”系统大大减少,保证了系统的高效性和经济性。

■ 一机多用,节约设备用房

? ? ? ? 地源热泵系统可制冷、采暖,还可供生活热水(水-水热泵机组),一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套系统。系统紧凑、节省建筑空间,减少一次性投资。

■ 保护环境

? ? ? ? 地源热泵化石燃料消耗,与空气源热泵相比,相当于减少40%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上,如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂,但比常规空调装置减少25%的充

灌量;属自含式系统,即该装置能在工厂车间内事先整装密封好,因此,制冷剂泄漏机率大为减少。

■ 利用再生能源,可持续发展

? ? ? ? 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源,进行能量交换的空调系统。地表浅层地热资源量大面广,无处不在,它是一种清洁的可再生能源。因此,利用地热的地源热泵,是一种可持续发展的“绿色装置”。

■ 较长的使用寿命

? ? ? ? 家用空调设计寿命8年,燃气锅炉为10年;地源热泵机组为15-20年,水循环和风管系统25年以上,地埋管路系统为50年,它比所有各种空调系统和采暖设备的寿命都要长。

■ 使用广泛

? ? ? ? 从严寒地区至热带地区均适用。地源热泵系统可制冷、采暖,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的制冷、采暖。



◇典型案例◇

重庆开县人民医院

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● 项目情况

? ? ? ? 重庆开县人民医院始建于1940年,坐落于开州湖畔,占地118亩,建筑面积15.5万m2,分为地下一层,地上19层,2010年被市委、市政府列入首批三级甲等医院创建单位。

● 应用情况

? ? ? ? 该项目空调系统选用麦克维尔水源热泵机组MWSC692台,总冷量3600kW,采用地表水水体(安康水库)作为空调系统的低位冷热源,并包括27套集中控制器,实现分层集中智能控制。

? ? ? ? 本工程夏季最大冷负荷出现在15:00, 为2912.7KW,大楼空调面积为24247.80m2, 冷负荷指标为120.1W/m2。冬季总耗热量为1117.2KW, 热负荷指标为46.07W/m2。

● 应用特点

? ? ? ? “玲静”MWSC系列分体水源热泵机组创新采用悬浮式减振结构,有效吸收压缩机低频噪声,通过优化制冷剂管路设计和吸音腔结构,整机的低噪声性能已达到行业顶尖水平。

? ? ? ? “玲静”系列分体水源热泵机组精选世界品牌压缩机、同轴套管式换热器并经精心匹配,制冷能效比EER(制冷量/制冷输入功率)平均为4.04,制热性能系数COP(制热量/制热输入功率)平均达到4.39。

? ? ? ? 该项目是重庆市首个获得财政补助的示范工程项目。

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大连热电站

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● 项目情况

? ? ? ? 大连热电集团有限公司,拥有三个热电厂(北海、香海、东海)和一个供热发展中心以及供热面积达1400万平米的外管网等组成。目前,全集团总装机容量为207MW(最大可达227MW)、锅炉总蒸发

量(包括大锅炉房)1960t/h、对外最大供汽能力为1080t/h,与麦克维尔合作的是北海热电厂。

● 热泵系统方案

免费开挂抢红包软件下载? ? ? ? 北海电厂毗邻大连市春柳河污水处理厂,其出水二级中水经深度处理后作为电厂的冷却循环水,冷却电厂汽轮机排汽,带走部分余热,使水温升高。项目利用作为电厂排汽冷却介质的再生中水为水源,采用水源热泵技术提升水温,汲取以往为被当作工业费热向大气排放的凝气热量对居民进行供暖。这样既有利于电厂冷却水侧形成闭式循环,减少水量蒸发损失,又能够回收热能用于供暖。因此项目采用的是工业废水热泵系统。

● 应用情况

? ? ? ? 综合采暖热指标选取45W/m2。最大热负荷46.8MW,平均热负荷31.3MW,最小热负荷21.0MW。

? ? ? ? 项目供热面积104万m2,总采暖负荷46.8MW

? ? ? ? 机组数量:一期2台TDC113;二期1台TDC113

? ? ? ? 设计参数:水源水—电厂冷却水29℃/21℃;供热水—50 ℃ / 58 ℃

? ? ? ? 供热量: 7000KW/台 电压:6000V

● 应用特点

? ? ? ? 工业废水热泵系统改变了传统生产工艺中部分高温水直接进入冷却水塔的方式,该项目配合麦克维尔天威离心式热泵机组能效比更高,实现真正意义上的环保节能。

? ? ? ? 热泵机组利用可再生能源供暖,减少了一次能源的消耗,节约能源并且有利于环境保护;热泵机组采用大型离心式压缩机,运行效率高、容量大、占地省。

? ? ? ? 此工程被列为国家建设部、财政部建筑节能示范项目,成为城市集中供热的一个新的发展方向。

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武汉国际博览中心

● 项目情况

? ? ? ? 武汉国际博览中心是绿色建筑示范项目,按照国家三星级绿色公共建筑的标准建设,展馆与会议中心项目采用地源热泵与离心式冷水机组结合的复合式能源方案。总装机容量约35514千瓦,其可再生能源利用率约17%,该项目申报可再生能源示范项目。

● 应用情况

? ? ? ? 地源热泵采用地埋管方案,埋管范围在中央绿化景观区域。 埋管面积约3万平方米,埋管深度90米,采用32mm双U型管。间隔5米埋管,总埋深约170km。

● 应用特点

? ? ? ? 热泵机组配套的地埋管换热器共分4个回路,均为钻孔埋管换热器,换热器设计按冬季从土壤中的总吸热量进行,总共1998个孔。热泵机组同时配超低噪声横流式冷却塔,按2组设计,其容量按机组制冷时的散热量确定,夏季制冷季节,冷却塔作为辅助冷却设备,与地埋管换热器交替运行,

控制机组向土壤的排热量,保证土壤温度场的平衡。

? ? ? ? 所有部件由集控系统控制,自动调整空调机组开启台数,自动负荷限制,调整变频水泵的转速、冷却塔的开启。并且可以实时显示各部件的能耗指标,以及整个系统的能耗水平,自动调整到最佳运行效率。

? ? ? ? 通过关联控制,制冷模式年均能效水平能到达4.0kw/kw,制热模式年均能效水平能到达3.5kw/kw,相比传统冷冻站节能20%。

? ? ? ? 机房内设4 台1 0 kV高压离心式冷水机组, 单台制冷量7384kW(2100RT);机房内设2台离心式地源热泵机组,单台制冷量为2989kW(850RT),制热量为3080kW。




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