實(shí)例！地源熱泵工程優(yōu)化改造解決方案

    隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展以及人民生活水平的提高，越來(lái)越多的人在使用地源熱泵空調技術(shù)，以倡導綠色環(huán)保時(shí)尚理念，并營(yíng)造健康舒適的生活環(huán)境。地源熱泵系統是一種節能、環(huán)保的空調系統。

    地源熱泵系統是將低品位熱量轉換成高品位熱量進(jìn)行供熱、制冷的新型能源利用方式之一。與使用燃煤、燃氣、燃油等常規能源方式相比，其能量利用率為3.5以上（燃煤為0.65～0.85；燃油爐為0.7～0.9；燃氣爐為0.8～0.85；電鍋爐電熱膜的理想值也只能接近于1；空氣源熱泵系統可做到2.5，但在惡劣天氣下效率低，甚至無(wú)法啟動(dòng)）。地源熱泵系統以其環(huán)保、節能、一機多用、維護量小、系統運行穩定、能源重復利用等優(yōu)點(diǎn)而得以推廣。    然而在實(shí)際工程應用中，很多地源熱泵項目因設計、施工及運行管理等問(wèn)題，遠遠沒(méi)有發(fā)揮其應有的優(yōu)勢。地大熱能專(zhuān)家通過(guò)下面通過(guò)分析某地下水源熱泵系統改造前后的運行數據進(jìn)行對比，以及與其它地源熱泵項目、與其他空調形式進(jìn)行對比，說(shuō)明了地源熱泵系統在運行中的經(jīng)濟性及影響其經(jīng)濟性的相關(guān)因素。

    1工程概況。

    該項目總建筑面積4.2萬(wàn)平方米，其中主樓2.8萬(wàn)平方米，裙樓1.4萬(wàn)平方米。共設LWP1800.2型水源熱泵機組7臺，單臺標稱(chēng)功率123kW；鑿井7眼，深井泵7臺，單臺標稱(chēng)功率37kW；抽取的地下水除沙后分別經(jīng)7臺板式換熱器與機組進(jìn)行熱交換，作為機組的冷熱源；井水側二次水循環(huán)泵7臺，單臺標稱(chēng)功率15kW；末端循環(huán)泵7臺，單臺標稱(chēng)功率18.5kW。系統于2004年6月建成并部分投入使用，運行效果較差，不能滿(mǎn)足正常的使用要求。    2006年初進(jìn)行了系統改造施工、調試，并承擔了空調系統的日常運行維護管理工作。改造后主樓利用原有水源熱泵機組5臺，鉆鑿抽水井3眼、回灌井3眼、水量調節池1眼，新安裝深井泵3臺，標稱(chēng)功率55kW并配ABB變頻器3臺，井水經(jīng)除沙器及電子水處理儀處理后直接進(jìn)入機組，無(wú)井水側二次循環(huán)泵；使用原末端循環(huán)泵5臺；末端設備采用新風(fēng)機組加風(fēng)機盤(pán)管進(jìn)行冬季供暖及夏季供冷。其中新風(fēng)機組17臺，合計71.1kW；風(fēng)機盤(pán)管542臺，合計20.3kW。裙樓利用原有水源熱泵機組2臺；井水部分與主樓共用，使用原末端循環(huán)泵2臺。

    地源熱泵空調系統運行。

    本系統運行以來(lái)，井水出水溫度最高16.3℃，最低15.3℃；利用溫差大多在3.5～7℃之間；單井出水量大于180m3/h；靜水位30.15m、動(dòng)水位約30.5m；抽水降深為0.35m±8%；水量調節池靜水位為12.13m、動(dòng)水位15.3m，差為3.17m；井水含沙量小于二十萬(wàn)分之一。依此數據判定地下水系統運行較為穩定。    3地源熱泵空調系統與改造前系統對比。

