重慶市年地源熱泵發(fā)展與應(yīng)用后評估.ppt

重慶市2013年地源熱泵發(fā)展與應(yīng)用后評估,丁 勇 重慶大學(xué) 教授 重慶市綠色建筑專業(yè)委員會 常務(wù)副秘書長 2013.8,主要內(nèi)容,地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行后評估,解決方法的研究,重慶市地源熱泵建筑應(yīng)用概況,2009年，重慶市被住建部和財(cái)政部確定為全國可再生能源建筑應(yīng)用示范城市以來，積極推動項(xiàng)目建設(shè)，共組織26個(gè)項(xiàng)目388萬平方米建筑開展了以水源熱泵、土壤源熱泵技術(shù)為主的工程應(yīng)用示范。,重慶市地源熱泵發(fā)展進(jìn)程,2010年，重慶市巫溪、云陽兩縣成功申請全國可再生能源建筑應(yīng)用農(nóng)村地區(qū)縣級示范，兩縣將結(jié)合自身優(yōu)勢，充分運(yùn)用太陽能、江河水等特色資源，開展可再生能源建筑應(yīng)用，預(yù)期分別建設(shè)30、34萬平方米的可再生能源建筑應(yīng)用示范工程。,2011年至2012年期間，可再生能源建筑規(guī)?；瘧?yīng)用面積達(dá)180萬平方米，其中水源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積達(dá)到120萬平方米，地源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積達(dá)到30萬平方米。,4,重慶市地源熱泵發(fā)展進(jìn)程,2013年至2015年期間，可再生能源建筑規(guī)?；瘧?yīng)用面積將達(dá)270萬平方米，其中水源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積達(dá)到180萬平方米，地源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積達(dá)到50萬平方米。,重慶市制定了一系列的發(fā)展規(guī)劃、管理辦法、地方標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及質(zhì)量驗(yàn)收。重慶市制定發(fā)布了重慶市可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目管理辦法和重慶市可再生能源建筑應(yīng)用中長期規(guī)劃，完成了地表水水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。,重慶市可再生能源建筑應(yīng)用中長期發(fā)展規(guī)劃 規(guī)劃期分為十一五和2020年。到2010年，淺層地能等可再生能源建筑應(yīng)用面積占新建建筑面積達(dá)到25%以上；形成可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)的法規(guī)、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系等。到2020年，淺層地?zé)崮芸稍偕茉唇ㄖ?yīng)用面積占新建建筑面積達(dá)到50%以上；形成產(chǎn)業(yè)鏈完整，達(dá)到國際化水平的可再生能源應(yīng)用產(chǎn)業(yè)基地等。 重慶市可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目管理辦法 該辦法主要對土壤源熱泵、水源熱泵和太陽能一體化示范項(xiàng)目申報(bào)流程、專項(xiàng)補(bǔ)助資金申請等方面做出了規(guī)范性要求。,地方標(biāo)準(zhǔn)管理促進(jìn),重慶市建筑節(jié)能“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃 重慶市建委于2011年3月發(fā)布，回顧總結(jié)“十一五”建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的同時(shí)，提出了“十二五”建筑節(jié)能總目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)新建城鎮(zhèn)建筑施工階段建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行率達(dá)到99%；建立發(fā)展低碳建筑評價(jià)體系；新建綠色建筑1000萬m2，既有建筑節(jié)能改造350萬m2 ，可再生能源建筑應(yīng)用450萬m2 ；采用新型節(jié)能墻體材料應(yīng)用比例達(dá)到65%以上。預(yù)計(jì)到“十二五”期末，重慶市建筑領(lǐng)域累計(jì)形成年節(jié)能446萬噸標(biāo)煤，減排當(dāng)量CO2 1016萬噸的能力。