制冷制熱熱泵方案.doc

冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)安裝熱泵節(jié)能改造方案摘 要 據(jù)統(tǒng)計，中國的能源使用效率僅為美國的26.9%，日本的11.5%。因此，推進節(jié)能減排，可謂迫在眉睫。本文針對企業(yè)實際節(jié)能案例，用科學(xué)的方法對用戶的能耗狀況進行分析和診斷，提出安裝熱泵節(jié)能方案，在節(jié)能減排方面的實際運用，并進行投資預(yù)算分析。關(guān)鍵詞 節(jié)能 環(huán)保 熱泵 設(shè)計 余熱回收 目錄一.熱泵簡介. . .3二. 背景.5 三. 方案設(shè)計.5 3.1熱負(fù)荷計算.5 3.2系統(tǒng)設(shè)計.63.3設(shè)備選型.10四. 運行控制策略.12五. 投資估算.15六. 總結(jié).151熱泵1.1 熱泵簡介 Heat Pump 人們所熟悉的“泵”是一種可以提高位能的機械設(shè)備，比如水泵主要是將水從低位抽到高位。而“熱泵”是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經(jīng)過電力做功，提供可被人們所用的高品位熱能的裝置。具體工作過程1如下：過熱液體媒體在蒸發(fā)器內(nèi)吸收低溫物體的熱量，蒸發(fā)成氣體媒體。蒸發(fā)器出來的氣體媒體液壓縮機的壓縮，變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w媒體。高溫高壓的氣體媒體在冷凝器中將熱能釋放給給高溫物體、同時自身變?yōu)楦邏阂后w媒體。高壓液體媒體在膨脹閥中減壓，再變?yōu)檫^熱液體媒體，進入蒸發(fā)器，循環(huán)最初的過程。熱泵的性能一般用成績系數(shù)(COP)來評價。成績系數(shù)的定義為由低溫物體傳 到高溫牧體的熱量與所需的動力之比。通常熱泵的成績系數(shù)為3-4左右，也就是說，熱泵能夠?qū)⒆陨硭枘?量的3到4倍的熱能從低溫物體傳送到高溫物體。2背景本案工廠目前有兩條生產(chǎn)線，安裝五臺冰水機組（三臺920TR，一臺670TR，一臺420TR），用于供冷（生產(chǎn)線工藝和空調(diào)均需供冷）。然而，工廠生產(chǎn)工藝需要常年供冷（冬季一般要開670RT機組），同時需要供熱的場合：如洗凈機500kw，溫純水245kw，溫純水245kw，一條線共需1000KW制熱量；兩條線需求制熱量1500kW，目前的熱源仍來自鍋爐。我們建議可以利用水源熱泵回收冰水回水（約12）中的熱量制出熱水，來提供現(xiàn)場生產(chǎn)所需熱水；另一方面冰水溫度降低（約7），可直接滿足中央空調(diào)系統(tǒng)除濕、制冷及現(xiàn)場工藝使用需要，一舉兩得，很大的提高了能源的使用效率。3方案設(shè)計3.1 熱負(fù)荷計算熱水溫度、流量及熱量估算如下表：項目溫純水1溫純水2洗凈池1洗凈池2洗凈池3供水溫度要求40度45度55度45度55度混合、回水溫度33度38度20度40度20度水量(m3/h)3030200L/min100L/min16L/min補水量(m3/h)881260.96熱負(fù)荷(kW)2452454903540 表1因此，系統(tǒng)總熱負(fù)荷約1055 kW左右，開兩條線時系統(tǒng)總熱負(fù)荷約1545 kW左右。另根據(jù)現(xiàn)場提供數(shù)據(jù)，即使在冬季最冷月都有約600RT的冷負(fù)荷。