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。
热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点,目前在国内广泛应用。水源热泵技术是利用地球表面浅层水源和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
水源热泵空调系统是一种可以利用地球表面浅层水源 (如地下水、河流和湖泊) , 和人工再生水源(工业废水、中水、地热尾水等)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(如电能),实现低温位热能向高温位热能的转移。 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。
对于水源热泵的节能及运行效果,本文结合-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。
例如本项目漯河市城乡一体化示范区建业桂园小区建设地点位于漯河市千山路与淞江路交叉口东北角,总建筑面积为186780m2,由一期(建筑面积约为106400m2)和二期(建筑面积约为80380m2)组成。其中二期土建主体已基本建成,预计在2020年5月开始交房;一期预计建成交房时间为2022年底。经调查,建业桂园住户有稳定的热负荷需求。漯河市地热源比较丰富,地下深水井成井深度为1200米左右,预计出水量为50立方/小时左右,井口出水温度约为55℃左右。
通过全年逐时热负荷模拟,结合该地区同类建筑实际能耗数据,初步预测项目全年需热量约为746万kWh/a。
漯河供热配套费为50元/m2,供热收费为0.17元/m2.天,供暖时间为120天。
考虑到各建筑的同时使用情况,通过全年逐时负荷模拟分析,初步预测项目最大热负荷为5230kW,供热供回水温度为45/35℃。
方案采用高温区板式换热器换热 + 低温区水源热泵主机制热配合供热,根据甲方提供资料说明,考虑到各建筑的同时使用情况,通过全年逐时负荷模拟分析,最大热负荷为5230kW,供热供回水温度为45/35℃。参考当地深层水井取热的项目情况,设计单口井取水温度55度,流量50吨/小时,按照回灌水温10度计算:
Q = C*M*?t
单口地热井可提供换热量为(55-10)*50*1.163=2616.75KW
由于深层水井取水温度高,我们采用高温区板式换热器先提取一部分热量直接加热采暖用水,设计高温区板式换热器侧进水温度55度、出水温度37度,冷侧进水温度35度、出水温度45度。计算得到在满足最大热负荷时,需要2口井,考虑到深层井取水后的回灌要求,本方案共需要6口地热井(2口地热抽水井+4口地热回灌井)。
本方案在一、二期项目分别设置能源站满足各自总用能面积的冬季采暖,同时考虑两个能源站一次水的互通。在运行费用方面大大低于其他系统,经济效益明显。按每年入住情况,6年左右即可回收成本。
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I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,真正的节能环保型空调;同时,其操作及运行管理也相对简单。