,地表水水源熱泵系統(tǒng)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) DBJ50 -116-2010 2010年由重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)對項(xiàng)目工程施工質(zhì)量驗(yàn)收過程中水源熱泵系統(tǒng)的取排水系統(tǒng)，換熱系統(tǒng)安裝，冷熱源機(jī)房等進(jìn)行了規(guī)范化要求。于2011年3月起實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)為工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。,地表水水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) DBJ50 -115-2010 2010年由重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)對水源熱泵系統(tǒng)的取水，水處理，排水，換熱系統(tǒng)等進(jìn)行了說明和要求。于2011年3月起實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)為工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。 地表水水源熱泵系統(tǒng)適應(yīng)性評估標(biāo)準(zhǔn) DBJ50 -117-2010 2010年由重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)預(yù)評估及后評估的內(nèi)容和方法進(jìn)行了規(guī)范化要求。于2011年3月起實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)為工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。 地表水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行管理技術(shù)規(guī)程 DBJ50 -118-2010 2010年由重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)對水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行管理，包括換熱系統(tǒng)，主機(jī)以及建筑物供冷（熱）系統(tǒng)運(yùn)行管理做出了要求。于2011年3月起實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)為工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。,瑞安重慶天地,開縣人民醫(yī)院,秀山錳都酒店,秀山人民醫(yī)院遷建工程,彭水兩江假日酒店,永川港聯(lián)檢大樓,合川華地酒店,南川區(qū)市民廣場與商務(wù)中心,忠縣人民醫(yī)院遷擴(kuò)建項(xiàng)目,永川區(qū)會議服務(wù)中心及司法綜合辦公大樓,國家示范項(xiàng)目,10,城市級示范項(xiàng)目,11,城市級示范項(xiàng)目,12,城市級示范項(xiàng)目,13,重慶市地源熱泵項(xiàng)目增長迅速，在2008年，2009年的基礎(chǔ)上翻了一番，2012年延續(xù)了2010年良好的發(fā)展態(tài)勢，一方面是政策扶持的結(jié)果，一方面是越來越多的投資商認(rèn)識了解到地源熱泵系統(tǒng)的巨大節(jié)能潛力。,10項(xiàng),9項(xiàng),11項(xiàng),249萬,106萬,43萬,地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行后評估,通過驗(yàn)收的項(xiàng)目,開縣人民醫(yī)院（水源熱泵） 彭水自治縣烏江明珠大酒店（水源熱泵） 重慶大劇院（水源熱泵） 合川華地王朝大酒店（水源熱泵） 秀山錳都大酒店（水源熱泵） 南溫泉主題公園（水源熱泵） 后勤工程學(xué)院綠色建筑示范樓（土壤源熱泵） 中國人民銀行重慶營業(yè)管理部新建附屬用房及其他特殊用房項(xiàng)目（土壤源泵）,測試時(shí)間：2011年8月 工程信息： 2007年國家可再生能源建筑應(yīng)用示范工程實(shí)施計(jì)劃項(xiàng)目，空調(diào)面積24247.8m2，空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷2912.7kW，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷1117.2kW。,17,某湖水源熱泵項(xiàng)目,采用緊鄰水庫作為系統(tǒng)冷熱源，系統(tǒng)采用分體式水源熱泵機(jī)組，水庫水容量常年維持在約1622萬m3范圍內(nèi)，水體表面積約33000 m2，水體深度常年保持57.5m，水質(zhì)較好。