地源熱泵供應(yīng)生活熱水的經(jīng)濟(jì)性

1、地源熱泵供應(yīng)生活熱水的經(jīng)濟(jì)性葉 瑞 芳 提要 地源熱泵是地?zé)崂玫囊环N形式 , 是將低位熱能用熱泵提升為高位熱能加以利用 。介紹 了地源熱泵的不同方式 , 并結(jié)合工程實(shí)例 , 與使用燃?xì)忮仩t的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較 。關(guān)鍵詞 地源熱泵 方式 經(jīng)濟(jì)性 比較 京都協(xié)議要求各個(gè)國家在 1990年的基礎(chǔ)上各自以不同的百分?jǐn)?shù)減少溫室氣體的排放 , 因此利用 綠色可再生能源是環(huán)保的需要 。地?zé)?、 太陽能的利 用比以往任何時(shí)候更加受到重視 , 國內(nèi)也在從事這 方面的研究開發(fā) 。 1 地源熱泵的技術(shù)簡介地源熱泵是地?zé)崂玫囊环N形式 , 是將低位熱 能用熱泵提升為高位熱能加以利用 。 熱泵機(jī)組是制 冷機(jī)的逆循環(huán) ,

2、 如圖 1所示。 圖 1熱泵原理圖 2 埋管式地源熱泵原理 供熱側(cè)低溫?zé)嵩纯梢允侨∽越雍５乃?, 也可以取自地下 , 取自地下則稱之為地源熱泵 (或地?zé)?泵 。 地?zé)岜锰崛〉責(zé)岬姆绞侥壳坝腥N :一種是地 下埋管 (見圖 2 , 通過管壁和地下土壤進(jìn)行換熱 , 這 種方式占地較大投資也大 , 一般發(fā)展中國家較難采用 。 第二種方式是將管子放在房屋的基礎(chǔ)內(nèi) (見圖 3 , 通過基礎(chǔ)提取土壤的熱量 , 需要與土建施工密切 配合 。 第三種方式是打深井 , 直接提取深井水的熱 量 , 利用后的水再回灌到地下 (見圖 4 。這種方式 最簡單但也需要具備一定的條件 , 首先是地下水資 源豐富 , 其

3、次是建筑物總圖內(nèi)可以安排井位 。由于 打井口徑及地質(zhì)條件等因素 , 相同口徑的井回灌量 一般是提升量的 60%70%, 因此國內(nèi)通常作法是 打三口井 。 一口井提升 , 兩口井回灌 , 為延長井的使 用壽命 , 三口井的工作相互輪換 , 因此三口井都要裝 深井泵 (國外作法是打兩口井一抽一灌 。由于熱泵的能效比一般在 45(COP =45,圖 3地基埋管式地?zé)岜迷?圖 4 深井水地?zé)岜迷?給水排水 V ol 127 N o 12 200171即壓縮機(jī)消耗 1kW 的電可以得到 45kW 的熱 , 且 地源熱泵的低位熱能取自土壤或地下水 , 節(jié)能效果 顯著 , 因此地源熱泵技術(shù)在世界各國都得

4、到應(yīng)用 , 下 面將通過比較說明其經(jīng)濟(jì)性 。 2 地?zé)岜霉┥顭崴c燃?xì)忮仩t的比較 211 方案簡述某 300床位療養(yǎng)院 , 最大小時(shí)耗熱量 2442kW , 小時(shí)變化系數(shù) K =216。 21111 地?zé)岜梅桨?(見圖 5 圖 5 地源熱泵熱水系統(tǒng)原理 系統(tǒng)主要設(shè)備為 :(1 熱泵機(jī)組 3臺(tái) , 每臺(tái)制熱量 91718kW , 電功 率 N =17412kW , 熱泵進(jìn)出口水溫 5545 。(2 熱泵循環(huán)泵 3臺(tái) , Q =100m 3/h , H =20m ,N =11kW 。(3 三口 100m 深井 , 出水量 316m 3/h , 水溫 814 , 裝深井泵 3臺(tái) , Q =330m

5、 3/h , H =48m , N =75kW 。(4 板式換熱器 , 換熱面積 98m 2, 二次水溫度 1550 。(5 熱水貯罐 6m 3/臺(tái) ,6臺(tái)總?cè)莘e 36m 3。 圖 6 燃?xì)忮仩t熱水系統(tǒng)原理(6 熱水循環(huán)泵 , Q =1215m 3/h , H =20m , N =212kW 。21112 燃?xì)忮仩t方案 (見圖 6系統(tǒng)主要設(shè)備為 :(1 燃?xì)忮仩t 3臺(tái) , 單臺(tái)容量 930kW , 燃燒效率 =91%, 電功率 315kW , 天燃?xì)夂牧?10314m 3/h (天然氣熱值 8500kcal/m 3 。(2 半容積式熱水器 4臺(tái) , 單臺(tái)換熱面積 23m 2, 有效容積 5m

