江水源热泵在上海十六铺工程中的应用

工程实例

江水源热泵在上海十六铺工程中的应用

上海现代建筑设计(集团)有限公司　朱金鸣☆　

项

中

摘要　介绍了国内外水源热泵技术发展概况,研究了以黄浦江水为冷热源的水源热泵技

术在上海十六铺地区综合改造工程中的应用,评价了该系统的能效、经济性及环境效益,并展望了水源热泵技术在国内的开发应用前景。

关键词　可再生能源　黄浦江　江水源热泵　能耗分析

Ap p li c a ti o n of ri v e r w a t e r 2s o ur c e h e a t p u m p

i n t h e S h a n g h a i S hili up u re c o nstru c ti o n p r oj e c t

By Zhu Jinming

★

and X iang P engzhong

Abst r a ct Describes t he develop me nt of water 2source heat p ump technology at home a nd abroad.Studies application of t he water 2source heat p ump syste m wit h t he Huangp u River water as t he cold a nd heat source ,evaluates t he energy efficie ncy ,economics and environme nt be nefit of t his syste m ,gives t he aut hor ’s p rospects of t he develop ment and application of water 2source heat p ump technology in China.

Keywor ds renewable e nergy ,Hua ngp u River ,river water 2source heat p ump ,e nergy consump tion a nalysis

★Shanghai X ian Dai Architectural Design (Group )Co.,Ltd.,Shanghai ,China

①

上海市水务局水文总站,环境监测中心.黄浦江水温水质、水文潮汐等数据

0　引言

热泵技术在国内外已得到广泛应用,我国《2000—2015年新能源和可再生能源产业发展规划要点》、《中华人民共和国节约能源法》、《可再生能源法》等多部法规中都明确提出要推广使用热泵技术。热泵技术发展最快的地区是欧洲,其研究与开发已经有数十年的历史,亚洲国家日本和韩国也在积极发展热泵技术产业,该项技术在我国已得到人们普遍认可。1　水源热泵技术

热泵技术按热源对象可分为空气源热泵、地源热泵和水源热泵三种形式。只需输入少量的高品位电能,通过热泵机组即可把空气、大地、水中储存的不能直接使用的低品位能源转化成有用的热能。

水源热泵一般使用江、河、湖、海的地表水资源作为热泵机组的冷热源。图1显示了上海空气温度与江水温度的全年变化情况①,由图1可知夏季江水温度低于空气温度,冬季江水温度高于空气温度,且江水温度变化相对稳定,全年变化范围一般为6～30℃,因此,江水比空气更适合作热泵的冷热源。特别像上海这样水资源较丰富的地区,利用江水作热泵冷热源是节约能源、利用可再生能源、保护环境和减少温室气体和其他大气污染物排放的有效方法。

2006年初笔者随上海市制冷学会赴日本参加了环黄海圈建筑环境能源国际交流论坛,对日本九

☆朱金鸣,男,1958年5月生,大学,高级工程师

200041上海市石门二路258号上海现代建筑设计(集团)

有限公司

(021)5252456761229

E 2mail :zhujm @xiandai 收稿日期:20060916

图1　上海空气温度与江水温度全年变化

州福冈和东京等地区利用河川水作为热泵冷热源

的工程实例作了实地考察,通过学术和技术方面的交流,对日本使用热泵技术,尤其是水源热泵技术加深了了解。日本有多项河川水源热泵结合区域供热供冷应用的范例,如日本北九州RIV ERWAL K 、东京三井仓库箱崎大厦工程(获日本节能建筑奖)、大阪南港广场等10余项工程。东京地区的气象及水文条件与上海有相似之处,因此水源热泵技术在上海应用的可行性高,本工程借鉴了日本应用水源热泵技术的相关经验及先进技术,以促进我国该技术应用水平的提高。2　工程概况2.1　建筑规模与性质上海十六铺地区综合改造工程地处原黄浦江畔的十六铺码头(地理位置见图2),使用功能以地下商业为主,形状狭长不规则,长度超过1km ,

地

图2　上海十六铺工程地理位置

面是以绿化和景观建筑为主的城市景观工程,整个建筑与黄浦江仅一墙之隔,总建筑面积1114万m 2,分两期实施,一期819万m 2,二期215万m 2,地下4层。本文将从工程的自然条件、系统配置、对环境的影响和能源的综合利用等方面进行综述。2.2　负荷特点

对工程冷热负荷特点、使用频率和全年冷热负荷进行了计算与分析,由于本工程以地下建筑为主,空调冷热负荷比一般地上建筑小,尤其冬季热

负荷更小。表1及图3分别为全年空调冷热源使用情况及全年冷热负荷图。

表1　全年空调冷热源使用情况

供　冷

供　热

负荷率/%

时间/d

负荷率/%

时间/d

10030100207550752550605025307025

20

155010

40

合计300d 合计90

d

图3　全年冷热负荷

2.3　黄浦江江水利用的自然条件2.

3.1　气象参数及水温

为比较上海水源热泵与空气源热泵之优劣,分

别调研了上海气象资料与黄浦江水温资料,见表2,3①。

①

上海市水务局水文总站,环境监测中心.黄浦江水温水质、水文潮汐等数据

表2　上海气象参数

℃

历年平均气温极端最高气温(19340712)极端最低气温(19830119)1月平均

气温

7月平均

气温

15.4

40.2

-12.1

3.3

27.8

表3　上海黄浦江表层水温实测数据

℃

年平均水温

年最高水温(8月)

年最低水温(1月)

18.9

32.2

3.4

从上海市水文总站和水环境监测中心获悉,黄

浦江夏季水表层温度为26～31℃,中下层水温只有15～22℃;冬季在最冷的环境下,水表层温度为6～8℃,中下层水温为10～15℃,这种温度特性

使黄浦江水成为水源热泵理想的冷热源。2.3.2　水质参数

江水利用与水质有很大关系,涉及到水处理设备的投资与运行。表4为黄浦江主要水质数据。根据上海十六铺工程(一期)水资源论证报告书及专家