淺談水源熱泵與地熱井的綜合利用_secret

1、淺談水源熱泵與地熱井的綜合利用摘要：本文結(jié)合工程實際，介紹了地熱井水梯級利用的方式。地熱井水及其洗浴尾水通過水源熱泵將其能量提取作為空調(diào)系統(tǒng)的熱源。關(guān)鍵詞：地熱（Earth's internal hot water）、水源熱泵（Water-source heat pump）、洗浴尾水（Bath Wastewate）、地熱梯級利用（Cascade use of the Earth's interior hot water）、正文：地熱是一種在合理利用條件下可再生的清潔能源。地熱資源的利用可以大大降低煤炭、石油等的消耗，有利于減少二氧化硫等的排放，改善居住環(huán)境。國家鼓勵合理的進行地

2、熱資源的開發(fā)利用。山東省已探明四個地熱分布區(qū)：魯東、沂沭斷裂帶、魯中南及魯西北。地熱資源并非取之不盡、用之不竭，為保持地熱資源的永續(xù)開發(fā)利用，山東省地礦局在德州、威海進行了地熱回灌試驗；地方管理部門已經(jīng)采取了GPRS自動化遠程監(jiān)控系統(tǒng)對部分地熱井進行監(jiān)控。一、聊城市地熱利用現(xiàn)狀 據(jù)了解聊城市目前已測算出的地熱總面積達1806.21平方千米，占全市土地總面積的21，共開采地熱井20眼，聊城城區(qū)范圍內(nèi)已開采地熱井13眼，多為房地產(chǎn)公司、賓館飯店、大學(xué)等企事業(yè)單位開發(fā)利用，主要用于住宅小區(qū)供熱、洗浴等。二、地熱井利用方式的對比我公司擬建項目欲采用一眼地熱井用來做洗浴。一眼地熱井的出水量根據(jù)聊城市已建

3、項目的情況可以達到120m3/h,出水溫度可以達到55左右。根據(jù)聊城市其他項目對于地熱水的利用方式-直供直排方式（圖1），地熱水從地下取出后，直接進入建筑物用戶室內(nèi)散熱器，地熱水熱能利用率極低。直排直供的利用方式，按地熱井水量120m3/h，出水溫度55，空調(diào)末端出水溫度45則(1)、Q：地熱水供熱量(kw)；Q1.163mtm：地熱井用水量(m3/h)；t：供熱過程供回水溫差（）；55-45=10計算Q=1395.6kw(2)、供暖面積：管線損失系數(shù)，取1.05qF：單位面積熱指標，參照北京地區(qū)不同建筑物的采暖指標，連續(xù)供暖取50w/m2。計算s=2.7萬m2遠遠無法滿足7萬平方米酒店的洗浴

4、和冬季空調(diào)需求。但是對于5萬平方米左右采用地板輻射采暖的住宅小區(qū)和單純洗浴使用，均可滿足要求。為了對于地熱井進行綜合利用結(jié)合酒店的中央空調(diào)系統(tǒng)我們采用下面的方式利用水源熱泵機組對地熱水進行梯級利用（如圖2）。此種方式可以將地熱井水和洗浴尾水內(nèi)的熱量通過熱泵機組提取出來，最后回灌水（向周圍環(huán)境排放水）的溫度可以達到10，按照上述計算方法，一口井至少可以帶12萬平米左右的采暖，可以滿足酒店的采暖和洗浴需求。三、初步設(shè)計方案1、工程概況工程概況：*項目，總建筑面積約為50700，其中接待部分建筑面積為4700，餐飲建筑面積為4900，會議建筑面積為4670，娛樂建筑面積5950，住宿建筑面積2078

5、0，貴賓樓7500。酒店內(nèi)有恒溫游泳池，水面面積為402，淋浴噴頭26個，客房可住人數(shù)約為194人?，F(xiàn)有熱源為地熱井，可出5055的熱水。要求滿足整個酒店的制冷、采暖及全年的衛(wèi)生熱水需求。技術(shù)方案：考慮現(xiàn)有熱源水，推薦采用藍德生產(chǎn)的標準型滿液式水源熱泵機組，滿足該建筑冬季采暖、夏季制冷及全年提供衛(wèi)生熱水需求。由于熱源水溫度較高，夏季散熱困難，建議利用冷卻塔輔助散熱，以達到節(jié)省運行費用，增加經(jīng)濟效益的目的。2、 空調(diào)設(shè)計依據(jù)1）GB50243-2002通風(fēng)與空調(diào)工程施工及驗收規(guī)范2）GBJ23-96機械設(shè)備安裝施工及驗收通用規(guī)范3）TJ304-74建筑安裝工程質(zhì)量檢驗評定標準4）TB1223-8

