1、水源熱泵論文：水源熱泵機組在供暖系統(tǒng)中的應用摘 要 針對目前地熱供暖應用的現(xiàn)狀，介紹了一種全新的地熱+高溫水源熱泵的供暖方案。在比較了各種常規(guī)的供暖模式的經(jīng)濟及環(huán)保效益的同時，為低溫地熱水、地熱尾水中低品位余熱水資源提供了一種高效、合理的利用途徑。關鍵詞 水源熱泵 地熱供暖 地熱尾水 節(jié)能 環(huán)保一、概述1、項目簡介某干休所共有建筑面積6萬平方米，為滿足冬季供熱及生活熱水的需求，建設方擬采用地熱井水+水源熱泵技術聯(lián)合供暖方式為住宅小區(qū)冬季采暖提供熱源，根據(jù)當?shù)氐牡刭|結構及有關技術資料，現(xiàn)計劃打地熱井1口（井深3800米），單井出水量55t/h，溫度90。綜合考慮初投資及運行費用，并本著最大限度利

2、用地熱水資源的原則，擬定采暖方式為：用地熱水給小區(qū)一次供暖，供熱后的尾水由水源熱泵進行能量提升為采暖系統(tǒng)再次供熱，從而降低尾水排放溫度適合生活用熱水要求，最大限度的利用水資源。從長期運行的角度出發(fā)，對該方案的節(jié)能效益進行以下技術經(jīng)濟分析。2、熱泵技術原理熱泵是一種能從自然界的空氣、水或者土壤中獲取低品位熱量，經(jīng)過電力做功，輸出可用的高品位熱能的設備。熱泵可以把消耗的高品位電能轉換為3倍甚至3倍以上的熱能，是一種高效供能技術。本文所要敘述的熱泵系統(tǒng)是利用水源熱泵機組從中低溫水中吸收熱量供采暖用熱，可以實現(xiàn)能源的二次利用，大大提高能源利用率，節(jié)約地熱水的用量，是一條變廢為寶的節(jié)能途徑。由于熱泵是取

3、之自然界中的能量，效率高，沒有任何污染物排放，是當今最清潔、經(jīng)濟的能源方式。在資源越來越匱乏的今天，作為人類利用低溫熱能的最先進方式，熱泵技術已在全世界范圍內受到廣泛關注和重視。在我國熱泵技術是國家重點推廣的能源技術之一，目前在國內已經(jīng)獲得了廣泛的應用。二、技術方案小區(qū)建筑冬季采暖熱負荷為3000kw，生活熱水負荷為1200kw。采暖末端使用地幅熱，因此要求供水溫度為55，回水溫度為45。采用水源熱泵供暖系統(tǒng)的原理示意圖如圖1所示。本系統(tǒng)中，地熱井出來的90、55t/h的地熱水由除砂器處理后，經(jīng)過供暖一級板式換熱器和生活熱水換熱器換熱后的水溫降為46；再經(jīng)過采暖二級板式換熱器換熱后出水溫度降為

4、20排出?；钊剿礋岜脵C組水源側進水溫度為16，出水溫度為9，機組用戶側供回水溫度為55/45。為了提高本供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性，盡可能多的利用地熱水的溫度，降低地熱尾水的排放溫度是充分利用地熱水資源的關鍵。通過水源熱泵系統(tǒng)能量提升,達到充分利用廢熱為本采暖系統(tǒng)提供補充熱量的目的。水源熱泵系統(tǒng)可提供的生活熱水溫度為55，接至保溫水箱中，通過管路送到各用戶。地熱水及尾水可提供的熱量為：（1）冬季保證生活熱水需用地熱水量為25t/h，1.163x(90-46)x25=1279kw。地熱供水90，尾水46。（2）剩余采暖用地熱水量為30t/h，地熱水一級全部用采暖可提供的熱量為：q1=1.163（90-

5、46）30=1535kw。地熱供水90，尾水46。（3）生活熱水用熱尾水和采暖一級板式換熱器尾水溫度均為46，水量共為55t/h。這些水供二級水源熱泵系統(tǒng)，可從地熱尾水中吸收的熱量為：q2=1.16355（46-20）=1663kw。進水46，排水20。（4） 熱泵驅動壓縮機電能轉換為熱能約為（cop3.75）：n= q2（3.75-1）=604.7kw。（5）地熱梯級利用總制熱量：q3=q2+n=1663+604.7=2267.7kw。（6）地熱水采暖一級利用可提熱量為1535kw，地熱尾水+水源熱泵可提供采暖熱量為2267.7kw，可提供的總采暖熱量為：3802.7kw。根據(jù)以上參數(shù)分析，

