应用案例

水源热泵在办公大楼中的应用

       某研发基地可建用地580亩,利用废坑塘注水造水面约150亩。建筑规模9.5万平方米,主要用途为科研、开发、仓储、办公用房及实验住宅等配套设施,大致分配比例为:研究与开发-建筑面积10万平方米,实验住宅-3万平方米,公建-0.74万平方米,市政-0.22万平方米。根据基地实际情况及院有关部门的意见,考虑环保要求,拟利用地表水水源热泵系统进行供暖和供冷。项目采用集中的大型水-水水源热泵机组+风机盘管的形式。根据规范,北京地区的空调室外计算参数如下:

  年平均温度11.4℃

  冬季空调室外计算干球温度-12℃

  冬季通风室外计算干球温度-5℃

  冬季空调室外计算相对湿度45%

  夏季空调室外计算干球温度33.2℃

  夏季通风室外计算干球温度30℃

  夏季空调室外计算湿球温度26.4℃

  研发基地建筑物的室内设计参数初步定为:

  夏季室内设计温度为25-27℃,室内相对湿度小于60%;

  冬季室内设计温度为18-20℃,室内相对湿度不做要求。

  初步估算本工程设计冷负荷指标约为100W/㎡,设计热负荷指标约为50W/㎡,按照一期10万平方米计,同时使用系数定为0.9,则合计空调系统冷负荷为9000、kW,热负荷为4500、kW.假定水源热泵机组制冷工况下的C.O.P.值约为4.3,制热工况下的C.O.P.值约为2.6,则地表水在制冷工况下需带走的热量为11093、kW,在制热工况下需提供的热量为2769、kW,。

  根据《研发基地简介》,废坑塘注水造水面约150亩,水深平均为3.5、m,该水体的总蓄水量为3.5×105、m3.考虑基地的夏季空调每天运行12小时,每天向水体的散热量为Q=11093、kW×12h×3600=479×106kJ.水体的温升为Q/CM=479×106/(4187×3.5×105)=0.33℃。以换热器5℃温差考虑,带走11093、kW热量所需水流量为:G=0.86×11093×1000/(1000×5)=1908、m3/h,整个水体全部循环一次约需175小时,约合7天左右。由此可见夏季水体温升很小,考虑到水体与空气和大地热交换,水体温升则更小甚至可以忽略。

  而基地冬季空调要以每天运行24小时考虑,冬季每天从水体提取的热量为Q=2769、kW×24h×3600=239×106kJ.北京地处寒冷地区,地表水会结冰,结冰期冰层厚度以较为保守的100cm考虑,则水深平均降为2.5、m,该水体的总蓄水量为2.5×105、m3,水体的温降为Q/CM=239×106/(4187×2.5×105)=0.23℃。以换热器2℃温差考虑,带走2769、kW热量所需水流量为:G=0.86×2769×1000/(1000×2)=1191、m3/h,整个水体全部循环一次约需210小时,约合9天左右。由此可见,与夏季相比冬季水体温降更小,所需水量与水塘能够提供的有效水量相比也是较小的,考虑到水体与空气和大地的热交换,水体温降则更小甚至可以忽略。

       考虑到冬季有可能出现持续低温,水量减少,导致水体温度过低,水量过小的极端情况,为保证这种情况下的正常供热,需考虑采用辅助热源提升热泵机组冷冻水的温度,根据该基地的实际情况,辅助热源可以考虑采用燃气锅炉的形式,以最极端的条件,即地表水已经完全不能提供热量,所有热量均由燃气锅炉提供,锅炉的供回水温差以25℃考虑,则锅炉生产的热水带走2769、kW热量所需水流量为:G=0.86×2769×1000/(1000×25)=95、m3/h.。

       根据初步估算,采用地表水水源热泵系统供暖气其运行费用为22.1元/㎡,低于燃气锅炉房供热价35元/㎡.整个基地年节省运行费用约186.2万元。

地源热泵在温室大棚中的应用

某温室大棚


1、大多数温室大棚的温度需求范围为30℃以内,不管是使用燃油还是电加热系统,所得到的温度都要远高于这个温度范围,无形中增加温度损耗。而热泵空调系统供暖温度在45℃~55℃,属于低温供暖,温差小,损耗小,避免了能源的浪费。

2、热泵系统的供暖能效比高达4.0,意思就是说,我们利用1kW的电能,经过热泵转换,就能得到4kW甚至更多的热能。大大超过了电加热系统1.0的能效,更不用说燃油还不到1.0的能效了。由此可见,大大减少后期的运行费用。

3、热泵系统特别是水地源热泵系统大大减少了对场地的占用,并且系统真正实现了0排放。不仅减少了对耕地的占用,并且大大减少了对环境的污染。


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