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水環熱泵空調係統在我國利用中的幾個題目

更新时间:2019-11-08 10:47人气:9963

論文摘要:水環熱泵空調係統在我國利用中的幾個題目

0 概述

地熱作為一種清潔能源,既有"熱"的價值,又有"水"的價值,采熱和生活熱水的上風十分明顯,在我國北方得到迅速的發展。國內地熱供熱利用首要集中在天津、北京、河北、西安等地。天津地熱供熱利用較為普遍,目前天津的地熱供熱麵積已達500萬m2,按替換燃煤鍋爐供熱計算 ,每個供熱季替換了11萬噸以上的煤,取得了良好的環境保護效益。

地熱供熱中一個突出的題目是供熱後地熱排放水溫比較高,一般在45℃以上,有的甚至達60℃,造成了資本的浪費和環境熱汙染。另外,有少數地熱田溫度低(低於55℃)。這類低溫熱源要用於供熱,需進一步加熱,如采用傳統鍋爐加熱方式,供熱後的排放水溫仍將在40℃以上。如采用熱泵技術,不僅可回收地熱的排放水熱量,加熱升溫采熱供水溫度,同時加大了地熱的供熱能力,可使一口井相當於一口半至兩口井使用,另外降低地熱排放水溫度,達到環保要求。

1 地熱熱泵供熱方案

以往計算分析說明[1、2]:地熱熱泵供熱係統,以地熱加熱泵調峰供熱方式的供熱本錢和投資低於熱泵單獨作熱源的供熱方式。本文選取地熱熱泵調峰供熱作為基本係統進行三種地熱熱泵供熱方案的技術經濟性分析。

方案 1:地熱熱泵調峰供熱係統

設計地熱熱泵調峰供熱方案的係統道理圖示,如圖1。地熱為供熱基本熱源,滿足采熱係統的基本熱負荷要求,到了采熱嚴冷期,地熱熱量不能滿足采熱熱負荷要求,啟用熱泵調峰,以進步采熱循環供水溫度,達到調峰供熱的要求。此係統中,地熱供熱後的尾水作為熱泵蒸發器的熱源,是以地熱的排水溫度將會進一步降低。

方案 2:地熱熱泵調峰供熱與生活熱水供給

在滿足方案1供熱要求同時,還可兼顧生活熱水的供給,即利用地熱供熱後的尾水作為生活熱水供給。與單一地熱供熱相比較,地熱供熱與生活熱水供給不僅利用了地熱的“熱”,而且利用了地熱的“水”。

由於地熱供熱後的尾水溫度低於45℃,需要有將尾水加熱升溫的係統 。這裏設計以一定量地熱供水55℃與一定量地熱尾水相混合,達到供給45℃的生活熱水,如圖1,這類方案涉及到要降低地熱供熱的供水流量,即降低地熱的供熱量,是以相應地要加大熱泵的調峰量。

方案 3:地熱熱泵調峰供熱生活熱水供給並兼顧夏季空調在滿

足上述方案2地熱熱泵供熱的基礎上,考慮熱泵兼顧夏季空調用。熱泵的工作道理與製冷機相同,二者也具有相同的首要部件,隻是運行的溫度、壓力範圍不同。熱泵機組一機兩用,進步了設備的利用率 ,相應減少了采熱、空調係統的設備初投資,同時電力初裝費隻一次性計進,投資的經濟性得以進步。熱泵空調機一機兩用,並且機組在夏季空調的運行時間要比冬季調峰供熱的運行時間長,是以可以把熱泵初投資的50%甚至60%以上計進空調係統。

