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            白城市水源熱泵供暖實例分析

            時間:2019-03-27

            水源熱泵即地下水或地表水地源熱泵,它是以低溫地下水作為夏季熱泵制冷的冷卻源或冬季采暖供熱的低溫熱源,實現采暖、制冷和提供生活熱水的熱泵系統。


            地下水是指埋藏和運移在地表以下含水層的水體,地下水分布廣泛,水質比地表水好,水溫隨著氣候變化比地表水小,是地源熱泵的較理想水源,由于地下水熱泵系統是一種最簡單的地源熱泵系統,投資少、易施工,在某些情況下可能成為地源熱泵系統的首選。


            白城市利用水源熱泵供暖及制冷的可行性


            1、供暖


            白城市城區(洮北區)位于吉林省西北部的松嫩平原西部,松遼平原北部,科爾沁草原東部。發源于內蒙古大興安嶺東麓高岳山的洮兒河流經市區南部,為嫩江水系的一級支流,在白城市境內河道長235公里,流域面積12557平方公里,地下水資源量為4.2x10^8立方/a,占總水資源的95.24%。地下水可開采資源為3.58x10^8立方米/a,區內地質環境良好,孔隙潛水天然水質較佳,適宜飲用、農業灌溉和工業生產,屬于水質優良的地下水,礦化物1.0g/L以下、PH值6.7-8.5之間,均為重碳酸型水。因此,白城市地區地下水資源屬較豐富區,富水性好,礦化物低,埋深5-25米,水溫冬夏平均在8.0-8.5攝氏度。水源熱泵機組的進水溫度:供熱工況,4.4攝氏度(北方)~10攝氏度(南方)、供冷工況23.8攝氏度(北方)~29.4攝氏度(南方),可見白城市的地下水資源具有可用性。


            白城市屬北溫帶大陸季風氣候,春季干燥多風,夏季干熱少雨需空調制冷,秋季涼爽溫差大,冬季漫長、干燥、寒冷需要長期供暖,冬季供暖方式多為地板輻射和風機盤管,水溫45-50攝氏度即可,恰為熱泵機組工作范圍,而且該水溫可滿足風機盤管供熱方式。


            白城市洮北區行政區,面積2400平方公里,現有采暖建筑面積1200萬平方米,大部分均為區域鍋爐房供熱,熱電廠供熱面積僅為200萬平方米,地源熱泵供熱面積約為50萬平方米,目前對水源熱泵的使用屬鼓勵發展項目,不屬于限制發展范圍,具有很大發展空間。


            2、地下水直接制冷方案


            地下水溫冬夏季恒溫,均在8-8.3度之間,夏季可以直接作為冷源供冷。有兩種方案可供參考。


            (1)以潛水泵為動力,系統為開式系統,不啟動循環泵繞過機組直接制冷。冷水吸熱后直接排到回灌井,往復循環,溫差3-4度。


            優點:簡單、節能、省電。缺點:是開式系統,需調節、控制好流量,制冷效果不如閉式系統好,局部制冷效果不佳。制冷面積不能過大,原則上不超過2萬平方米,層高不宜超過4層。


            (2)以地下水為冷源,泵房內增設板式換熱器,啟動內網循環泵制冷,系統為閉式系統。循環穩定,不分層高,面積大小,只增加板式換熱器投資及內網循環泵電費,為最優方案。


            吉林某公司水源熱泵工程經濟技術分析


            1、工程概況


            2、建筑情況及熱負荷

            該公司院內有辦公樓三千平方米,招待所二千平方米,廠房一千五百平方米,總供熱面積二千平方米,熱負荷一千六百平方米,冷負荷1700KW,單位面積供暖熱指標58-81.5w/平方米,制冷指標85-100w/平方米,采用地下水源熱泵供熱制冷,使用兩年,冬季供熱室內溫度辦公室22-25攝氏度,車間17-19攝氏度,運行正常。


            3、設備情況

            5口深水井,其中2口抽水井,3口回灌井、井深50米。1臺半封閉滿液式高溫熱泵機組,功率307KW,理論制熱量1607KW。2臺潛水泵,每個抽水井1臺,功率22KW/臺。3臺系統循環泵,其中一臺為備用,功率15KW/臺。無其它輔助熱源。


            4、運行情況

            地下水抽水溫度8攝氏度,回灌溫度4攝氏度。水源熱泵壓縮機前后的吸氣壓力》0.4MPa,排氣壓力》25MPa。供熱外網供水溫度50-55攝氏度,回水溫度45-50攝氏度。供熱外網供水壓力0.3MPa,回水壓力0.2MPa。


            機組設為全自動運行狀態,以回水溫度控制啟停機組。11月份,供回水溫度設定45-40攝氏度,低于40攝氏度機組運轉,高于45攝氏度機組停,每天機組運轉10-12小時,12-1月份,供回水溫度設定60-55攝氏度,低于55攝氏度機組運轉,高于60攝氏度機組停,每天機組運轉10-12小時,2月份-4月15日運行情況同11月份。


            2臺潛水泵及2臺循環泵正常運行。經兩年運行記錄,每年運行費用,電費按5.25元/kw.h計算,運行期費用38萬元,折合熱費19元/平方米。


            經濟技術分析


            初投資分析(見表1)


            采用集中供熱的初投資:熱源建設費30元/平方米X20000=60萬元,主支干線費用40萬元,合計100萬元。相比之下,地源熱泵初投資較高,折合100元/平方米,集中供熱50元/平方米,兩者相差一半,由于園區內環保要求,不允許建爐房,故優先考慮地下水源熱泵。


            運行費用比較


            供熱期:經2個運行期熱費計量,水源熱泵運行費用折合20元/平方米,集中供熱公用建筑熱費為36元/平方米,每年節省熱費32萬元,水源熱泵機組使用年限為20年,6年收回投資成本,凈收益14年,節約熱費資金450萬元。


            制冷期:為3個月(6、7、8月份),機組制冷費用為307kw.hx12個月X電價=3684kw.hx0.98元=3600元/天,制冷期總費用20萬元,不啟動機組只啟動潛水泵制冷(地下水8-8.5攝氏度)費用為22KW.hx2x12x0.98=517元/天,制冷期總費用4.6萬元,一個制冷期節約電費27萬元,20年制冷期節約資金540萬元,企業20年可節約資金近千萬元。


            社會效益


            按現有技術水平淺層地熱項目及相應國家標準計算,該項目每年可節省360噸標準煤,減排有害氣體二氧化碳840噸,減排二氧化硫6噸,減排氮氧化物2噸,減排粉塵3噸,為城市節能減排,藍天工程做出一定貢獻。


            地下水源熱泵具有高效節能,運行穩定可靠,環保效益顯著的優點,在白城市這樣典型北方氣候的城市,應用和發展地下水源熱泵,用以取代分散小型鍋爐房,是改變以燃煤為主要能源消耗結構的有效途徑之一。


            采用地下水源熱泵之前必須做好勘察水質、整體規劃、合理布局等前期工作,針對不同的地質條件,供暖需求制定合理高效的方案。


            綜上經濟技術分析,可以看出,在白城市區合理發展地下水源熱泵是可行的,但由于受地下水資源限制,不能大規模采用。我們建議單體規模不宜超過10萬平方米,但可作為集中供熱輔助熱源及取代分散小鍋爐房的熱源,節能效果明顯,應因地制宜予以提倡。

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