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水源热泵系统在中原地区的应用探讨

时间:2011-04-21  作者:秩名

论文导读:地表浅层水的温度一年四季相对稳定,冬季高于环境温度,夏季低于环境温度,是很好的空调冷热源,可使水源热泵的能效比达到4以上。
关键词:水源热泵中水,能效比
1 前言

水源热泵中央空调是二十世纪后期发达国家大力推广的空调技术。近年来在我国北方地区这一技术有了长足的发展。河南省暖通空调专业委员会,省制冷学会联合清华同方于2007年2月5日在巩义召开热泵技术应用现场交流会,清华同方与河南暖通届分享了10多年来热泵技术领域积累的经验,共同探讨热泵节能技术在河南地区的发展应用方向。
热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。可以把不能直接利用的低位热源(如空气、土壤、水中所含的热能、太阳能、工业废热等)转换为可以利用的高位热能,从而达到节约部分高位能(如煤、燃气、油、电等)的目的。
热泵技术作为一种典型的节能环保技术,仅消耗少部分电能,便能在建筑物与自然环境之间实现热量的高效循环,对城市节能尤其是建筑节能降耗指标的实现,以及环境保护有着重大意义。

2水源热泵的原理和特点
水源热泵空调系统是一种利用含有大量能源的水作为吸热或排热的热交换器,实现空气调节的系统。由水源热泵机组、热交换系统、建筑物内系统组成的供热制冷空调系统。是一种绿色环保的空调系统,具有很大的优越性。
水源热泵的工作原理是,在冬季制热时,从水中提取热量,输送到室内,提高室内空气的温度,在夏季制冷时,从空气中吸取热量,然后,排放到水中,为人们的工作、生活创造一个适宜的室内环境。
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都比较稳定。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中。由于水源温度低,所以可以高效地带走热量。论文参考网。而冬季,则从水源中提取能量,由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。
与广泛应用的空气源热泵相比,水是优良的低位热源,水的热容量大,传热性能好,水温一般较稳定,所以使换热设备较为紧凑,热泵运行工况较稳定。系统季节平均性能系数高,尤其在极端气候条件下仍能保持较高的性能系数,而且不向建筑外大气环境排放废冷、废热和污染物,有利于环保。
总之,热泵技术应用的属可再生能源利用技术,环境效益显著,运行稳定可靠,高效节能,应根据现实条件广泛推广。

3河南地区的水资源状况
河南省是一个缺水省份,目前我省郑州、安阳、新乡、濮阳、鹤壁等在内的30多个地、县级城市处于缺水状态。河南省人均水资源占有量仅为440立方米,只相当于全国的1/5。随着经济、社会的发展,我省用水量还将大幅度增加,从而进一步加剧用水危机。
河南地下水开发程度已达56%,豫北的某些地区甚至达到82%,大大超过了世界40%的水平。对地下水的超采使用,目前已出现1.11万平方公里的地下水漏斗区,仅以郑州市郑州航院为中心的漏斗区就达220平方公里。漏斗区和地质沉陷,降低了城市对地质自然灾害的防御能力,增大了发生地质灾害的危险系数和危害程度,影响城市建设和发展。
除了上述资源型缺水,水质型缺水也不容忽视。黄河和淮河水质由于污水排放量增加,又没有对污水的有效处理,已遭到严重污染。论文参考网。充分利用现有污水处理设施,增建更多的污水处理设施,制定合理的污水处理费和中水使用价格,
节约水资源、保护水资源、合理利用水资源,既是现实的迫切需要,更是建立节约型社会、保证可持续发展的根本大计。

4 水源热泵系统的应用实例
郑州市污水处理有限公司五龙口污水处理厂位于郑州市区西北部,承担着郑州市西北部和中原区部分地区的污水处理工作。一期工程日处理污水量十万吨,处理回用水五万吨,主要处理城市生活污水、工业污水和雨水,采用生物法进行污水处理。处理后污水水质符合GB8978—96《污水综合排放标准》,排入横贯郑州市区的金水河作为景观用水。
夏季中水温度维持在23~27℃, 比环境℃温度低5℃以上。冬季维持在12~15℃,比环境温度高8℃以上。根据污水处理厂中水的这一特点,采用以中水为低位热源的水源热泵系统为厂区办公楼、生产车间、职工宿舍、餐厅在冬季供暖,夏季供冷,该厂选用一台螺杆式水-水热泵机组,为厂区中的办公楼、生产区、职工宿舍、餐厅建筑冬季季供热,夏季供冷。不仅节能而且节水,将城市污水处理系统与水源热泵机组相结合,是一种理想的城市污水综合利用方法。
郑州市五龙口污水处理厂中水水源热泵的成功应用,实现了资源的循环利用,符合国家节能降耗的可持续发展战略。

5水源热泵的发展前景
地球是一个巨大的太阳能收集器,将大约47%的太阳能储存在地球浅表层。地表浅层水的温度一年四季相对稳定,冬季高于环境温度,夏季低于环境温度,是很好的空调冷热源,可使水源热泵的能效比达到4以上。
郑州市有多条城市水系贯穿城区,有金水河、东风渠、熊儿河等,并与建设中的郑东新区水系相通。郑州市的污水处理设施的建设也在进行中。远景来看,南水北调工程穿过郑州市,并在河南省区域内有长度可观的流通线路。建造分布于各生活社区和工业园区的水型人工湖为重点,以便于天然降水的就近分流和积储,减少水资源的流失。鼓励使用中水。制定城市各类水资源的分类使用价格,对中水使用收取低价,以提高中水使用率。
水源热泵的发展应用有着广阔的前景。论文参考网。

5结论
地表浅层水温随季节变化小,与空气源热泵相比,冬季水温比环境温度高,夏季水温比环境温度低,机组的运行效率高,系统的年运行费用低,达到节能高效的效果。
该系统不需要配备冷却塔和锅炉,比常规空调供冷和锅炉供热节约投资; 冬季运行不需锅炉,避免了排烟对大气的污染;夏季运行不需冷却塔,避免了风扇噪音和霉菌污染。
针对郑州地区地表水系的特点,大力发展水源热泵系统,使资源得到循环利用,符合国家节能降耗的可持续发展战略,符合国家减排的指导方针。

参考文献:
1马最良,杨自强,马光昱.我国热泵空调发展的回顾与展望.暖通空调新技术2,2000
2陆震,尉迟斌,等.蒸喷热泵技术及其在化纤棉浆蒸煮工艺中的应用.第7届全国余热制冷与热泵技术学术会议论文集,1994:192
3闫尔平.蒸汽喷射式热泵供暖在工业节能中的应用.第6届全国余热制冷与热泵技术学术会议论文集,1992:74
 

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