216地下水地源热泵与水蓄能设计实例的经济分析正文.pdf

地下水地源热泵与水蓄能
设计实例的经济分析
北京工业大学赵建成张海涛安爱明李娟
北京瑷玛斯区域供冷技术开发有限公司娄丽华高辉
中国建筑科学研究院空调所王志忠
摘要:以北京某综合楼工程为例,根据工程特点和水文地质条件,提出两种空调冷热源方案
即常规冷热源方案和结合水蓄能的地下水源热泵方案,通过技术经济性分析和社会效益比较
得出,结合水蓄能的地下水源热泵方案能源利用率高,运行费用低,在经济上具有明显优势
节能环保效益显著,对同类工程具有借鉴作用
关键字:水蓄能地下水源热泵运行策略经济性分析社会效益
1.前言
夏季空调的大量使用,造成我国电力高组与燃气热水锅炉相接的方案,冷水机组负
峰时段紧缺而低谷时段过剩的矛盾越米越责夏季供冷,燃气锅炉负责冬季供热。方案
突出,建节能的呼声也越来越高。使用节
采用水源热泉与水蓄能相结合的方案,
能环保型的空调系统,高效用能,科学用能冬夏两用,不受供冷、供煖时间限制,可根
是解决我国高峰时段用电短缺,实现建筑节据季节气候独立启停机组。
能的有效途径。地下水源热泵是利用地下水3.1方案一:常规空调系统冷热源
资源既可供热又可制冷的高效节能型空调
常规方案是根据设计最大负荷选择冷
系统;蓄能空调系统是电力需求侧削峰填水机组和热水锅炉。冷热水系统采用冷源侧
谷,节省运行费用,提高电厂发电效率的有定流量,负荷側变流量的单级泵方式。冷冻
效手段。本文通过工程实例分析了结合水蓄水设计供回水温度7/12℃,选择4台
能的水源热泵卒调冷热源的节能效果和经CVHG-1067型三数压缩离心式冷水札维,
济可行性。指出该系统形式具有进一步推广单机容量为制冷量1100RT:冷冻水泉与冷
的应用价值
水机纠、冷却水泵与冷却塔采取一对一运行
2.工程概况
该工程位于北京市昌平区,项日总建筑
冬季卒调热水由燃气锅炉'提供,选择
面积143,3418平方米,空调面积100,000台额定热功率为1 5MW CWNS0L.75-9570
平方米,地下呐层,地上十ー层,其中地下气热水锅炉,1台额定热功率为2.8MW
层和地下二层主要为设各机房和停车厂
CWNS02.8-95/70燃气热水锅炉;2台工作压
力0.8MPa的板式換热器:空満供、回水温
地上一到=层为商场?四到十一层为娱乐和度6050c。常规方案技术成熟,运行可室。
办公。夏季设计冷负荷14643.0KW,冬季其他主要设备选型如下表
设计热负荷5755.6KW(本建筑设有热回收
表1方案一设备表
装置,回收热量抵消了部分热负荷)。年供
冷天数214天,年供热天数121天。地下
数电机功流量
层消防水池面积500立方米。本文拟对该工
设备
量率(KW)(mh)
程空调冷热源系统提出创新见解。
冷冻水泵
690
3.方案设计
冷却水泵
经过各方比较,提出两种可行方案。方
热水循环泵-12
65.4
案一:常规冷热源方案,即电制冷冷水机
热水循环泵-22
100
冷却水塔
8
4(0()
3.2方案二:地下水源热泵与水蓄能
相结合
100%热负荷运行策略
3.2.1技术可行性分析
口机组供热R口用畜热RT口語热负苟都R
地下水源热泵的工作原理与热泵的工
1800.0
作原理相同,不同的是地下水源热泵的低位
热源是地下水。夏季,由于地下水的温度远
1400.0
低于室外空气温度,因此可降低制冷循环的
冷凝温度;冬季,由于地下水的温度远高于1o00
室外卒气温度,因此可提高制冷循环的蒸发
800.0
温度,所以热泵的性能系数会大大提高,其60.0
电热转换率可达到3-4,一般它比卒气源热
泵可节约20%~30%的运行费用。地下水的
温度一年四季相对稳定,能保证热泵机纠更
0.0
靠稳定地运行。该系统在水源井側采用闭
1357911131517192123
式循环,由于地下水抽出后经过换热器后又
时刻(h)
回灌至地下,属全封闭方式,冬夏交互式使
用,是互为再生的清沾能源系统,能源利用
100%冷负荷运行策略
口机组供冷RT口冷水供冷RT口蓄冷负荷RT
经探测,本地区地下第四系含水层为潜
水-弱承压水分布区,补给条件好,富水性
4000.0
好,地下深度100米以内的含水层厚度为30
45米。恒温水层在地面30米以下,水层
温度为15~18℃。根据该区域地下水文地质
2500.0
条件助察结果可知,该工程采用地下水源热
2000.0
泉条件上可行。
鉴于北京市的电价政策,为减少系统运
1000.0
行费用,考虑使用水蓄能系统,水蓄能冬夏
两用,但水蓄能的蓄能密度低,使蓄水橧需
1471013161922
占用更多的建筑面积,但由于该工程位于郊
时刻(h
区,地下二层的商用价值不大,故可利用该
层设置蓄水槽并利用该层的消防水池以减
图1方案二运行策略图
少部分占地面积和水池造价
该工程实际条件满足水蓄能和水源热
根据冬夏季的设计日负荷特性和设计
泉的技术要求,且两种技术成熟,国内外应日负荷下的运行策略,选用了两台制冷量为
用广泛,两种找术的结合具有优势互补性。1000冷吨的三级离心式低温冷水机纠,4台
3.2.2运行策略及设备选择
热泉机组,制冷量313RT,制热量33RT。利
在本方案中,在设计日负荷下,夜间利用水池夏季蓄冷总量12.350RTH,冬季蓄热总
用低谷电价时段进行水蓄热或蓄冷,在日间量10656RTH。蓄能水槽6000立方米(其中
用热或用冷高峰期间用夜间所蓄的热量
利用消防水池500立方米),内部结构按水
冷量进行调峰,其中在电价高峰时段采用释分层进行技术处理,池水深1.5米,占地面
冷(释热)优先的策略,在电力半价时段采积约1333半方米。选用工作压カ为0.8MPa
用冷机(热泵机组)优先的策略,并兼顾冷的板式换热器4台。其他主要设备选型见表
机(热泉机组)能在高效率下运行。方案
2。冷热源系统原理见图2
运行策略图如图1所示。