6、3。(3 鍋爐循環(huán)水泵 3臺(tái) , 單臺(tái)參數(shù) Q =60m 3/h , H =29m , N =715kW 。(4 熱水循環(huán)泵 2臺(tái) , Q =715m 3/h , H =22m , N =212kW 。 212 電功率及燃料耗量統(tǒng)計(jì) (見表 1表 1 電功率及燃料耗量統(tǒng)計(jì)項(xiàng) 目方案 1方案 2電 功 率深井水泵 /kW 75熱泵 (鍋爐 /kW 17412×3315×3熱泵 (鍋爐 循環(huán)泵 /kW 11×3715×3熱水循環(huán)泵 /kW 212212小計(jì) /kW 632183512天然氣耗量 /m 3/h103×3213 主要設(shè)備投資比較 (見表

7、 2表 2 主要設(shè)備投資投資費(fèi)用方案 1方案 2深井水泵 /萬元 315×3熱泵 (鍋爐 /萬元 59×326×3深井 /萬元 110換熱器 /萬元 191624貯熱罐 /萬元9熱泵 (鍋爐 循環(huán)泵 /萬元 33電力增容費(fèi) /萬元 57天然氣增容費(fèi) /萬元 9819×3合計(jì) /萬元 3861140117差值 /萬元1516 注 :(1 熱水循環(huán)泵相互抵消不計(jì)入投資 ; (2 天然氣增容費(fèi)按 8h計(jì) ,1200元 /m 3; (3 電力增容費(fèi) 900元 /m 3。214 年運(yùn)行費(fèi)統(tǒng)計(jì) (見表 3運(yùn)行費(fèi)計(jì)算說明 :(1 括號內(nèi)數(shù)值為熱泵運(yùn)行能效比 COP =

8、4的計(jì) 算電費(fèi) , 括號外數(shù)值為根據(jù)產(chǎn)品樣本提供 COP =5的 計(jì)算。(2 全年用熱量 :Q =2442×365×24/2160=8227662kW h 。(3 電費(fèi)按 0136元 /(kW h , 天然氣價(jià)格按114元 /m 3。72給水排水 V ol 127 N o 12 2001表 3 年運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)計(jì)運(yùn) 行 費(fèi) 用 方案 1方案 2熱泵 (鍋爐 耗電費(fèi) /萬元 5912(7410 014深井水泵電費(fèi) /萬元 911循環(huán)水泵電費(fèi) /萬元 410019天然氣費(fèi) /萬元 12810折舊 /萬元 13412維修費(fèi) /萬元 313111合計(jì) /萬元 8816(10314 13

9、416差額 /萬元 +46(3112 (4 折舊費(fèi)按 4%計(jì) (設(shè)備壽命 25年 。(5 維修費(fèi)按設(shè)備費(fèi)用 1%計(jì) 。3 結(jié)論(1 由上述經(jīng)濟(jì)比較可以看出 , 用地?zé)岜眉夹g(shù)供 應(yīng)生活熱水是經(jīng)濟(jì)的 , 亦可減少溫室氣體的排放 , 在 地下水資源豐富 , 總圖有條件安排井位的地方可以 優(yōu)先考慮地?zé)岜梅桨?。(2 夏季與空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)合使用節(jié)能效果更好 。(3 地?zé)岜玫慕?jīng)濟(jì)性與燃料政策有關(guān) , 當(dāng)天然氣 增容費(fèi) 、 天然氣價(jià)格和電價(jià)變化時(shí) , 投資與運(yùn)行費(fèi)用 比較也隨之變化 , 因此具體工程需要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r 進(jìn)行分析 。(4 地?zé)岜眉夹g(shù)在我國應(yīng)用還剛剛開始 , 還需要 不斷探索完善 。作者通訊處 :10

10、0084清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院 電話 :(010 62782339 收稿日期 :20001018北師大國際學(xué)術(shù)交流中心熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要 陳 寧 提要 介紹了北師大國際學(xué)術(shù)交流中心熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概況 。重點(diǎn)闡述了溴化鋰直燃機(jī)組 、 燃 油燃?xì)鉄崴畽C(jī)等不同供熱機(jī)組的特性及選用依據(jù) 。關(guān)鍵詞 熱水系統(tǒng) 供熱機(jī)組 系統(tǒng)循環(huán) 管材 北師大國際學(xué)術(shù)交流中心位于北京新街口外大 街與學(xué)院南路交叉口 , 北京師范大學(xué)校園東南角 。 占地面積約 110hm 2, 建筑面積 416萬 m 2, 是一現(xiàn)代 化的 綜 合 樓 。地 下 2層 , 地 上 16層 , 建 筑 高 度 70102m 。 1216層為客房 ,

11、811層為公寓 、 設(shè)備 層 ,47層為辦公室 ,13層為廚房 、 餐廳 、 多功能 廳 、 游泳池 、 桑拿等 。地下 1層為汽車庫 , 地下 2層 為人防 , 設(shè)備用房 。本工程設(shè)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng) , 需要供給熱水的 地方有 :客房 、 公寓 、 廚房 、 餐廳 、 游泳池 、 桑拿 、 所有 衛(wèi)生間等 。本工程需自備熱源 。 為了使該工程生活熱水供 應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理 、 可靠 、 經(jīng)濟(jì) , 我們對當(dāng)前國內(nèi)一 些較先進(jìn) , 推廣應(yīng)用較廣的相關(guān)設(shè)備的組合進(jìn)行了 比較 。 以下就這些內(nèi)容及熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概況作一 簡單介紹 。1 供熱機(jī)組的選擇國內(nèi)近幾年來制備熱源的設(shè)備主要有溴化鋰直 燃機(jī)組和燃

