高温水源热泵在地热供暖中的应用.pdf
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1、第 13 卷第 4 期呼伦贝尔学院学报No. 4 Vol. 13 2005 年 8 月 Journal of Hulunbeir College Published in August. 2005 收稿日期: 2004 -11 -08 作者简介: 张亚丽 (1972 - ) , 女, 海拉尔区房产交易管理处工程师。 高温水源热泵在地热供暖中的应用 张亚丽 (海拉尔区房产交易管理处 内蒙古 海拉尔区 021000) 摘 要: 针对目前地热供暖应用的现状, 介绍了一种全新的地热、 高温水源热泵的供暖方 案。在比较了各种常规的供暖模式的经济及环保效益的同时, 为低温地热水、 地热尾水及其它 各种温度
2、在 30 60之间的中低品位余热水资源提供了一种高效、 合理的利用途径。 关键词: 地热; 余热; 节能; 环保 中图分类号: TU832. 2 文献标识码: A 文章编号: 1009 -4601 (2005) 04 -0114 -03 一、 地热热泵的发展与现状 我国地热资源总量 98% 以上是低温地热资源。 目前, 我国众多的低温地热资源主要是直接利用于 洗浴、 采暖、 种植、 养殖、 医疗、 娱乐等方面。虽然全 国直接利用总量已达到 2410MW, 居世界各国前列, 但利用水平和效率比较低, 对于 25 50温度段 的能量利用率很差。为实现可持续发展目标, 国家 制定了 “十五能源发展战
3、略规划” : 要求调整能源结 构, 减少燃煤造成的污染, 大力发展新能源可再生能 源的利用技术, 其中提到要开发地热热泵技术, 以充 分利用地热资源。 地热作为一种清洁能源用于采暖, 在我国北方城 市发展迅速, 目前天津市地热供暖面积就达800 多万 平方米, 至 2003 年底可达 1000 万平方米, 位居全国 前列。北京市地热供暖面积也达120 万平方米。 目前地热供暖主要有三个突出的问题: (一) 、 地热水供暖后尾水排放水温比较高, 一 般在 40以上, 造成了资源的浪费。 (二) 、 有一些地热田属低温地热田, 地热水温 度低于 55, 能量品位低, 不能直接为暖气片热水 式热力循
4、环系统供暖。 (三) 、 地热水供暖后尾水排放水温比较高, 造 成热污染, 不符合环保的要求。 由北京市科委立项, 清华大学热能系和北京清 源世纪科技有限公司共同研制开发出的 QYHP 系 列的高温水源热泵机组, 采用最新研制的高温环保 工质 HTR01, 解决了传统工质高温工况下工作压力 过高的技术瓶颈, 保证了设备在高温工况下运行的 安全可靠, 从根本上解决了上述地热供暖中的三个 主要问题。 QYHP 系列高温水源热泵可直接把 30 -60的 低温地热水加热到 70 - 90, 适用于各种供暖方 式, 解决了高寒地区的地热热泵供暖以及用高温水 源热泵取代燃煤锅炉仍可利用暖气片热水式热力循
5、环系统的采暖改造问题。被利用后的地热尾水排水 温度最低可低于 10, 符合环保的要求。制热工况 COP 可达到 3. 5 以上, 也就是说, 花费一份代价, 可 以得到 3. 5 倍以上的热量。 用高温水源热泵机组对低温地热水进行余热回 收, 可加大地热井的供暖能力, 使一口地热井起到两 口地热井的作用, 能产生出良好的经济效益。举北 京市为例: 北京城区和小汤山地区已有地热采暖工 程16 处, 年开采利用地热水 285. 9 万立方米, 采暖 面积约 38 万平方米, 如果利用热泵技术将 40 尾 水降至 10再排放, 那么从目前每年排放的 286 万 立方地热尾水中可回收热量为 3. 5
6、万千瓦, 可扩大 供暖面积 90 万平方米, 节能及环境效益十分明显。 二、 项目简介 北京某工程项目: 一期建设共有 19000 平方米 的大学生公寓, 约 4200 平方米的公建 (会所) , 大学 生公寓采用暖气片热水式热力循环系统供暖, 会所 采用中央空调系统, 冬夏两用。现有地热井一口: 井 411 深为 3800 米、 日出水量为 1054t/ d (44t/ h) 、 出水温 度为 57。 该井所出57低温地热水可直接给采用中央空 调系统的会所供暖。该低温地热水要用于大学生公 寓的暖气片热水式循环热力系统供暖, 需进一步加 热, 将水温提高到70以上。如采用传统燃煤、 燃油、 燃
7、气锅炉加热方式, 供暖后的排放水温仍将在 40 以上, 无法解决资源的浪费和环境热污染的问题。 应用 QYHP 系列高温水源热泵机组, 可输出 70以上的二次热水, 能为末端为暖气片的用户进 行供暖。被利用后的地热尾水排水温度最低可低于 10, 将低温地热水的能量充分利用, 同时热泵机组 还可免费制取生活热水及为会所提供夏季制冷。真 正实现一机多用、 经济环保、 高效节能。 三、 负荷计算 1. 空调室外计算参数 干球温度 () 湿球温度 () 相对湿度 % 大气压力 (KPa) 夏 季33. 226. 4998. 6 冬 季-9. 0581020. 4 2. 空调室内计算参数 冬季室内设计温
8、度 t =18 -22, 室内相对湿度 (55% 夏季室内设计温度 t =22 -26, 室内相对湿度 (60% 3. 设计所需相关规范 采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19 -87 建筑通风设计防火规范 GBJ16 -83 室内空调舒适温度 GB5701 -83 办公建筑设计规范 JG67 -89 4. 负荷计算 冬季供暖工况: 取面积热指标: q = 60 W/ $ 供暖总建筑面积:F = 23200 $ 冬季总热负荷:Q = q F = 60 23200 =1392 kW 其中大学生公寓热负荷: 1140kW 会所热负荷:252kW 夏季制冷工况: 取面积冷指标:q = 110 W/
9、$ 制冷总建筑面积:F = 4200 $ 则夏季总冷负荷:Q = q F = 110 4200 =462 kW 四、 工艺方案 冬季工况: 利用 57 地热水进行供暖, 采用梯 级利用的方式进行。 第一级: 应用板式换热器输出 55热水为高档 公寓部分供暖, 地热尾水温度降为 52 左右; 地热 水直供可提供 256KW 的热量, 可满足会所冬季供暖 252kW 最大热负荷的需求。 第二级: 应用 1 台 QYHP600H 高温水源热泵机 组对 52地热尾水进行余热回收, 输出 75二次水 对大学生公寓进行供暖。 第三级: 应用 1 台 QYHP600H 高温水源热泵机 组对 36左右的地热尾
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- 高温 水源 地热 供暖 中的 应用
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