    原系統于2004年6月建成并部分投入使用。運行中地下井水能量短路及含沙量嚴重超標，加上板換兩側流體之間的換熱效率低下、運行維護不善，致使系統井水側水路嚴重堵塞。系統長(cháng)期處于大流量小溫差運行狀態(tài)：為滿(mǎn)足一臺熱泵機組的正常工作需開(kāi)啟深井泵4臺、井水側二次循環(huán)泵3臺、末端循環(huán)泵3臺，井水側及板換側溫差均工作在2℃以下。末端溫度不能有效提升，為滿(mǎn)足末端負荷需求進(jìn)而增開(kāi)末端循環(huán)泵，無(wú)形之中又增加了熱泵對冷熱源需求。如此反復惡性循環(huán)，造成系統運行效率低下、熱泵機組啟停頻繁、外管線(xiàn)土方塌陷等問(wèn)題。    通過(guò)對比，可以分析得出原系統出現高能耗的原因：

    1）系統設計不合理。單臺深井泵抽水后經(jīng)一臺板換換熱后回灌，能量利用不夠充分；地下水系統存在能量短路現象。

    2）施工組織不得力，成井質(zhì)量不高。井水含沙量嚴重超標，造成井周?chē)榭諏е?a href="http://m.keyinmall.com/t/地面塌陷.html" >地面塌陷。提高成井質(zhì)量可以解決井水含沙量過(guò)大的問(wèn)題，可去除井水側的二次循環(huán)設備能耗及板換換熱的溫差損失，有利于實(shí)現井水的100%回灌。

    3）運行維護不得力。運維人員未定期除沙，對系統運行原理理解不夠，造成系統管路嚴重堵塞，增加了水阻而降低了深井泵的運行效率；在井水供應不足的條件下增開(kāi)末端循環(huán)泵，造成末端系統大流量小溫差運行。

    4地源熱泵空調系統與其它采暖空調系統對比。

    本系統供暖季能耗折合為煤耗為9.21Kg/m2·季，與其它采暖方式相比能耗最低。與城市熱網(wǎng)采暖相比每平方米每季少耗煤12.52Kg/m2·季，節能58%，每平方米每季少排二氧化硫326g/m2·季、氮氧化物121.7g/m2·季、煙塵34.8克/m2·季；與蓄熱式電鍋爐相比每平方米每季少耗煤47.89Kg/m2·季，節能83.9%；與電熱膜相比每平方米每季少耗煤45.02Kg/m2·季，節能83%；與壁掛式燃氣爐相比每平方米每季少耗煤11.61Kg/m2·季，節能55.8%，每平方米每季少排氮氧化物43.4g/m2·季、煙塵2.95g/m2·季；與直燃機相比每平方米每季少耗煤10.38Kg/m2·季，節能53%，每平方米每季少排氮氧化物40.8g/m2·季、煙塵2.8g/m2·季。

    從以上分析數據可以看出：

    1）地源熱泵空調系統運行費用最低。其全壽命周期價(jià)值可因此而趨于最佳。系統的經(jīng)濟性可根據建設投資、運行成本及使用年限進(jìn)行評價(jià)。

    2）對于空調系統中，系統的節能與減排具有統一性。熱泵系統沒(méi)有直接排放、其能耗小，間接排放相對較低，因此是日前理想的空調系統。

    社會(huì )的發(fā)展以及人民生活水平的提高，越來(lái)越多的人在使用地源熱泵空調技術(shù)，以倡導綠色環(huán)保時(shí)尚理念，并營(yíng)造健康舒適的生活環(huán)境。地源熱泵系統是一種節能、環(huán)保的空調系統。地大熱能由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）組建，在地（水）源熱泵換熱不夠、冷熱不均、填充不實(shí)、漏水、土壤溫度過(guò)低、井深不夠、水質(zhì)不好、回灌量小、含沙量大造成塌陷等問(wèn)題有著(zhù)豐富的經(jīng)驗及客戶(hù)案例。