6、6通風(fēng)空調(diào)機安裝技術(shù)標準5）GB50235-97工業(yè)管道工程施工及驗收規(guī)范A.空調(diào)負荷的確定建筑建筑面積（）冷負荷指標（W/）總冷負荷（KW）熱負荷指標（W/）總熱負荷（KW）接待部470012056470329餐飲部490015073570343會議室467012056070327娛樂部595015089370417客房部207801002078801662貴賓樓750010075080600總計4850055803678B、 衛(wèi)生熱水負荷確定1.該大酒店，約有194個床位。該建筑的自來水溫度暫按15計算。該酒店衛(wèi)生熱水最大小時用量為：Qh=Khmqr/T式中 Qh最大小時熱水用量 Kh小時

7、變化系數(shù) m用水計算單位數(shù) qr熱水用水定額 T熱水供應(yīng)時間Qh=5.61×194×120L/24=5.44m3/h.衛(wèi)生熱水負荷為5.44×1.163×（50-15）221KW2.現(xiàn)有淋浴噴頭26個。該洗浴中心衛(wèi)生熱水最大小時用量為：Qh1=qh·n0·b式中 qh最大小時熱水用量； n0同型衛(wèi)生器具數(shù)； b在一小時內(nèi)衛(wèi)生器具同時使用的百分比； Qh1=150×26×0.5=1950L/h=1.95m3/h衛(wèi)生熱水負荷為1.95×1.163×（50-15）79KW3. 402泳池熱水負荷確定游

8、泳池的402m3的溫水，熱負荷按每平方米水面0.4KW估算，假設(shè)水池的水面面積為200m2，則水池的加熱負荷為：402m2×0.4KW/m2=161KW則衛(wèi)生熱水總熱負荷為221+79161=461KWC、 方案說明及主機性能參數(shù)：根據(jù)該建筑的功能及特點，經(jīng)過方案論證，我們推薦以下技術(shù)方案：推薦末端采用風(fēng)機盤管水系統(tǒng)，推薦機房選用2臺型號為GSHP-C1908D標準型滿液式水源熱泵機組，1臺型號為GSHP-C0628DS完全熱回收型滿液式水源熱泵機組及1臺型號為CTSC-1876滿液式冷水機組（注釋1）。所選的標準型滿液式熱泵機組與滿液式冷水機組均為雙機頭機組，即每臺機組有兩個壓縮機

9、，因此整個系統(tǒng)共7臺壓縮機，互為備用，提高系統(tǒng)的安全性及可靠性，且還可根據(jù)酒店的入住率通過開啟壓縮機的臺數(shù)進行部分負荷的調(diào)節(jié)，以達到節(jié)省運行費用的目的。由于熱源水溫度較高，冬季利用板式換熱器提取地熱井水中的熱量進行采暖，夏季利用冷卻塔進行輔助散熱。冬季采暖如圖所示。冬季：2臺GSHP-C1908D主機滿足該酒店的采暖需求， GSHP-C0628DS完全熱回收機組專門制取衛(wèi)生熱水；夏季：四臺主機全部開啟，共同承擔該酒店的冷負荷需求，且GSHP-C0628DS主機在制冷的同時回收系統(tǒng)的熱量制取衛(wèi)生熱水，基本為免費；過渡季節(jié)：GSHP-C0628DS主機專門制取衛(wèi)生熱水。所選GSHP-C1908D機

10、組技術(shù)參數(shù)如下：項 目制 冷制 熱機 型GSHP-C1908D制 冷（熱 ）量1668KW1910KW系統(tǒng)水溫度1274045流量287m3/h328m3/h二次水溫度157流量161m3/h熱源水溫度30355034流量345m3/h81m3/h輸入功率340KW410KW能效比4.914.66所選GSHP-C0628DS機組技術(shù)參數(shù)如下：項目制冷的同時制取衛(wèi)生熱水制衛(wèi)生熱水制冷量627KW制熱量467KW627KW系統(tǒng)水溫度127流量80m3/h熱源水溫度157流量51m3/h衛(wèi)生熱水溫度4550155045501550流量108m3/h15.4 m3/h108m3/h15.4 m3/h輸