12、油燃?xì)鉄崴畽C(jī) (即無壓熱水爐 。111 溴化鋰直燃機(jī)組溴化鋰直燃機(jī)組全稱為 “直燃型溴化鋰吸收式 冷熱水機(jī)組” 是暖通專業(yè)用于制冷采暖的一種兩用 設(shè)備 。 這種設(shè)備是以油 (輕油 、 重油 和氣 (石油氣 、 煤氣等 為能源直接燃燒經(jīng)過換熱來達(dá)到制冷和產(chǎn) 熱的目的 。 近年來 , 一些廠家將該設(shè)備在空調(diào)制冷 的基礎(chǔ)上又附加了制備生活熱水的功能 。 即將空調(diào) 的制冷 、 產(chǎn)熱與提供生活熱水三種功能集為一體 , 意 在簡化設(shè)備 , 節(jié)省機(jī)房占地面積 , 這對于不少建設(shè)單 位和用戶是具有誘惑力的 。通過學(xué)習(xí)和分析 , 我們認(rèn)為溴化鋰直燃機(jī)組兼 供生活熱水雖然設(shè)備簡化了 , 占地省了 , 但存在如下

13、較大的問題 :(1 不經(jīng)濟(jì) 。 由于 “機(jī)組” 制備生活熱水并不是 利用制冷 、 產(chǎn)熱兩個(gè)循環(huán)過程中的余熱 , 而是通過加給水排水 V ol 127 N o 12 200173WATER &WASTEWATER ENGINEERING Vol 127No 12February 2001 Abstract :In SBR process treating wastewater of brewery or chemical industry , the p H during the reaction course will go down for brewery wastewater tr

14、eatment and will rise u p for chemical wastewater treatment when the inlet p H is in range of 3. 5to 5. 0. The COD removal for both brewery and chemical wastewater will drop off as the p H value falling down. When the inlet p H is in range of 5. 0to 9. 0, in the course treating both brewery and chem

15、ical wastewa 2 ter , the p H value will drop close to 6. 0to 8. 0, at this case the COD removal is high to 90%and the status of activated sludge is favorable. When the inlet p H is higher than 9. 0, the p H in the course trends to go down and the higher the in 2 let p H is , the lower the COD remova

16、l. If the p H of ML SS in the reaction course is controlled in the same level as the in 2 let (315to 615 , the COD removal will drop down more especially for chemical wastewater. In our ex periment , whether the inlet p H is too high or too low the activity inhibition and upturning of activated slud

17、ge were observed , but no sludge bulking was detected.Application of Closed Cooling W ater Circulation System for a Pow er Station in Iraq L iu S u et al (60 Abstract :By an example of practical design of the closed cooling water circulation system for a power plant in Iraq , the principles in water

18、 resources policy including economical consumption of water , reasonable utilization of water re 2 sources and water environmental protection are elaborated in this paper.On R evision of the W ater and Drainage Design N orm for Building Zeng X uehua et al (63 Abstract :The authors think that the Wat

19、er and Drainage Design Norm for Building will be revised to announce the actuality of water resources shortage and the national policy of water 2saving in this country. S ome guidelines have to be stressed , for example the quality and installation requirements of water meter and pre 2valve before i

20、t as well as clear re 2 quirements to control over pressure discharge. Also the authors propose that hot water circulation might be retentive in vertical mains of central hot water system.Mechanism and Installation of Automatic S prinkling System Zhang J uliang et al (66 Abstract :On the basis of fi

21、re case investigation in this country , appropriate setup of automatic s prinkling system (AS and its water supply arrangement are proposed and AS is recommended as a basic installation for buildin g fire con 2 trol to hold down the fire accidents and create good circumstances for the development of

22、 market economy.E conomy of G eothermal H eat Pump for H ot W ater Supply Ye R uif ang (71 Abstract :G eothermal heat pump , one device for geothermial utilization lifts the low level heat source to high level. In this paper various geothermal heat pumps are described and compared with gas 2based bo

23、ilers economically.H ot W ater System Design for the International Academic Exchange C enter of B eijing N ormal U niversity Chen N ing (73 Abstract :The hot water system design for the building of the international academic exchange center of Beijing Normal University is presented briefly in this p

24、aper. Various water heating assemblies including the lithium bromide direct combustion machine and oil 2gas based machine are described em phatically for their feature and selection.Stand ardization of U rb an W astew ater T reatment E quipment Zhao Bingsen et al (78 Abstract :The course to develop

25、and standardize the urban wastewater treatment equipment in this country is de 2 scribed. Also the existing problems and the lag to the most excellent products are indicated and the guidelines and stan 2 dards issued by certain departments of this country are collected.Improving on the Control System of Chlorination W ang Hangz hou (82 Abstract :On the basis of investigation on the abuses of conventional operation , the chlorination system