地區(qū)鐵路車站熱泵應(yīng)用情況分析及建議

地區(qū)鐵路車站熱泵應(yīng)用情況分析及建議

1熱泵技術(shù)

1．1水源熱泵系統(tǒng)及優(yōu)缺點(diǎn)

原理:水源熱泵是利用地球外表水源，如井水、湖河水、污水、礦井疏干水等中低品位熱能，采納熱泵原理，通過輸入少量高位電能，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)(見圖3)。構(gòu)成:水源熱泵系統(tǒng)一般由水源系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)房系統(tǒng)和末端散熱系統(tǒng)三局部組成。其中，水源系統(tǒng)包括水源、取水構(gòu)筑物、輸水管網(wǎng)和水處理設(shè)備等，又分為單井和雙井系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn):首先，水源熱泵機(jī)組可利用的水源水體溫度一般比環(huán)境空氣溫度高，能效比擬高，最典型的工程如依附于熱電廠運(yùn)行的汲取式熱泵，是效率較高一種熱泵技術(shù)。其次，由于水的比熱容大，因此水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行特別穩(wěn)定。第三，常規(guī)工程下水源熱泵投資相比擬地源熱泵投資較低。缺點(diǎn):水源熱泵對施工工藝的技術(shù)水平要求較高;對于地下水水源熱泵，過度開采可能引發(fā)地下水資源鋪張、水位下降和地面沉降等問題，地下水回灌過程中還可能引發(fā)二次污染。

1．2空氣源熱泵系統(tǒng)及優(yōu)缺點(diǎn)

原理:空氣源熱泵主要是通過和室外空氣進(jìn)展熱交換，將室外的低溫空氣能量回收，供室內(nèi)采暖及人員的生活熱水的一種熱泵技術(shù)。構(gòu)成:空氣源熱泵系統(tǒng)一般也由空氣源系統(tǒng)、空氣源熱泵機(jī)房系統(tǒng)和末端系統(tǒng)三局部組成?，F(xiàn)階段在北方嚴(yán)寒地區(qū)，為滿意冬季采溫和熱水需要，一般配置鍋爐、太陽能等，必要時予以替代或補(bǔ)充。優(yōu)點(diǎn):首先，由于這種空氣源熱泵換熱的媒介是空氣，隨處可得，應(yīng)用不會受到地區(qū)限制;其次，工藝較水源、地源熱泵系統(tǒng)簡潔，安裝便利，投資相對較少。缺點(diǎn):首先，空氣源熱泵效率對空氣溫度依靠程度較高，不如水源、地源穩(wěn)定，在很冷或很熱的環(huán)境中，它能發(fā)揮的作用與實(shí)際需要剛好相反;其次，在冬季室外空氣溫度很低(－20℃)的時候效率降低快速，僅比電加熱稍好或相當(dāng)，運(yùn)行費(fèi)用較高。

1．3熱泵方案綜合比擬

對于晉陜蒙交界地區(qū)，冬季天氣比擬嚴(yán)寒，最冷溫度到達(dá)－25℃，甚至更低，同時此區(qū)域多為山地，地質(zhì)條件較為簡單。位于此區(qū)域的鐵路車站多處于偏遠(yuǎn)地帶，不具備大型集中供溫和制冷的條件，過去多采納小鍋爐房滿意采溫和熱水要求，為響應(yīng)節(jié)能減排政策，同時盡可能節(jié)約本錢，近幾年，以上區(qū)域嘗試采納熱泵技術(shù)，以替代小鍋爐和高耗能的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。針位該地區(qū)特點(diǎn)，對以上三種熱泵技術(shù)和常規(guī)的燃煤鍋爐+空調(diào)方案進(jìn)展了分析比照(見表1)，比擬邊界條件如下:(1)工程為該地區(qū)某鐵路車站辦公樓，建筑面積10000m2，滿意其采暖、制冷和熱水需求;(2)夏制冷3個月，冬供暖6個月;(3)電費(fèi)按0．6元/kWh;(4)煤價按600元/t，發(fā)熱量按6000cal/kg;(5)廠區(qū)鍋爐效率按70%;(6)生活熱水量為50t/d，加熱溫度為10℃→45℃;(7)值班人員工資按合同工計(jì)算;(8)如考慮采納EMC等模式，基建投資會有所增加。

2某鐵路公司熱泵案例應(yīng)用分析

2．1地源熱泵系統(tǒng)

