燃气锅炉排烟余热调节地源热泵系统冷热平衡的应用研究

１ ． ３ 夏季 室 内设 计计 算参 数
详 见表 ３ 。
１ ． ４ 冬季室内设计计算参数
详 见表 ４ 。
１ ． ５ 冷 热 负荷
详 见表 ５ 。
表３
８ ５
１ ． ６ 燃气 锅炉 系统参 数 表６
后 分别可 以送至锅炉热水箱和地源热 泵补充热能的板式换
热器 ，利用管路上 的电动 阀调节送 至板式换热器的流量 ，
２ ０ １ ３ 年第３ ２ 期
（ 总 第 ２ ７ ５ 期 ）
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（ Ｃ ｕ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｎ ｔ ｙ Ｏ Ｎ ． ３ Ｏ ２ ． ２ ０ １ ３ ２ ７ ５）
．
燃气锅炉排烟余热调节地源热泵系统 冷 热平衡 的应用研究
林 玉 森
（ 吉林烟草 工业有 限责任公 司，吉林 长春 １ ３ ０ ０ ３ ３）
７ ０ ×１ Ｏ ×３ ６ Ｏ Ｏ ＝ ３ ４ ３ ９ ８ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ｋ Ｊ
１ ． ９ 地源热 泵系统 冷热 不平衡 量 的计 算
冷 热 不 平衡 量 ＝ ８ ０ ５ ２ １ １ ６ ２ １ Ｏ 一 ３ ４ ３ ９ ８ Ｏ ｏ ０ ｏ Ｏ ＝ ４ ６ １ ２ ３ １ ６ ２ １ ０ ｋ ‘ Ｔ
热泵 系统提供补充 热能是调节室 外换热系统冷 热平衡 的有 效办法 。
本工程 位于吉林省 长春市 ，地源 热泵系统 总建筑面积 ２ ６ ０ ０ ０ ｍ ，共有 两栋建筑 ，一栋为工厂综合办公楼 ，一栋为 工厂生 产辅助用房 。经 业主与设计 院反复论证 和实际项 目 考察 ，建筑 的冷热源采 用土壤源热泵 系统 ，利用 为工厂生 产提供 蒸汽的燃气锅炉 的排烟废热 作为地源热泵 室外换热
优 先 保 证 锅 炉 用 水 加 热 的 需 要 ， 合 理 调 节 进 入 节 能器 的 水
温，保 持节 能器运行在高效率状态 。 当阀 １ 开度增 大时 ，热水直接 进入软 化水箱 的流量 增 大，进入地源热泵换热器 的流量减小 ，软化水箱 内水温 升 高 ，节能器 出 口水温 升高 ，锅 炉 除氧 器 加热 用蒸 汽量减 少；反之则节能器 出口水温 降低 ，锅 炉除氧器加热 用蒸汽
１ ． １ ０ 燃气锅炉系统余热量计算
锅炉系统年均补水按２ ３ ０ ０ ０ ｔ ，平均进水温度 １ ５ ￣ Ｃ，平 均 出水温度 ４ ５ ℃，锅炉年 均消耗天然气３ ７ ０ ０ ０ ０ ０ Ｎ ｍ 。 ，天然 气低位发热值 ３ ２ ６ ５ ０ ｋ Ｊ ／ Ｎ ｍ 。 ，锅炉平均 效率 按９ ２ ％ ，节能器
量增加。
１ ． ７ 地源 热泵 系统冬 季取 热量 的计算
实际运行平均热负荷按计算热 负荷４ ０ ％ ，采 暖天数１ ７ ０ 天，热泵机组Ｃ Ｏ Ｐ 值３ ． ８ 。
冬季取热 量＝（ １ ８ ６ ０× ４ ０ ％） Ｘ （ 卜 １ ／ ３ ． ８） ×
１ ７ ０ Ｘ２ ４ Ｘ３ ６ ０ ０ ＝ ８ ０ ５ ２ １ １ ６ ２ １ ０ ｋ Ｊ
控 制方 式，并对 实际应用效 果进行 了分析 。
关键 词 ：地 源热 泵；燃 气锅 炉；排 烟余热 ；冷热平衡
中图分类 号 ：Ｑ ９ ３ ８
文献标 识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ３ ）３ ２ — ０ ０ ８ ５ － ０ ２
系统的补充热源 。
１ ． ８ 地 源热 泵系统 夏季放 热量 的计算
实际运 行平均冷 负荷按计 算冷负荷 ７ ０ ％ ，制 冷天数７ ０ 天，每天制冷 时间１ ０ ｈ ，热泵机组Ｃ Ｏ Ｐ 值５ ． ５ 。 夏季放热 量：（ １ ６ ５ ０× ７ ０ ％） × （ １ ＋１ ／ ５ ． ５ ）×
热回收率８ ０ ％ 。
图１
电动调节 阀检 测节能器 的水 出口温度 和烟气 出口温度 进行恒定调节 ，保 持水 出口温度不低于５ Ｏ ℃，排烟温度不
高于 ５Hale Waihona Puke Baidu０ ＂ Ｃ。
锅 炉系 统 出加热 补水 外 可提供 给热 泵 系统 的余 热量
＝ ３ ２ ６ ５ ０× （ １ — ９ ２ ％） ３ ７ ０ ０ ０ ０ ０Ｘ ８ ０ ％一 ２ ３ ０ ０ ０× １ ０ ０ ０× （ ４ ５ —
２ ． １ ． ２ 地源热泵端的控制 。冬季采暖和夏季制冷地源 热泵 系统开动时 ，地埋侧循环水 直接 进入板式换热器汲 取 热量；过渡季节或地源热泵 系统停机时系统 自动将循环 动 力切 换到使用小循环泵 ，同时开闭对 应 电动 阀门；小循 环
摘 要 ：通 过利用 燃 气锅 炉使 用 时 的排 烟废 热 为地 源热泵 系统 的室外换 热 系统提供 补 充热 源， 两个 系统 形成 良 好 的 互补 ，既解 决 了我 国北方地 区应 用地 源热 泵长期 运行 的地 下冷热 量平衡 的难 题 ，又 降低 了燃 气锅 炉 的排 烟温度 ，减少了污染物排放 。文章介绍了利用燃气锅 炉排烟余热解决地源热泵系统地下冷热量平衡的方法及
地源热泵 技术是 目前 成熟的供 暖制冷技术 ， 已经在很 多实 际应 用 中得 到 了验证 ，可 以冬天 供热 、夏天 制冷 ，
一
机两用 ，并具有 高效 节能 、对环境 污染小 、运 行稳定可
１ 主要设计参数 及热参数换算
１ ． １ 夏 季室外 设计 计算 参数 表１
靠、维护 费用 低 、运行 费用低等诸 多优点，是理想 的建筑 冷热源 ，特别 是在我 国北 方地区 ，冬 季寒冷漫长建筑 能耗 高，使用地源 热泵作为建筑 的冷热源会 明显降低 能耗 、减 少污染物排放 。但是 因为北 方冬季 的热 负荷远大 于夏季 的 冷 负荷 ，单一 应用地埋管系 统而没有调节 地下冷热平衡 的 措施 ，冬季取热 、夏季排热 ， 由于其 负荷 差很大 、冷热 不 平 衡 ，长期运行 将会造成地温 持续下 降，在地埋管 区域 形 成 “ 冷岛 ”，最 终将导致地源 热泵系统效 率降低甚至不 能 运行 。使用太 阳能集热板 、余废 热等为冬冷 夏凉地 区地源