2 地熱熱泵供熱係統技術經濟分析

按上麵提出的三種地熱熱泵供熱方案和兩類地熱資本情況:地熱利用後的尾水或新鑽地熱井,作供熱基本熱源加熱泵調峰進行供熱 。進行方案技術經濟參數計算和分析的根據是北京某工程的實際參數 :地熱供水溫度55℃,流量80t/h;采熱回水溫度按35℃計算;采熱麵積5萬m2,按建築節能要求,采熱熱指標可采用50w/m2;當地能源價格為:電價0.36元/度,地熱水費0.3元/噸 ,自來水水費0.7元/噸,煤價220元/噸,自然氣價格1.8元/m3 。由於采熱供回水溫度偏低,選用終端散熱器上將有所考慮。計算發現,對55℃以下的低溫采熱,如采用常規熱氣散熱器,所需要的散熱器麵積最少要增加50%,相應投資也將增加50%。目前一種新興的PP-C管地板輻射散熱器正在興起和投進使用,由於它埋在房間地板下,散熱方式是由下向上輻射散熱,適合人的身體和生活需要。這一特點,即使是降低它的供回水溫度,如采用50℃/35℃,對它的散熱效果也沒有太大影響。這使得地板輻射散熱器在低溫采熱中有很強的競爭力。是以,可結合建築實際情況,終端可采用熱氣散熱器,或采用地板輻射散熱器。

根據上麵所提到的條件和參數,對三種地熱熱泵供熱方案進行具體的計算,結果見下表1、表2。

計算結果分析和比較 :

1、表 1 計算了不同采熱終端,新鑽地熱井係統的投資和單位運行本錢。從三種地熱供熱方案看 ,方案1的投資低,供熱本錢也低,但沒有生活熱水供給。綜合比較,方案3 既有供熱,又有生活熱水供給 ,同時還兼顧夏季空調,從投資和運行本錢看 ,方案3 處在方案1 和方案2 之間,可作為優選方案。

2、表2計算了計進和不計地熱井時的經濟參數計算結果。不計進地熱井時,係統隻有熱泵 、管網和采熱終端,沒有地熱井的投資和運行用度,其供熱本錢隻有計進地熱井係統的55%擺布。

表 1 不同方案下地熱熱泵供熱經濟參數的計算

終端 地熱供熱方案 地熱井管網終端投資(萬元) 熱泵 初投資 (萬元) 熱泵單位電費 (元/m2) 供熱單位本錢 (元/m2) 生活熱水投資 (萬元) 供水單位本錢 (元/m2) 初投資 總計 (萬元)

熱氣散熱器 方案 1 600 124 0.70 18.02 / / 724.0

方案 2 600 169 1.22 19.55 46 1.35 815.0

方案 3 600 67 17.60 46 1.35 713.0

地板散熱器 方案 1 890 124 0.70 19.24 / / 1014.0

方案 2 890 169 1.22 20.78 46 1.35 1105.0

方案 3 890 67 18.82 46 1.35 1003.0

熱氣增加投資 方案 1 460 124 0.70 15.83 / / 584.0

方案 2 460 169 1.22 17.37 46 1.35 675.0

方案 3 460 67 15.41 46 1.35 573.0

表 2 地熱熱泵供熱與鍋爐供熱的比較 (按熱氣增加投資計算)

供熱方案 供熱係統投資 (萬元) 供熱單位本錢 (元/m2) 生活熱水係統投資 (萬元) 供水單位本錢 (元/m2) 初投資 總計 (萬元)

計進 地熱井用度 地熱熱泵供熱方案1 584 15.83 / / 584

地熱熱泵供熱方案2 629 17.37 46 1.35 675

地熱熱泵供熱方案3 527 15.41 46 1.35 573

不計 地熱井用度 地熱熱泵供熱方案1 334 8.28 / / 334

地熱熱泵供熱方案2 379 9.66 46 1.35 425

地熱熱泵供熱方案3 277 7.70 46 1.35 323

鍋爐 燃煤鍋爐供熱 215 13.65 70 4.50 285

燃氣鍋爐供熱 240 26.76 105 11.32 345

3 地熱熱泵供熱與鍋爐供熱的比較

通常用戶比較關心的是,地熱熱泵供熱能否與傳統鍋爐供熱相競爭,為此計算燃煤、燃氣鍋爐供熱及生活熱水供給的初投資和單位本錢,見表2,並將地熱熱泵供熱方案(有沒有地熱井用度兩種情況)與鍋爐供熱二者進行投資和本錢比較。

由表2看,燃煤鍋爐的供熱單位本錢為13.65元/m2,地熱熱<1頁

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