6、本系統(tǒng)可完全滿足小區(qū)冬季采暖及生活熱水的需求。采用水源熱泵系統(tǒng)，可將地熱尾水降至20，利用地熱水溫度70。由于冬季各時間段室外氣象溫度不同，水源熱泵系統(tǒng)主機可根據(jù)回水溫度高低自動啟停。圖1 地熱+水源熱泵采暖原理圖三、經(jīng)濟性比較水源熱泵除具有環(huán)保的特點外，更具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢，下面將利用余熱資源采用水源熱泵的供暖方式同現(xiàn)行的各種供暖方式就運行成本、一次性投資依據(jù)基礎數(shù)據(jù)作分析比較如下：說明：1、電價0.5元/（kw.h）、低谷電價0.2元/（kw.h），每日低谷電價運行8小時、天然氣價1.98元/ m3、煤價600元/t、自來水3.2元/t、燃油7.0元/l。2、單位建筑面積熱負荷：設備選型按

7、60w/，實際運行按31.82 w/計?。ㄏ到y(tǒng)24小時不間斷運行的全年平均值），采暖系統(tǒng)運行按120天/年。3、燃料燃燒值按國家標準計取，燃煤鍋爐效率取0.75，燃氣鍋爐效率取0.90，燃油鍋爐效率取0.90，電鍋爐效率取0.95，水源熱泵機組cop=3.75。4、運行費只計主要設備的燃料費，未計入管理費、燃煤鍋爐大修費等。5、在一次性投資及運行費用中各種供暖方式相同的部分不做比較。通過上表我們可以看到應用水源熱泵的運行費用最低，和燃煤鍋爐相比還有著巨大的潛在經(jīng)濟效益：鍋爐維護人員減少，節(jié)省人工費用；不存在鍋爐大修費用；省掉了煤場占地灰渣場占地的場地費用、排渣費用；鍋爐房對景觀的破壞、鍋爐煙氣

8、對環(huán)境造成的污染等等環(huán)保方面的效益。四、方案特點1、余熱利用、經(jīng)濟節(jié)能采用高溫水源熱泵機組可直接回收利用地熱尾水中低品位余熱資源，從根本上解決了尾水余熱資源不能被熱泵機組直接回收利用的現(xiàn)狀。機組制熱工況出水溫度可根據(jù)用戶需求調節(jié)，可滿足不同冬季不同階段供暖及制備生活熱水的需求，低溫地熱水+高溫水源熱泵取代燃煤、燃氣鍋爐進行冬季供暖無須改造供暖末端及現(xiàn)有供暖管網(wǎng)，從而使現(xiàn)有資源得到了最合理的利用。2、綠色環(huán)保、效益顯著采用地熱水加高溫水源熱泵取代燃煤鍋爐可取得很好的環(huán)保效應和經(jīng)濟效應，避免了燃煤鍋爐的廢氣廢渣對周圍環(huán)境的污染，省掉了燃煤的運輸費用、貯煤場地費用、除塵費用、灰渣的運輸處理費用等。同

9、時解決了低溫地熱水或地熱尾水排放后對環(huán)境造成的熱污染的問題，經(jīng)此方案后，地熱水的溫度只有20左右遠低于國家規(guī)定的小于30的標準。3、性能穩(wěn)定、安全可靠水源熱泵運行自動化程度高，運行人員少，機組噪音很小，安全性高。地下水溫度穩(wěn)定，使得熱泵機組運行更可靠、平穩(wěn)，供熱為連續(xù)供熱，溫度恒定，人體的舒適感好。四、結束語根據(jù)地質勘察報告顯示，本項目所在地地熱水資源充足，在設計流量下可以保證長期取用。本項目在不使用熱泵的情況下，采暖需用地熱水將達到60t/h，使用熱泵后節(jié)省地熱水50%，并增加熱量20%,可保證冬季出現(xiàn)當?shù)貥O端低溫下的采暖負荷。上述參數(shù)計算均取的設計用熱負荷最大值，采暖期如果采取合理有效的調節(jié)措施，地下水取用量還將減少。這樣就在保證用熱的同時盡量減少了地下水的取用，更經(jīng)濟環(huán)保。在后期的使用過程中如果能采取有效的地熱尾水回灌技術，那么本系統(tǒng)的經(jīng)濟環(huán)保性及長期穩(wěn)定實用性的優(yōu)點將尤為明顯。參考文獻：1 李漢炎，張