3.2 系統(tǒng)設(shè)計本項目熱泵設(shè)計主要依據(jù)現(xiàn)場熱負(fù)荷設(shè)計，首先滿足現(xiàn)場供熱水需要，冷凍水的生產(chǎn)隨供熱量的變化而變化，不足部分冷凍水仍由原冰水機提供。改造原則不影響原系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的正常運行?？尚械母脑旆桨甘牵喊惭b3臺熱泵機組(2用1備)，從原冰水系統(tǒng)的冷凍水回水管中引出約12的冷凍水回水，作為熱泵水源，冷凍水熱量被熱泵吸收后，溫度降到約7后，仍送回原冰水系統(tǒng)的冷凍水回水管中，不直接送回原冰水系統(tǒng)的冷凍水送水管中，直接供應(yīng)中央空調(diào)及現(xiàn)場設(shè)備使用，是為防止因熱泵工作故障，制出的冰水達(dá)不到7，影響客戶原系統(tǒng)的正常運行，制出的冷凍水送回原冰水系統(tǒng)的冷凍水回水管中與送回原冰水機送水管路同樣大大降低冰水機的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的；熱泵制出熱水送到蓄熱池，再由水泵分別送往各用水設(shè)備。熱泵制冷側(cè)可以提供350RT的冷量，制熱側(cè)可提供4555供水。相對于鍋爐，熱泵以電為動力，具有安裝方便、施工周期短、占地面積少、無需燃料堆放場所、無排渣的運輸費用及三廢處理開支、無需專門值班人員及年檢等優(yōu)勢。本方案主要需求設(shè)備： 水源熱泵機組 3臺 冷凍水泵 3臺 變頻供水泵 2臺 回水泵 4臺 自動控制系統(tǒng)（含溫度、壓力傳感器） 1套系統(tǒng)工作原理：開1條生產(chǎn)線時，開1#或2#熱泵，兩臺備用，特別當(dāng)熱負(fù)荷很低時可以只開3#熱泵。開2條線時，可以任何兩臺主機組合投入運行，另一臺備用。主機生產(chǎn)的冷凍水，通過管路連接到主機房原空調(diào)系統(tǒng)的回水管與原來的串聯(lián)，給生產(chǎn)供冷，這樣不僅可以保證，熱泵穩(wěn)定運行，原來空調(diào)機組還可以根據(jù)現(xiàn)場負(fù)荷進行加減載。主機生產(chǎn)的55熱水直接供到溫水蓄水池里，若水溫不夠，就回到回水池構(gòu)成一個循環(huán)。然后根據(jù)現(xiàn)場需求，由供水泵把55熱水分別供到溫純水及洗凈池。熱水到溫純水池時，通過恒溫閥調(diào)至現(xiàn)場需求水溫供水。當(dāng)現(xiàn)場開機前或生產(chǎn)暫時停機水池水溫降時，回水泵自動開啟把水池的水抽回蓄水池，同時熱水補水管給水池補水，保證任何時候水池溫度都能達(dá)到現(xiàn)場需求；1#洗凈池水不能循環(huán)利用，補水直接通過恒溫閥調(diào)至現(xiàn)場需求水溫供水，2#洗凈池水溫可以通過一個盤管熱交換來實現(xiàn)，1#洗凈池水排到2#洗凈池時，可以通過一個盤管熱交換來實現(xiàn)需求溫度，當(dāng)現(xiàn)場開機前或生產(chǎn)暫時停機水水池水溫降時，電磁閥自動開啟把水池的水排出，同時熱水補水管給水池補水，保證任何時候水池溫度都能達(dá)到現(xiàn)場需求；3#洗凈池雖然使用溫度比較高，但其用水量很少，沒有必要把系統(tǒng)整體熱水生產(chǎn)到60（這樣非常浪費耗能，并且對主機等設(shè)備更無利），只要提供55熱水，然后根據(jù)現(xiàn)場需求增加十幾千瓦的輔助電加熱就可以了。若開機前可以通過控制排出冷水，直接補充熱水。