地源熱泵目前主要用于鐵路沿線新建站場，局部舊站場改造已開展前期工作，多布置在辦公樓前廣場、綠化帶、停車場、堆煤場下方等，用于辦公樓、公寓樓的采暖、制冷和生活熱水，以替代燃煤鍋爐或空調(diào)，在當(dāng)?shù)販p排，從而到達(dá)節(jié)能目的。已投入運(yùn)行的工程有十余個站場，現(xiàn)階段設(shè)備運(yùn)行總體牢靠。選擇地源熱泵的緣由一般是由于該地區(qū)環(huán)境溫度較低，采納常規(guī)的空氣源熱泵滿意不了冬季采暖需要，水源熱泵又不具備水源條件，當(dāng)采暖鍋爐無法獲批或出于節(jié)能減排需要時，主要考慮采納地源熱泵系統(tǒng)。存在問題如下:(1)由于該地區(qū)地質(zhì)較為簡單，打井本錢較高，初期投資普遍較高。(2)該地區(qū)為寒冷地區(qū)，冬季采暖期長，夏季制冷期短，導(dǎo)致冬季采暖時地下取熱量大于夏季制冷時的地下排熱量，因此當(dāng)?shù)芈窆芟到y(tǒng)井間距較小時，易消失大地冷熱不平衡現(xiàn)象。(3)局部工程由于施工、設(shè)計(jì)不標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)管不嚴(yán)等問題，或工程未經(jīng)正式驗(yàn)收，運(yùn)行維護(hù)不到位，工程滴漏、堵塞嚴(yán)峻，無法到達(dá)預(yù)期建立目的。

2．2水源熱泵系統(tǒng)

水源熱泵應(yīng)用較少，緣由是水源距鐵路站場一般距離較遠(yuǎn)，管道敷設(shè)長，征地困難，投資過大，沿線熱量損失偏大，節(jié)能環(huán)保及經(jīng)濟(jì)性較差，目前水源熱泵沒有被采納。水源熱泵目前在該鐵路公司尚無工程，常規(guī)需考慮以下問題:(1)地下水水源熱泵可能存在回灌難的問題。(2)靠近污水廠的鐵路車站有限，適用性受到了限制。

2．3空氣源熱泵系統(tǒng)

空氣源熱泵主要應(yīng)用于鐵路沿線站場的夏季制冷、過渡季采溫和非采暖季克制取生活熱水，一般同時設(shè)置采暖(熱水)鍋爐、太陽能等，空氣源熱泵的作用是盡可能削減鍋爐運(yùn)行時間，盡可能提高節(jié)能減排效果。已正常投入運(yùn)行的工程有3個:一個僅用于春、夏、秋季空調(diào)和制取熱水，冬季由鍋爐替代制熱水，一個作為太陽能系統(tǒng)的補(bǔ)充制熱水，另一個為試驗(yàn)工程，用于場站全年制取熱水。存在問題如下:(1)冬季適應(yīng)性較差，該公司空氣源熱泵工程主要用于夏季和過渡季制冷、制熱水或協(xié)作太陽能做補(bǔ)充，尚無冬季采暖業(yè)績。(2)冬季能效比擬低，當(dāng)溫度到達(dá)－20℃以下，為保證正常運(yùn)行，宜采納低溫空氣源熱泵技術(shù)，容量和運(yùn)行費(fèi)用大幅增加。該公司已投入使用的熱泵工程對比狀況。

3結(jié)論和建議

水源、地源、空氣源熱泵以及太陽能、鍋爐等，都是很成熟的系統(tǒng)，針對晉陜蒙交界地區(qū)鐵路車站，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，因地制宜，合理選擇和組合熱泵系統(tǒng)，也可與太陽能、鍋爐系統(tǒng)敏捷搭配，兼顧節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)適用性。建議采納以下原則:(1)有污水處理廠等水源的地方，宜結(jié)合投資等因素，優(yōu)先考慮采納水源熱泵的可行性。(2)在采暖鍋爐無法批復(fù)、且無水源的地方，宜綜合考慮鐵路車站布置條件和地質(zhì)因素等，可優(yōu)先考慮地源熱泵，必要時增加補(bǔ)熱系統(tǒng)。(3)一是在水源熱泵、地源熱泵都無法適用時，可考慮采納空氣源熱泵系統(tǒng);二是對于僅滿意制熱水需要且熱水用量較小的工程，或能夠獲批采暖鍋爐的地方(或已建)，宜在夏季和過渡季采納空氣源熱泵(或協(xié)作太陽能系統(tǒng))用于制冷和制熱水，冬季改