第十二屆地源熱泵高層論壇
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河北省部分地源熱泵建築應用典型案例賞析

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  來源:《地源熱泵》雜誌    作者:程才實   發布日期:2018-09-19
核心提示:河北省域內有高原、山地、丘陵,有平原,有湖泊、海濱。淺層地熱能分布廣泛,儲量巨大,可用性強,應用前景十分廣闊。現從河北省住房城鄉建設廳征集的“可再生能源建築應用”典型案例中,選取3個地源熱泵建築應用項目介紹如下。
      河北省位於黃河下遊以北,地處東經113°27′-119°50′,北緯36°05′-42°40′之間,總麵積18.8萬平方公裏。2017年末,全省常住總人口達到7519.52萬人。

      河北省域內有高原、山地、丘陵,有平原,有湖泊、海濱。淺層地熱能分布廣泛,儲量巨大,可用性強,應用前景十分廣闊。有關研究表明,平原區淺層地熱能容量為487.773x10^14千焦,折合標準煤166432.259x10^4噸;山間盆地淺層地熱能容量為17.325x10^14千焦,折合標準煤5911.595x10^4噸。淺層地熱能儲量在全國名列前茅。

      近年來,河北省積極推進地源熱泵建築應用。現從河北省住房城鄉建設廳征集的“可再生能源建築應用”典型案例中,選取3個地源熱泵建築應用項目摘要如下:

      一、唐山冀東水泥股份有限公司辦公樓水源熱泵項目

      (一)工程概況

      將公司既有11層辦公大樓、外賓招待所和會議禮堂原有分體空調拆除,采用新型高效水源熱泵機組,利用公司自備電廠的冷卻水做水源,建造中央空調係統。項目總建築麵積約9500㎡。末端采用風機盤管形式。

      (二)技術方案

      該項目夏季室溫控製在25°C以下,冬季室溫在20°C以上。冷、熱複合指標分別按100和70W/㎡計,總的冷、熱負荷為950和665KW。引入電廠的冷卻水做熱泵機組的冬季用熱源水。冬季水溫最低為22°C。按每小時50噸熱源水水量,需提取9°C的水溫,排水溫度為13°C,熱源水量可滿足冬季采暖用。

      主機選用高效滿液式水源熱泵機組一台,在設計工況下性能如下:製熱量1304KM/台,輸入功率240KM/台,冬季空調進出水溫為45-50°C,熱源水排水溫度按22-13°C,製熱能效比5.43;製冷量955KW/台,輸入功率192KW/台,夏季空調水進出水溫為12-7°C,利用冷卻塔輔助散熱,製冷能效比5.18。

      滿液式蒸發器機組是相對幹式蒸發器而言的,其內部的製冷劑在蒸發器內走殼程。蒸汽從殼體上部排出,內部始終是液體間的換熱,使得壓縮機的容積效率有所提高,製冷量增大。

      係統設備基本數據如下:

      1.水源熱泵機組(1台,滿液式蒸發器):LSBLGR-1200M;製熱量1304KW,功率240KW,製冷量995KW,功率192KW。

      2. 空調側循環水泵(2台):SLS150-160;流量150m³/h,揚程32m,功率22KW。

      3. 冷卻水循環水泵(2台):SLS200-250;流量200m³/h,揚程20m,功率18.5KW。

      4. 全自動軟水器(1台):FY-2A。

      5. 軟化水箱(1台):4m。

      6. 冷卻塔(1座):流量200m³/h,風量13800m³/h,功率7.5KW。

      7. 電子水處理儀(1台):處理水量145-210m³/h。

      (三)運營模式

      該項目由物業公司自行管理熱泵係統。采用一台高效節能滿液式水源熱泵空調機組,滿足夏季製冷和冬季采暖。冬季,在設計工況下,22°C的電廠冷卻水經潛水泵被輸送至熱泵機組的蒸發器側,被冷卻成13°C後再輸送回冷卻水管中。夏季,因水溫較高,需配置冷卻塔係統。

      (四)運行效果

      該項目主機、機房附屬設備、機房電氣部分及安裝係統總投資約330萬元。該係統因夏季電廠冷卻水溫度過高,不易用作空調係統。冬季餘熱水溫高,宜作理想熱源。經測算,冬季運行費用為10.3萬元,較市政管網供熱年節約14.4萬元,節能效果顯著。

      二、保定市天河電子技術有限公司紅外精密激光雷達產業化基地水源熱泵係統應用項目

      (一)工程概況

      該項目位於保定高新區北部三期區域內,占地麵積30760㎡,建築麵積26082㎡。項目功能為辦公及生產車間。2010年8月開工,2013年3月竣工。

      (二)技術方案

      項目采用水源熱泵方式為建築提供所需的冷、熱源。中央空調進行冬季供暖及夏季供冷,空調係統末端采用風機盤管,不設集中新風係統。空調水係統為雙管係統,冬夏合用一套管路,定壓補水裝置設於水源熱泵房內。

      冷熱源均由水源熱泵房提供,冷負荷指標76.14W/㎡,熱負荷指標64.8W/㎡;設計冷負荷1930KW,熱負荷1640KW。夏季空調設計冷水供水溫度7°C,回水溫度12°C;冬季空調設計熱水供水溫度45°C,回水溫度40°C。

      係統設備基本數據如下:

