水源热泵技术在贵阳地区的应用及发展前景_陈良海

用的水体 , 包括地下水或河流 、地表的部分的河流和湖泊以及海洋 。 地表土壤和水体不仅是一个巨大的太
阳能集热器 , 收集了 47 %的太阳辐射能量 , 比人类每年利用能量的 500 倍还多(地下的水体是通过土壤间接
接受太阳辐射能量), 而且是一个巨大的动态能量平衡系统 , 地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散
低 , 使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式 , 机组效率提高 。据美国环保局(EPA)估计 , 设计安装良好的水源 热泵 , 平均可以节约用户 30 -40 %的供热制冷空调的运行费用[ 1 , 3] 。
(3)运行稳定可靠
水体的温度一年四季相对稳定 , 其波动的范围远远小于空气的变动 。 是很好的热泵热源和空调冷源 ,
4 .2 经济对比分析结论 由上述分析可看出水源热泵供热系统运行费用仅为 9 .17 元/ m2 , 仅相当于电锅炉取暖系统运行费用的
0 .27 , 燃气炉供热系统的 0 .71 , 溴化锂机组的 0 .78 。 同比一个运行期可分别节省资 金 :电锅炉 :(34 .1 9.17)元/ m2 ×105m2 =249 .3 万元 ;燃气锅炉 :(12 .9 -9 .17)元/ m2 ×105m2 =37 .3 万元 ;溴化锂机组 :(11 . 77 -9 .17)元/ m2 ×105m2 =26 万元 。 从以上的比较可以看出 , 水源热泵系统比其他几种方式具有巨大的经 济优势和环保优势 。
冬季室外计算温度取采暖计算温度(-3 ℃).以此对该小区建筑综合计算 , 并结合本地区同类建筑经 验 , 确定平均热指标为 :50 w/ (m2h).
设计热负荷 :100000 m2 ×50 w/(m2h)=5000000 w/ h 分析计算 :供热负荷按本方案中计算的最大热负荷 5000 kW/ h 选定 , 冬季采暖日 :100 天 , 日平均运行 h :15 h/ 天 , 电费按现行电价 :0 .45 元/ 度 , 水费 1 .6 元/ t . 冬季供热工况分析
水源热泵技术在贵阳地区的应用及发展前景
陈良海 , 吕吉华 , 吴邦信 , 冯 春 , 章圣样 , 李树霞
(贵州大学化工学院 , 贵州 贵阳 550003)
摘 要 :在分析贵阳地区建筑采暖空调冷热源的基础上 , 结合贵阳地区的气候特点以及水资源 状况 , 阐述了热泵空调技术在贵阳的应用现状及其发展前景 。水源热泵和地源热泵由于具有 高效节能 、对环境影响小 、运行稳定等特点 , 在贵阳地区很有发展前途 。 关键词 :热泵 ;节能 ;经济性 中图分类号 :X706 文献标识码 :B
失 , 提高了利用效率 。其机房占地面积仅是锅炉房用地的 1/ 5 -1/ 8 .机组没有燃烧 , 没有排烟 , 没有废弃物 ,
也不需要堆放燃料 、废物的场地 , 因此就减少了占地面积 。
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贵 州 工 业 大 学 学 报 (自然科学版)
2006 年
3 贵阳地区的气候条件和水资源状况[ 6]
热能变成可直接利用的高品位的热能的装置叫水源热泵 。 根据热力学第二定律 , 热能从低温传到高温是不 自发的 , 必须消耗机械功 。例如 , 如果驱动热泵消耗的机械功为 1 kW , 则可供热量为 3 -4 kW , 而用电加热 , 仅能产生 1 kW 的热量 。 热泵的供热量来自两部分 :一部分是从低温热源(如地下水等)吸取的热量 , 一般占 总热量的 70 -75 %;另一部分热能则由机械功转变而来 , 一般占总热量的 25 -30 %.
