结合案例浅谈地源热泵水蓄能系统方案

结合案例浅谈地源热泵水蓄能系统方案

发表时间：2017-11-21T15:38:10.473Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第16期作者：马则权

[导读] 该工程采用地源热泵和水蓄能结合的形式，介绍蓄能技术与地源热泵技术集成系统的特点。

中机意园工程科技股份有限公司安徽合肥 230601

摘要：该工程采用地源热泵和水蓄能结合的形式，介绍蓄能技术与地源热泵技术集成系统的特点，对该系统运行工况进行分析，并初步探讨该系统评价体系，并总结了设计体会。

关键词：地源热泵；水蓄能；削峰填谷；区域能源站

1项目概况

1.1工程概况

本工程为安徽合肥某汽车高端轻卡基地项目，包括骏铃轻卡、帅铃轻卡制造项目；建筑面积280000m2，其中骏铃轻卡总装车间、帅铃轻卡总装车间、技术中心等设计空调系统，空调冷负荷为9048kW，热负荷为5860kW。

1.2地源热泵

地源热泵属可再生能源利用技术。它利用了地球表面或浅层土壤和水源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。1.地源热泵属可再生能源利用技术；2.地源热泵属经济有效的节能技术。

1.3蓄能技术

蓄能技术主要为了平衡电网的昼夜峰谷差，在夜间电力低谷时段蓄能，在日间电力高峰时段释放其能量，减少电力高峰时段制冷设备的电力消耗，是电力部门“削峰填谷”的最佳途径。由于电力部分实行了电力峰谷差价，使得用户可以节省可观的运行费。

1.4区域供冷供热系统：

区域供冷供热系统是指在某一区域内，统一建设空调能源站，通过区域管网向用户统一供冷供热的系统。系统主要由能源站、输配管网和用户端三部分组成，各部分主要功能分别为冷热源的提供、冷热媒的输送和冷热交换计量。与传统的分散式空调系统比较，区域供冷供热系统不仅能够带来较好的经济效益，同时还能带来较好的社会效益。

2设计原则

1）地源热泵系统仅满足空调系统负荷，设备采用安全可靠、技术成熟、性能优良、功能合理、运行稳定、经济合理、维修方便的设备；

2）蓄冷水罐满足冬季供热峰值蓄热量要求，同时兼顾蓄冷；

3）空调水系统采用二次泵变流量系统，循环水泵采用变频控制；

4）能源中心中产生主要噪声和振动的设备设计消声和减振；

5）能源中心设控制室，对制冷站及末端设备进行监视和控制，监控系统为无人值班的自动控制系统；

6）能源中心向各车间提供空调冷热水源，能源中心尽可能设于负荷中心。

7）离心式冷水机组采用10kV供电，提供供电效率。

3.技术方案

3.1负荷的确定

1）制冷负荷：

空调负荷：骏铃轻卡总装车间、帅铃轻卡总装车间、技术中心空调使用，空调冷负荷为9048kW；供回水温度为7~12℃。

2）供热负荷：

空调热负荷：骏铃轻卡总装车间、帅铃轻卡总装车间、技术中心空调使用，空调冷负荷为5860kW；供回水温度为45~40℃。

3.2冷热源形式的选择

根据本项目具备的条件及特点，采用地源热泵+水蓄能供冷。地源热泵、水蓄能均能独立运行，水蓄能可作为应急时第二冷源，地源热泵与水冷制冷机组可互为备用，能有效提高工艺制冷可靠性；区域供冷、水蓄能采用峰谷电价、余热回收供热、地源热泵大幅节省运行费用。区域供冷能优化的系统设计、建设和运营管理，降低综合能耗。

3.3系统设计

地源热泵系统拟采用3台制冷量为2060kW、制热量为2088kW电动螺杆式（地源）热泵热回收机组；夏季：冷冻水供回水温度为

7~14℃；冷却水供回水温度为35~30℃。冬季：机组供热供回水温度为38~45℃；冷水供回水温度土壤源热泵系统为10~5℃，同时利用土壤源热泵系统提供生活热水。冬季运行2台热泵机组；过度季节运行1台热泵机组供应生活热水。

热泵机组采用一对一冷冻水泵、地源侧水泵。土壤源热泵系统冷冻水泵、地源侧水泵各备用一台，为平衡冬夏季土壤热平衡，设一台500t冷却塔。

热泵机组可采用热回收机组，在夏季可免费提供生活热水或提供工艺供热初级加热热源。每天可提供生活热水量为80m3/h，生活热水总热量为6800kW?天，采用2台40m3蓄热水罐，热水泵流量为20 m3/h，水泵压力变频控制。

3.4蓄能系统

1）空调系统

空调制冷、供热采用蓄能技术，蓄冷、蓄热水罐满足冬季供热峰值蓄热量要求，制冷主机与蓄冷水罐并联运行，蓄冷水罐采用2个2000m3水罐，同时兼顾供冷，其调峰空调负荷为2300kW。

夏季：凌晨0：00~凌晨8：00，2台热泵机组与1台水冷机组联合运行，进行蓄冷；蓄冷水温为4℃，最终温度为12℃，总蓄冷负荷为33800kW?h；上午8：00~晚24：00，优先运行地源热泵机组供冷，不足部分由水冷机组、蓄冷水罐释冷补充；

冬季：凌晨0：00~凌晨8：00，2台热泵机组运行，进行蓄热；蓄热水温为56℃，最终温度为40℃，总蓄热负荷为29800kW?h 上午8：00~晚24：00，优先由蓄热水罐释热运行，不足部分由地源热泵机组供热补充；

2）空调调峰运行策略表

空调制冷50%负荷运行工况空调制冷25%负荷运行工况

4设计体会

采用蓄能式地源热泵空调系统，可有效转移高峰电力用电负荷，减少地源热泵机组容量，同时减少地源热泵地埋管埋管数量，降低初投资。充分利用峰、谷电价差，进一步减少运行费用，具有较高的经济价值。

参考文献

【1】徐伟、郎四维地源热泵工程技术指南，北京：中国建筑工业出版社，2001

【2】陆耀庆主编.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2008

【3】方贵银.蓄能空调工程实用新技术实例与经济分析[J]

【4】齐月松，岳玉亮等.地源热泵结合水蓄能系统应用分析[J].暖通空调，2010.40（5）：94-97