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河北省部分地源熱泵建筑應用典型案例賞析

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  來源:《地源熱泵》雜志    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,F從河北省住房城鄉建設廳征集的“可再生能源建筑應用”典型案例中,選取3個地源熱泵建筑應用項目介紹如下。
      河北省位于黃河下游以北,地處東經113°27′-119°50′,北緯36°05′-42°40′之間,總面積18.8萬平方公里。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筑應用,F從河北省住房城鄉建設廳征集的“可再生能源建筑應用”典型案例中,選取3個地源熱泵建筑應用項目摘要如下:

      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,建造中央空調系統。項目總建筑面積約9500㎡。末端采用風機盤管形式。

      (二)技術方案

      該項目夏季室溫控制在25°C以下,冬季室溫在20°C以上。冷、熱復合指標分別按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臺,在設計工況下性能如下:制熱量1304KM/臺,輸入功率240KM/臺,冬季空調進出水溫為45-50°C,熱源水排水溫度按22-13°C,制熱能效比5.43;制冷量955KW/臺,輸入功率192KW/臺,夏季空調水進出水溫為12-7°C,利用冷卻塔輔助散熱,制冷能效比5.18。

      滿液式蒸發器機組是相對干式蒸發器而言的,其內部的制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,制冷量增大。

      系統設備基本數據如下:

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

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

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

      4. 全自動軟水器(1臺):FY-2A。

      5. 軟化水箱(1臺):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臺):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系統。采用一臺高效節能滿液式水源熱泵空調機組,滿足夏季制冷和冬季采暖。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后再輸送回冷卻水管中。夏季,因水溫較高,需配置冷卻塔系統。

      (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系統總投資約330萬元。該系統因夏季電廠冷卻水溫度過高,不易用作空調系統。冬季余熱水溫高,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系統應用項目

      (一)工程概況

      該項目位于保定高新區北部三期區域內,占地面積30760㎡,建筑面積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筑提供所需的冷、熱源。中央空調進行冬季供暖及夏季供冷,空調系統末端采用風機盤管,不設集中新風系統?照{水系統為雙管系統,冬夏合用一套管路,定壓補水裝置設于水源熱泵房內。

      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。

      系統設備基本數據如下:

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

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

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

      4. 定壓補水設備(2臺,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臺),處理水量3m³/h。

      6. 旋流除砂器(1臺),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、系統的產權均為企業自有。企業制定了規范的運行管理制度,確保系統運行安全穩定。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范項目的基本信息,以及需要人工定期填寫的監測數據(建筑基本信息、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筑能耗監測平臺。

      運行維護。該水源熱泵中央空調系統投入使用后,為保證水源熱泵機組系統的持續正常工作,應根據設備系統情況準備運行工作,并按照計劃進行日常的運行管理。系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系統夏季和冬季運行工況的測試和分析,得出如下系統運行監測數據:

      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制冷平均性能系數為5.55,熱泵系統制冷平均性能系數為3.77;熱泵機組在冬季的制熱平均性能系數為5.22,熱泵系統制熱平均性能系數為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污水源熱泵項目

      (一)工程概況

      石門溝村于2008年7月列為雙橋區城中村改造范圍。占地面積133畝,分別于2007、2009、2010年征為建設用地。已建成多層樓房7棟,總建筑面積43000㎡。采用污水源熱泵采暖技術,滿足石門溝村小區住戶冬季采暖需求。

      (二)技術方案

      該項目利用承德市污水處理廠處理后的中水,通過地下管道引至項目機房污水提升井,經污水源熱泵提取5°C溫度后,回饋到污水處理廠原出口。供暖面積43000㎡。這一項目,填補了承德市冬季取暖方式的空白。

      該系統設計采用“二級中水污水源熱泵系統”型式為建筑提供供熱服務。43000㎡住宅樓建筑設計熱負荷指標60W/㎡,則熱負荷為2580KW。末端系統采用暖氣片供暖方式,設計采暖供回水溫度為60/50°C。

      利用污水處理廠排放的二級污水通過管道引至熱泵機房,經熱泵機組提取溫度后再通過管道排放至污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筑提供熱源。該系統根據天氣變化情況,利用設置時段自動控制運行模式。

      系統設備基本數據如下:

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

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

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

      4.電子水處理儀(1臺):HD-10;流量590m³/h。

      5.高效過濾器(1臺):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;玻璃鋼拼裝。

      9.智能控制柜(1臺):PLC編程智能控制。


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      (三)運營模式

      承德市系全國可再生能源建筑應用示范城市。該項目作為承德市首個應用污水源熱泵技術進行采暖的示范工程,符合國家項目建設補助規定,給予每平方米建筑補貼40元,共補貼172萬元,不足部分以剩余建筑物抵頂。相關設備產權自驗收之日移交村委會管理。

      該項目由污水源熱泵生產廠家負責系統設備安裝、調試、技術培訓指導,以及售后維修保養服務并交付使用,系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

       由河北省建筑科學研究院的檢測報告得知:根據對石門溝污水源熱泵系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制熱性能系數為3.72,熱泵系統的制熱性能系數為3.10。

      該項目熱泵系統冬季采暖消耗1629313.7KWh,當地價格按0.52元/KW.h計算,城市集中采暖面積按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》雜志)

責編:dhl


 
 
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