917050 元 ÷ 100000 m 2 =9 .17 元/ m2 同理可计算其他供热方式的运行费用 , 见下表 :
表 2 冬季各种供热方式运行费用的比较
电锅炉
燃气锅炉
溴化锂机组
水源热泵
燃料费(元) 电费(元) 水费(元) 人工费 (元) 费用合计(元)
/ 34 05 37 5
80 0 42 00 34 10 37 5
1 25 988 1 30 375 8 00 42 00
1 29 525 6
1 13 01 14 37 80 0 8 00 8 400
1 17 71 14
/ 91 12 50 1 60 0 4 20 0 91 70 50
建筑面 积(m2)
1 00 00 0
1 00 00 0
10 000 0
10 00 00
运行单价 (元/ m2)
3 4 .10
12 .9
11 .77
9 .17
注 :1)电费为 0 .45 元/ kW ;2)人工 费为 700 元/ (月·人);3)煤气费为 0 .85 元/ m3 ;4)蒸气费为 130 元/ t .
第6期
陈良海 , 等 :水源热泵技术在贵阳地区的应用及发展前景
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表 1 冬季各种供热 方式环境效应的比较[ 2]
供热方式
燃料种类 对环境是 否有污染 有 无危
险性 相对效率
燃煤锅炉 煤
严重
有 65
燃气锅炉 天然气 轻
电锅炉 电 无
溴化锂机组 电 无
有
有
无
85
95
2 40
水源热泵 电 无
无 4 00
1 水源热泵的原理和优点[ 5]
1 .1 水源热泵的原理 通过消耗少量占总热量的(25 -30 %)高品位能量 , 将地表水或者地下水中大量不可直接利用的低品位
收稿日期 :2006 -09 -20
基金项目 :贵阳市软科学研究项目“ 贵阳市循环经济型城市污水资源化-能源化应用研究” , 编号 :筑科软字(2004)第 1 号 . 作者简介 :陈良海(1981 -), 安徽淮北人 , 贵州大学在读硕士研究生 , 主要研究方向为城市污水的资源化及能源化 .
第6期
第2 03056 卷年
第6期 12 月
贵州工业大学学报(自然科学版)
JO U RNA L OF G U IZ HO U UN IV ERSI T Y OF T ECHNO LOG Y (Natural Science Edition)
文章编号 :1009-0193(2006)06-0032-04
V ol.35 N o .6 December .2006
4 应用实例分析 —贵阳市某小区水源热泵系统应用[ 4 , 6]
4 .1 项目概况 该工程总建筑面积约 100000 m2 , 根据贵阳市水利部门提供的地质资料 、地下水资源概况 , 利用地下水
作为水源热泵机组的冬季热源 。根据贵阳水利部门提供的地质资料 、地下水资源概况及在贵阳地区水源热 泵工程对地下水的实际利用经验 , 确定该工程现场可利用的地下水资源可满足热泵冬 、夏运行需要 , 其地下 水水温 :12 -16 ℃.
贵阳地处长江水系和珠江水系分水岭 。流域面积大于 20 km2 的干支河流共 98 条 , 其中长江流域 90 条 , 珠 江流域 8 条 。 全市河道长度 2107 .1 km , 河网密度 0 .26 km/ km2 .境内主要河流有乌江 、鸭池河 、清水河 、猫跳 河 、南明河 、谷岔河 、底寨河等 。 贵阳市年平均降水量为 1197 -1248 mm , 属多雨地区 , 水资源总量为 42 .93 亿 m3 .因此贵阳地区有丰富的地表水和地下水资源 , 给水源热泵的的广泛应用带来较大的可能性 。
水体温度较恒定的特性 , 使得热泵机组运行更可靠 、稳定 , 也保证了系统的高效性和经济性 。 不存在空气源
热泵的冬季除霜等难点问题 。
(4)环境效益显著
水源热泵使用的是电能 , 电能本身为一种清洁的能源 , 所以节能的设备本身的污染就小 。设计良好的
水源热泵机组的电力消耗 , 与空气源热泵相比 , 相当于减少 30 %以上 ;与电供暖相比 , 相当于减少 70 %以上 。 水源热泵机组的运行没有任何污染 , 可以建造在居民区内 , 这样就不用远距离输送热量 , 减少了热量损
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2 .2 水源热泵的优点[ 2]
图 1 水源热泵工作原理图
由于水源热泵技术利用地表水 、地下水 、再生水作为空调机组的制冷制热的源 , 所以其具有以下优点 :
(1)属可再生能源利用技术
水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源 , 进行能量转换的空调系统 。 其中可以利
为了满足当今世界可持续发展的要求 , 迫切需要寻找一种既节能环保又较为经济的空调方式 。而水源 热泵技术供暖时可比燃油锅炉节省 70 %以上的能源 ;制冷时可比传统空调节约 30 %-50 %的能量 , 是目前 各种供暖 、制冷技术中最节能的技术 。 从狭义来讲为用户省钱 , 从广义来说 , 国家减少了对不可再生能源( 如煤 、油)的消耗 。冬季各种源自文库热方式化解效应的比较见表 1 .
