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技術(shù)文章

實例!地源熱泵工程優(yōu)化改造解決方案

點擊次數(shù):1574 發(fā)布時間:2016-5-6

 隨著社會的發(fā)展以及人民生活水平的提高,越來越多的人在使用地源熱泵空調(diào)技術(shù),以倡導(dǎo)綠色環(huán)保時尚理念,并營造健康舒適的生活環(huán)境。地源熱泵系統(tǒng)是一種節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)。

    地源熱泵系統(tǒng)是將低品位熱量轉(zhuǎn)換成高品位熱量進行供熱、制冷的新型能源利用方式之一。與使用燃煤、燃氣、燃油等常規(guī)能源方式相比,其能量利用率為3.5以上(燃煤為0.65~0.85;燃油爐為0.7~0.9;燃氣爐為0.8~0.85;電鍋爐電熱膜的理想值也只能接近于1;空氣源熱泵系統(tǒng)可做到2.5,但在惡劣天氣下效率低,甚至無法啟動)。地源熱泵系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能、一機多用、維護量小、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、能源重復(fù)利用等優(yōu)點而得以推廣。

 

    然而在實際工程應(yīng)用中,很多地源熱泵項目因設(shè)計、施工及運行管理等問題,遠遠沒有發(fā)揮其應(yīng)有的優(yōu)勢。通過下面通過分析某地下水源熱泵系統(tǒng)改造前后的運行數(shù)據(jù)進行對比,以及與其它地源熱泵項目、與其他空調(diào)形式進行對比,說明了地源熱泵系統(tǒng)在運行中的經(jīng)濟性及影響其經(jīng)濟性的相關(guān)因素。

    1工程概況。

    該項目總建筑面積4.2萬平方米,其中主樓2.8萬平方米,裙樓1.4萬平方米。共設(shè)LWP1800.2型水源熱泵機組7臺,單臺標稱功率123kW;鑿井7眼,深井泵7臺,單臺標稱功率37kW;抽取的地下水除沙后分別經(jīng)7臺板式換熱器與機組進行熱交換,作為機組的冷熱源;井水側(cè)二次水循環(huán)泵7臺,單臺標稱功率15kW;末端循環(huán)泵7臺,單臺標稱功率18.5kW。系統(tǒng)于2004年6月建成并部分投入使用,運行效果較差,不能滿足正常的使用要求。

 

    2006年初進行了系統(tǒng)改造施工、調(diào)試,并承擔了空調(diào)系統(tǒng)的日常運行維護管理工作。改造后主樓利用原有水源熱泵機組5臺,鉆鑿抽水井3眼、回灌井3眼、水量調(diào)節(jié)池1眼,新安裝深井泵3臺,標稱功率55kW并配ABB變頻器3臺,井水經(jīng)除沙器及電子水處理儀處理后直接進入機組,無井水側(cè)二次循環(huán)泵;使用原末端循環(huán)泵5臺;末端設(shè)備采用新風機組加風機盤管進行冬季供暖及夏季供冷。其中新風機組17臺,合計71.1kW;風機盤管542臺,合計20.3kW。裙樓利用原有水源熱泵機組2臺;井水部分與主樓共用,使用原末端循環(huán)泵2臺。

    2地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運行。

    本系統(tǒng)運行以來,井水出水溫度高16.3℃,低15.3℃;利用溫差大多在3.5~7℃之間;單井出水量大于180m3/h;靜水位30.15m、動水位約30.5m;抽水降深為0.35m±8%;水量調(diào)節(jié)池靜水位為12.13m、動水位15.3m,差為3.17m;井水含沙量小于二十萬分之一。依此數(shù)據(jù)判定地下水系統(tǒng)運行較為穩(wěn)定。

 

    3地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與改造前系統(tǒng)對比。

    原系統(tǒng)于2004年6月建成并部分投入使用。運行中地下井水能量短路及含沙量嚴重超標,加上板換兩側(cè)流體之間的換熱效率低下、運行維護不善,致使系統(tǒng)井水側(cè)水路嚴重堵塞。系統(tǒng)長期處于大流量小溫差運行狀態(tài):為滿足一臺熱泵機組的正常工作需開啟深井泵4臺、井水側(cè)二次循環(huán)泵3臺、末端循環(huán)泵3臺,井水側(cè)及板換側(cè)溫差均工作在2℃以下。末端溫度不能有效提升,為滿足末端負荷需求進而增開末端循環(huán)泵,無形之中又增加了熱泵對冷熱源需求。如此反復(fù)惡性循環(huán),造成系統(tǒng)運行效率低下、熱泵機組啟停頻繁、外管線土方塌陷等問題。

 

    通過對比,可以分析得出原系統(tǒng)出現(xiàn)高能耗的原因:

    1)系統(tǒng)設(shè)計不合理。單臺深井泵抽水后經(jīng)一臺板換換熱后回灌,能量利用不夠充分;地下水系統(tǒng)存在能量短路現(xiàn)象。


    2)施工組織不得力,成井質(zhì)量不高。井水含沙量嚴重超標,造成井周圍抽空導(dǎo)致地面塌陷。提高成井質(zhì)量可以解決井水含沙量過大的問題,可去除井水側(cè)的二次循環(huán)設(shè)備能耗及板換換熱的溫差損失,有利于實現(xiàn)井水的100%回灌。

    3)運行維護不得力。運維人員未定期除沙,對系統(tǒng)運行原理理解不夠,造成系統(tǒng)管路嚴重堵塞,增加了水阻而降低了深井泵的運行效率;在井水供應(yīng)不足的條件下增開末端循環(huán)泵,造成末端系統(tǒng)大流量小溫差運行。

    4地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與其它采暖空調(diào)系統(tǒng)對比。

    本系統(tǒng)供暖季能耗折合為煤耗為9.21Kg/m2·季,與其它采暖方式相比能耗低。與城市熱網(wǎng)采暖相比每平方米每季少耗煤12.52Kg/m2·季,節(jié)能58%,每平方米每季少排二氧化硫326g/m2·季、氮氧化物121.7g/m2·季、煙塵34.8克/m2·季;與蓄熱式電鍋爐相比每平方米每季少耗煤47.89Kg/m2·季,節(jié)能83.9%;與電熱膜相比每平方米每季少耗煤45.02Kg/m2·季,節(jié)能83%;與壁掛式燃氣爐相比每平方米每季少耗煤11.61Kg/m2·季,節(jié)能55.8%,每平方米每季少排氮氧化物43.4g/m2·季、煙塵2.95g/m2·季;與直燃機相比每平方米每季少耗煤10.38Kg/m2·季,節(jié)能53%,每平方米每季少排氮氧化物40.8g/m2·季、煙塵2.8g/m2·季。

    從以上分析數(shù)據(jù)可以看出:

    1)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運行費用低。其全壽命周期價值可因此而趨于更佳。系統(tǒng)的經(jīng)濟性可根據(jù)建設(shè)投資、運行成本及使用年限進行評價。

    2)對于空調(diào)系統(tǒng)中,系統(tǒng)的節(jié)能與減排具有統(tǒng)一性。熱泵系統(tǒng)沒有直接排放、其能耗小,間接排放相對較低,因此是日前理想的空調(diào)系統(tǒng)。

    社會的發(fā)展以及人民生活水平的提高,越來越多的人在使用地源熱泵空調(diào)技術(shù),以倡導(dǎo)綠色環(huán)保時尚理念,并營造健康舒適的生活環(huán)境。地源熱泵系統(tǒng)是一種節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)。

 

 

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