系統(tǒng)原理圖如下 ：圖23.3 設(shè)備選型水源熱泵選型依據(jù)按照最不利工況，如下：供熱水溫度：55度；回水溫度：50度；最高負(fù)荷熱量：1400 kW蒸發(fā)器進水溫度：12度；蒸發(fā)器出水溫度：7度。4 運行控制策略為實現(xiàn)工程設(shè)施管理的現(xiàn)代化，和最佳的節(jié)能需求，根據(jù)所提供之圖紙需求，自控系統(tǒng)管理系統(tǒng)應(yīng)具有技術(shù)先進、性能穩(wěn)定、安全可靠等特點，并且操作簡單、維護方便、擴展靈活，以滿足項目運營、管理的需要。由于系統(tǒng)是制熱同時提供冷量，因此系統(tǒng)運行在常規(guī)熱泵模式下，就可以滿足要求?？刂普f明：l 根據(jù)冷凍水供、回水壓差控制旁通閥，使壓差達(dá)到設(shè)定值，保證供回水壓差穩(wěn)定。l 當(dāng)一臺水泵發(fā)生故障時，備用泵及機組會自動投入運行；l 累計設(shè)備運行時間，按照運行時間均等機制交替啟停機組，使各臺機組平均運行時間相等，從而延長了機組設(shè)備的使用壽命。根據(jù)預(yù)先編排的時間表，按“遲開機早關(guān)機”原則控制冷凍機組的啟停以達(dá)到節(jié)能的目的；l 各聯(lián)動設(shè)備的啟停程序包括一個可調(diào)整的延遲時間功能，以配合系統(tǒng)內(nèi)各裝置的特性；l 冷凍水泵控制滿足熱泵主機最小水流量要求。冷讀取熱泵主機內(nèi)部參數(shù)，根據(jù)最佳主機效能比，對冷凍水出水溫度進行再設(shè)定。l 系統(tǒng)中各設(shè)備及附件的啟停設(shè)置電氣聯(lián)鎖控制時的順序是：系統(tǒng)啟動時，電動水閥、冷水泵先于冷水機組啟動，冷水機組在冷水水流得以證實后起機。系統(tǒng)停機時上述順序相反。.生產(chǎn)的熱水通過水泵及各控制閥來調(diào)節(jié)現(xiàn)場需求溫度。本工程供水系統(tǒng)設(shè)計配備2臺供水泵。4臺回水泵?？刂普f明：通過安裝在制冷機房內(nèi)的直接數(shù)字式控制器現(xiàn)場控制盤CP按內(nèi)部預(yù)先編寫的軟件程序來進行供水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的群控：l 根據(jù)供、回水壓差控制，調(diào)節(jié)供水泵的頻率，節(jié)約供水泵的能量。l 監(jiān)控恒溫閥及水池的溫度參數(shù)。l 累計設(shè)備運行時間，按照運行時間均等機制交替啟停機組，使各臺機組平均運行時間相等，從而延長了機組設(shè)備的使用壽命。根據(jù)預(yù)先編排的時間表，按“遲開機早關(guān)機”原則控制冷凍機組的啟停以達(dá)到節(jié)能的目的；l 當(dāng)現(xiàn)場開機前或生產(chǎn)暫時停機水水池水溫降時，回水泵自動開啟把水池的水抽回蓄水池，同時熱水補水管閥門打開。l PM開機前可以通過控制打開排出冷水，同時打開補充熱水。l 根據(jù)現(xiàn)場需求控制輔助加熱器。5 投資估算具估算本案投資約2427000元。現(xiàn)場開機每天24小時運行，電費按0.62計，需求熱負(fù)荷1545KW，熱泵等設(shè)備功率約300KW。熱泵提供的制冷量（784+440）=1224KW=350RT，制冷機組COP取5.2則1224/5.2=235KW?；厥掌冢?427000/（0.62*（1545+235 -306-171）