11、入功率149KW149KW能效比4.214.21項目制 冷制冷量1876KW系統(tǒng)水溫度127流量323m3/h冷卻水溫度3035流量388m3/h輸入功率378KW能效比4.96所選CTSC-1876機組技術(shù)參數(shù)如下：注：以上四臺機組總制冷量為5679KW；總制熱量為3820KW；均能滿足該酒店的制冷及采暖需求。四、結(jié)論：本方案除可以節(jié)省熱力增容費用及昂貴的燃氣開口費用（聊城市熱力增容每平方米25元，燃氣開口費用按照日最大用氣量每方680元），其運行成本也是比較低的。參考文獻：地源熱泵尾水利用，北京華清集團； 煙臺藍德空調(diào)技術(shù)樣本資料；注釋一 ：1，滿液式是相對于干式說的，指的是換熱器的形式，

12、換熱器形式為殼管式換熱器（用作蒸發(fā)器或者冷凝器），滿液式指管程走水，殼程走制冷劑。2，“滿液式冷水機組”，是對一種制冷機組的習(xí)慣命名法，這種“冷水機組”一般用于中央空調(diào)的冷源，或者空調(diào)工況的制冷，輸出的是低溫的冷水，通常叫做“冷凍水”，故而得名。一般把只能制冷的叫做冷水機組，而能同時制熱的，我們叫做“熱泵”機組。而“滿液式”是指機組所用的“殼管式蒸發(fā)器”采用了“滿液式蒸發(fā)器”的形式，這是區(qū)別于“干式”、“降膜式”的一種殼管式蒸發(fā)器。它的“殼程”內(nèi)走制冷劑循環(huán)，“管程”內(nèi)走冷凍水循環(huán)，從剖面上看，就好像是筒體里有大半筒制冷劑，而走水的管束浸泡在制冷劑里。它和“干式蒸發(fā)器”剛好相反，干式的是“管程

13、”走制冷劑，“殼程”走水，好比制冷劑管束浸泡在水里。滿液式蒸發(fā)器，以及滿液式機組，比起干式蒸發(fā)器/干式機組來說傳熱效率更高，出水溫度與蒸發(fā)溫度的趨近溫差小，沿程阻力小，適合循環(huán)量大的機組（比如離心機），制冷效果好。但是制冷劑充注量要求大，并且需要專用的回油系統(tǒng)，幫助壓縮機回油。如果在機組名字前再加上“水冷”，則是指機組的冷凝器形式，采用水冷卻還是空氣冷卻，分為風(fēng)冷、水冷。如果再加上壓縮機的形式“活塞式、螺桿式、離心式”，那么就是完整的機組命名了。比如“水冷螺桿滿液式冷水機組”。在大部分場合，為了簡略，會省卻其中一兩個部件的名稱，只提和上下文相關(guān)的名稱，比如“滿液式冷水機組”（可能是只為了強調(diào)“

14、滿液式”）。熱回收：熱回收機組通過回收冷卻水系統(tǒng)中的散熱量，用于加熱、余熱生活熱水或生產(chǎn)工藝熱水，不但可以實現(xiàn)廢熱利用，減少冷凝熱對環(huán)境產(chǎn)生的熱污染，又可減少冷卻塔的運行費用和噪聲。熱回收技術(shù)應(yīng)用于低溫熱水的預(yù)熱，使其熱交換效率更高；應(yīng)用于高溫熱水的加熱，會增加冷水機組的功耗，但總功耗相對于用鍋爐加熱來講還是節(jié)約很多的，所以無論是利用熱回收進行預(yù)熱還是加熱熱水，都可以節(jié)省大量的系統(tǒng)運行費用。普通冷水機組工作原理： 普通冷水機組將冷凍水系統(tǒng)中的熱量吸收并釋放到冷卻水系統(tǒng)中，由冷卻水系統(tǒng)通過冷卻塔將這些熱量直接散發(fā)到大氣環(huán)境中去。一臺1000冷噸的冷水機組的最大排熱量相當于一臺7噸的熱水鍋爐供熱量。 特點： 熱回收機組的制熱