3 .5 台深井泵 , 功率为 15 kW , 运行 100 天 , 每天平均运行 15 h , 其电费 : 15 kW ×5 ×100 ×15 ×0 .45 元/ 度 =50625 元
4 .循环用水水费 :10 t ×100 ×1 .6 元/ t 水 =1600 元 5 .人工费 :2 人 ×700 元/(月·人)×3 月 =4200 元 合计冬季运行直接费用为 917050 元 。平均每 m2 建筑物相应的冬季运行直接费用为 :
参考文献 : [ 1] IEAHPO(国际能 源组织热泵管 理中心).Heat sources[ EB/ O L] .http:// ww w .heatpumpcentre .o rg/ About_heat_pumps/ Heat_
0 前 言
随着可持续发展和人们环保意识的提高 , 节能和环保已成为建筑空调发展的首要研究问题 , 而利用可 再生能源及提高能源利用效率是降低建筑能耗的根本途径[ 1] 。目前 , 贵阳市现有的非居住类民用建筑中 , 供暖空调系统选用的冷热源主要有下列几种 :(1)电制冷 +(油 、煤 、电)锅炉 ;(2)电制冷 +区域供热 ;(3)空 气源热泵机组 ;(4)溴化锂吸收式机组 。其中以电制冷 +燃油锅炉为主 。 部分非居住建筑仅设有风冷空调 器或多联热泵型空调器 , 还有少数非居住建筑设有分体空调 +热水采暖系统 。 对于居住建筑 , 主要选择房 间空调器 , 以分体式空调及柜机为主 , 其中有相当部分使用风冷热泵式空调器 。 无论锅炉供热或者溴化锂 机组都是以消耗大量的能源为代价 。
的相对的均衡 。 这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地热能成为可能 。 所以说 , 水源热泵是利用
清洁的可再生能源的一种技术 。
(2)高效节能 水源热泵机组可利用的水体温度冬季为 12 -22 ℃, 水体温度比环境空气温度高 , 所以热泵循环的蒸发
温度提高 , 能效比也提高 。 而夏季水体为 18 -35 ℃, 水体温度比环境空气温度低 , 所以制冷的冷凝温度降
5 结束语
今天在全世界范围内比以往更加关注能源 、环境与可持续发展的问题 。 正是由于中国以燃煤为主的能 源结构已经造成了极为严重的大气污染 , 因此 , 要实现经济的可持续发展 , 必须尽可能多地利用清洁的可再 生能源 , 加大节能政策导向和宣传的力度 。 随着人们对节能工作的重视 , 对热泵技术的了解 、认识 , 贵阳地 区适时地采用热泵技术的前景一定会更加广阔 。热泵技术在为企业 、家庭居民带来舒适 、可靠和高效节能 的同时 , 将成为降低能源消耗和环境污染的一个主要力量 , 是一项无论从环境效益 , 还是从社会效益和经济 效益方面考虑都具有巨大优势的节能技术 。
1 .5 台热泵机组运行 100 天 , 每天平均运行 15 h , 每台热泵机组的功率为 246 kW , 其电费为 : 246 kW ×5 ×100 ×15 ×0 .45 元/ 度 =830250 元
2 .3 台循环水泵 , 功率为 15 kW , 运行 100 天 , 每天平均运行 15 h , 其电费为 : 15 kW ×3 ×100 ×15 ×0 .45 元/ 度 =30375 元
贵阳属亚热带湿润温和型气候 , 兼有高原性和季风性气候特点 。 年平均气温 15 .3 ℃, 市区平均气温 为 :1 月 1 -5 ℃, 7 月 20 -24 ℃;日照时数 1354 h , 常年相对湿度大于 77 %, 无霜期 270 天 。 贵阳市以往由 于种种原因没有集中供暖的习惯 , 但随着经济的发展 、人民生活水平的提高 , 开始要求在冬季采暖 , 而对夏 季制冷的要求并不高 。而且本地区的水资源较丰富 。