      1.水源熱泵(1台):WCFXHP87R;製冷量2062KW,製熱量2374KW,製冷輸入功率308KW,製熱輸入功率438KW。

      2. 冷(熱)水循環泵(4台):KQL200/315-55/4;流量400m³/h,揚程32m,功率55KW。

      3. 潛水泵(4台):200QJ100-60;流量100m³/h,揚程60m,功率25KW。

      4. 定壓補水設備(2台,變頻):DFG40-160(1)/2/3;流量11.5m³/h,揚程32m,功率3KW。

      5. 軟化水設備(1台),處理水量3m³/h。

      6. 旋流除砂器(1台),流量200m³/h。

      (三)運營模式

      該項目為企業自籌資金、企業獨立運行管理模式,企業外聘管理人員操作運行,所有設備、係統的產權均為企業自有。企業製定了規範的運行管理製度,確保係統運行安全穩定。通過各項數據采集分析進行優化。

      數據收集。通過人工采集方式采集的數據為示範項目的基本信息,以及需要人工定期填寫的監測數據(建築基本信息、不能自動采集的能耗信息等);通過自動采集方式采集的數據為監測指標,由自動計量裝置實時采集監測數據,通過自動傳輸方式實時傳輸至市建築能耗監測平台。

      運行維護。該水源熱泵中央空調係統投入使用後,為保證水源熱泵機組係統的持續正常工作,應根據設備係統情況準備運行工作,並按照計劃進行日常的運行管理。係統的維護包括水源熱泵機組、冷凍水泵、深水井、附件的維護。

      (四)運行效果

      通過對該項目水源熱泵係統夏季和冬季運行工況的測試和分析,得出如下係統運行監測數據:

      測試期間在室外氣候條件下,夏季抽測區域的供冷保證率為100%,冬季抽測區域的供熱保證率為100%。

      測試期間在實際運行工況下,抽測熱泵機組在夏季的製冷平均性能係數為5.55,熱泵係統製冷平均性能係數為3.77;熱泵機組在冬季的製熱平均性能係數為5.22,熱泵係統製熱平均性能係數為3.58。

      實施效果:年節約標準煤86.25噸,減排二氧化碳213.04噸,減排二氧化硫1.73噸,減排粉塵0.86噸。年節約費用13.05萬元,靜態投資回收期為8.92年。

      三、承德市雙橋區大石廟鎮石門溝村汙水源熱泵項目

      (一)工程概況

      石門溝村於2008年7月列為雙橋區城中村改造範圍。占地麵積133畝,分別於2007、2009、2010年征為建設用地。已建成多層樓房7棟,總建築麵積43000㎡。采用汙水源熱泵采暖技術,滿足石門溝村小區住戶冬季采暖需求。

      (二)技術方案

      該項目利用承德市汙水處理廠處理後的中水,通過地下管道引至項目機房汙水提升井,經汙水源熱泵提取5°C溫度後,回饋到汙水處理廠原出口。供暖麵積43000㎡。這一項目,填補了承德市冬季取暖方式的空白。

      該係統設計采用“二級中水汙水源熱泵係統”型式為建築提供供熱服務。43000㎡住宅樓建築設計熱負荷指標60W/㎡,則熱負荷為2580KW。末端係統采用暖氣片供暖方式,設計采暖供回水溫度為60/50°C。

      利用汙水處理廠排放的二級汙水通過管道引至熱泵機房,經熱泵機組提取溫度後再通過管道排放至汙水處理廠總排水管道;熱泵機組所提取出的熱量再利用管道循環水泵為末端建築提供熱源。該係統根據天氣變化情況,利用設置時段自動控製運行模式。

      係統設備基本數據如下:

      1.熱泵機組(2台):BSBL-1200G;製熱量1270KW;輸入功率446KW。

      2.係統循環泵(2台):DFW250-400B/4/5;流量450m³/h;揚程38m;功率75KW。

      3.水泵(2台):250QJ160-42;流量160m³/h;揚程42m;功率30KW。

      4.電子水處理儀(1台):HD-10;流量590m³/h。

      5.高效過濾器(1台):MZG-10A;流量500m³/h。

     6.定壓補水裝置(1套):NZG-1400;單灌體雙泵;流量16m³/h;揚程85m;承壓1.6MPa。

      7.軟化水裝置(1套):MT5;工作流量5m³/h。

      8.補水箱(1個):4m³;玻璃鋼拚裝。

      9.智能控製櫃(1台):PLC編程智能控製。


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      (三)運營模式

      承德市係全國可再生能源建築應用示範城市。該項目作為承德市首個應用汙水源熱泵技術進行采暖的示範工程,符合國家項目建設補助規定,給予每平方米建築補貼40元,共補貼172萬元,不足部分以剩餘建築物抵頂。相關設備產權自驗收之日移交村委會管理。

      該項目由汙水源熱泵生產廠家負責係統設備安裝、調試、技術培訓指導,以及售後維修保養服務並交付使用,係統的運行管理均由村委會組織統一管理,包括熱泵機組運行、熱泵機房日常維護保養、取暖費的收取工作等。

      (四)運行效果

       由河北省建築科學研究院的檢測報告得知:根據對石門溝汙水源熱泵係統冬季運行工況的測試分析,測試期間在室外氣候條件下,所抽查房間的室溫都在18°C以上,滿足要求;測試期間,在實際運行工況下,所抽測地源熱泵機組的製熱性能係數為3.72,熱泵係統的製熱性能係數為3.10。

      該項目熱泵係統冬季采暖消耗1629313.7KWh,當地價格按0.52元/KW.h計算,城市集中采暖麵積按24.0元/㎡計算,該項目年節約取暖費用18.5萬元。年常規能源替代量298.1噸標準煤,二氧化碳減排量736.3噸,二氧化硫減排量5.96噸。(來源:《地源熱泵》雜誌)

責編:dhl


 
 
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