,系統(tǒng)原理圖,工作原理：系統(tǒng)從水庫取水經(jīng)板式換熱器與空調(diào)側(cè)了冷卻水換熱，空調(diào)側(cè)冷卻水進(jìn)入分水器至系統(tǒng)末端，末端機(jī)組工作制冷直接對末端降溫。,系統(tǒng)能效,設(shè)計(jì)系統(tǒng)能效比：3.3 實(shí)測系統(tǒng)能效比：2.3 水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)實(shí)測機(jī)組負(fù)荷率僅為30%。,系統(tǒng)能效,該水源熱泵系統(tǒng)夏季設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為2912.7kW，冷負(fù)荷指標(biāo)為120.1W/，機(jī)組裝機(jī)制冷量為3318kW 實(shí)測制冷量平均為1000kW，最高不到1800kW，負(fù)荷率也僅為41% 能效測評要求負(fù)荷率80%,21,可行性分析中夏季水體為1830。 實(shí)測機(jī)組冷卻水進(jìn)水溫度為35，出水溫度為37，取水水溫過高。 設(shè)計(jì)取水溫差為4，實(shí)測溫差為2，溫差過小。,問題總結(jié),后評估實(shí)測： 測試期間系統(tǒng)平均能效比為2.59，平均負(fù)荷率為31%， 第一天8：0022：30，系統(tǒng)平均能效比為2.32，平均負(fù)荷率為26%； 第二天8：3017：00，系統(tǒng)能效比平均為2.36，平均負(fù)荷率為28%，,機(jī)組負(fù)荷率過低 機(jī)組低負(fù)荷率運(yùn)行，原始設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算存在偏大的問題，導(dǎo)致機(jī)組選型偏大，導(dǎo)致機(jī)組在全年周期內(nèi)始終處于半負(fù)荷甚至低負(fù)荷運(yùn)行工況，導(dǎo)致節(jié)能效果下降。,問題總結(jié),冷卻水溫過高 冷卻水取水溫度35，高于可行性分析中明確夏季水溫的1830 ，機(jī)組冷凝溫度偏高，制冷能力下降，節(jié)能效果下降。 冷卻水溫差過小 冷卻水進(jìn)出水溫差僅有2，低于原工程設(shè)計(jì)溫差4，低溫差導(dǎo)致冷卻水、冷凍水輸送泵流量增大，進(jìn)而能耗增大，導(dǎo)致節(jié)能效果下降。,某水源熱泵系統(tǒng),測試時(shí)間：2010年8月 工程信息： 總建筑面積為17963.45m2，中央空調(diào)系統(tǒng)2008年7月開始改造，改造將原有水冷螺桿制冷機(jī)組變更為螺桿水源熱泵機(jī)組，直接從江水中獲得冷熱量實(shí)現(xiàn)冬季供熱、夏季供冷，而春秋過渡季節(jié)，則采用梅江河水直接交換熱量（即不開機(jī)組）實(shí)現(xiàn)供冷。改造于2008年11月竣工。,空調(diào)系統(tǒng)采用制冷量904.5kw、制熱量926.9kw的雙機(jī)頭水源熱泵單螺桿機(jī)組一臺。螺桿水源熱泵機(jī)組運(yùn)行狀況根據(jù)負(fù)荷大小，分別采取單機(jī)頭與雙機(jī)頭運(yùn)行模式。檢測期間水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)處于正常使用狀態(tài)。,水源熱泵主機(jī)夏季制冷能效比 主機(jī)平均能效比：4.1 水源熱泵系統(tǒng)夏季制冷能效比 系統(tǒng)整體平均能效比：3.9 測試期間室內(nèi)外溫濕度 室外溫濕度參數(shù)：,檢測結(jié)果,室外溫度變化曲線,系統(tǒng)存在的一些問題,水源熱泵能耗測試結(jié)果說明系統(tǒng)運(yùn)行效果很好，但系統(tǒng)運(yùn)行中仍然存在部分問題： 不同房間溫差大 從室內(nèi)空調(diào)溫度匯總表中可以看出，室內(nèi)各房間平均溫度最高為27.6，最低為22.9，總體溫度偏低。 壓縮機(jī)卸載不及時(shí) 該酒店采用的是雙機(jī)頭螺桿式機(jī)組，單機(jī)頭和雙機(jī)頭切換是根據(jù)冷凍水進(jìn)回水溫差自動調(diào)節(jié)的。測試過程中發(fā)現(xiàn)，由于系統(tǒng)自帶溫度測量裝置老化等原因，制冷機(jī)自控存在問題，當(dāng)末端負(fù)荷下降到單機(jī)頭工況時(shí)，壓縮機(jī)并不能按要求卸載。本來出于節(jié)能考慮的自控系統(tǒng)反而導(dǎo)致了能耗上升，機(jī)組整體性能下降。,27,某土壤源熱泵項(xiàng)目,測試時(shí)間：2010年8月 工程信息： 該土壤源熱泵項(xiàng)目是2009年重慶市市級可再生能源示范工程項(xiàng)目，位于重慶市區(qū)，項(xiàng)目性質(zhì)為辦公綜合樓，總建筑面積13410.3m2，共7層，地下2層，地上5層，建筑高度19.8m。項(xiàng)目采用地源熱泵三聯(lián)供空調(diào)系統(tǒng)，滿足制冷、采暖和衛(wèi)生熱水需求。主機(jī)采用地源熱泵機(jī)組，末端采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。經(jīng)過對本建筑進(jìn)行逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算，夏季冷負(fù)荷為713KW，冬季熱負(fù)荷為313KW。,28,測試參數(shù)及能效,該工程設(shè)計(jì)冷凍水溫差為 45，實(shí)測冷凍水溫差：4,29,機(jī)組制冷量和功率,機(jī)組額定制冷量為503.5kW，實(shí)測制冷量平均為350kW 實(shí)測機(jī)組平均負(fù)荷率：70%,機(jī)組COP和系統(tǒng)COP,系統(tǒng)能效平均為3.19 機(jī)組平均能效為4.00,測試時(shí)間9：0017：00 測試期間機(jī)組溫差維持在45。 機(jī)組制冷量維持在350KW左右，功率為90kw左右，該機(jī)組額定制冷量為503.5kw，負(fù)荷率維持在70%左右。 測試期間系統(tǒng)能效平均為3.19，機(jī)組平均能效為4.00。 埋管出水溫度維持在22度左右，埋管進(jìn)水溫度維持在28度左右，進(jìn)出水溫差維持在6度左右。,該地源熱泵系統(tǒng)能效比測試效果較為理想，其決定因素有以下幾點(diǎn)：,問題總結(jié),地埋管回水溫度恒定 由于系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，地埋管所在片區(qū)土壤可以利用夜間和周末機(jī)組停機(jī)時(shí)間充分得以恢復(fù)，使得地?zé)豳Y源得以緩解，保證了機(jī)組運(yùn)行時(shí)地埋管回水溫度穩(wěn)定。,空調(diào)機(jī)組負(fù)荷率較高 負(fù)荷率保持在70%左右的水平，并且機(jī)組持續(xù)運(yùn)行，保證了機(jī)組的穩(wěn)定性，從而使得機(jī)組COP水平較好。,某土壤源熱泵工程,測試時(shí)間：2013年1月 工程信息： 位于重慶市北部新區(qū)，緊鄰機(jī)場高速，占地面積25610，建筑面積約3.6萬，有四棟建筑組成，建筑按功能劃分為3類：1、2號樓為科研辦公樓，3號樓為員工公寓及專家公寓，裙房設(shè)餐廳和物業(yè)配套，4號樓為具有國際練習(xí)場標(biāo)準(zhǔn)的羽毛球運(yùn)動中心，內(nèi)設(shè)有乒乓球室、健身房、水吧、桑拿等，該中心于2009年3月建成，總投資約2億元。,32,33,機(jī)組能效與負(fù)荷率,機(jī)組額定COP為4.19 實(shí)測結(jié)果機(jī)組COP為3.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)COP為2.86，實(shí)測結(jié)果COP為2.3 機(jī)組COP平均水平保持在3.0左右，機(jī)組頻繁啟停機(jī)，采用間歇運(yùn)行形式，負(fù)荷率從0-33%-66%-100%變動,地埋管供回水溫度,工程設(shè)計(jì)冬季地埋管進(jìn)水溫度為10.9，出水溫度為13.9。 實(shí)測結(jié)果顯示地埋管進(jìn)水溫度為12.3，出水溫度為14。 雖然采用機(jī)組間歇運(yùn)行，但負(fù)荷率仍然小于設(shè)計(jì)狀態(tài),35,初始地溫,原始地溫與目前地溫,目前地溫,原始地溫各個(gè)深度的溫度分層現(xiàn)象不明顯，保持在20.0。經(jīng)冬季運(yùn)行后，地溫出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象，地下15m深度的溫度變化最大，溫度降幅有4左右，地下5m深度溫降3，地下35m處溫降1.5，地下50m處溫降3，地下平均溫度水平保持在16.5，相較原始地溫20，下降了34。,該地源熱泵系統(tǒng)能效比偏低，其導(dǎo)致原因主要集中在技術(shù)層面和管理層面：,問題總結(jié),系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不合理 地源熱泵系統(tǒng)在末端負(fù)荷偏小時(shí)，系統(tǒng)無法及時(shí)調(diào)節(jié)采用單臺機(jī)組運(yùn)行來達(dá)到減少機(jī)組開停機(jī)次數(shù)的需要，同時(shí)機(jī)組間歇運(yùn)行時(shí)，循環(huán)泵恒定運(yùn)行導(dǎo)致循環(huán)泵能耗比重增大，整體能效降低。,機(jī)組頻繁啟停 由于負(fù)荷率的關(guān)系，該系統(tǒng)機(jī)組運(yùn)行23-30分鐘，停機(jī)7-10分鐘，運(yùn)行周期為30-40分鐘，在啟停機(jī)節(jié)點(diǎn)附近，機(jī)組COP在0.1左右，從一個(gè)運(yùn)行周期看，機(jī)組啟動，負(fù)荷率從33%到66%到滿負(fù)荷，機(jī)組COP在機(jī)組停機(jī)前基本處于逐漸增大的趨勢，未平穩(wěn)就已停機(jī)，導(dǎo)致整體水平下降。,解決方法的研究,系統(tǒng)能效的影響因素耦合,系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù),室內(nèi)溫濕度 熱泵機(jī)組電耗 機(jī)組蒸