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水源熱泵系統(tǒng)可行性及經(jīng)濟比較-wenkub

2023-03-10 12:40:28 本頁面
 

【正文】 。當(dāng) 熱泵 供 熱 不足 時 ,蓄 熱 槽再放 熱 供 熱 。 現(xiàn)場 控制系 統(tǒng) (下位機)核心選 用工 業(yè)級 的西 門 子可 編 程序控制器( PLC)與觸摸屏,下位機和觸摸屏在 現(xiàn)場 可以 進 行系 統(tǒng) 控制、參數(shù) 設(shè) 置和數(shù)據(jù) 顯 示, 滿 足系 統(tǒng) 全自 動優(yōu) 化運行所要求的全部功能。但有地 質(zhì) 條件的限制,如在沙 層 或黏土 層較 深時 容易 產(chǎn) 生短路、坍塌等 現(xiàn) 象。 水井 水井的 設(shè)計應(yīng) 按照科學(xué)的 鑿 井方法,由 業(yè) 主確定的水井位置,先作地 質(zhì) 物探,再打 樣 孔,然后 對樣 孔做出 電測 并 繪 制出水文地 質(zhì)圖 。 選 用 2 臺制冷量 為 1371KW的水源 熱泵 機 組 ,與 離心機組或 雙況機 組 、蓄冰裝置一起 滿 足夏季和冬季空 調(diào) 的需求。)若根據(jù)冬季 負 荷確定打井?dāng)?shù)需 6 口抽水井(井?dāng)?shù)供回溫差 11℃, 每 口井 80m179。 江水源熱泵系統(tǒng)要從贛江取水源引至指揮中心大樓,由于贛江離 指揮中心直線距離約 1300米左右,且 DN800的水管要連接贛江,無論從地上還是地下鋪設(shè)都難度非常大,投資費用高,且能耗增加,故也不宜采用江水源熱泵系統(tǒng)。另外根據(jù)所提供的 圖紙 , 紅線 內(nèi)面 積為 13838 ㎡,地下室外 輪 廓面 積為 10094 ㎡, 實際 可用面 積 只有 3744 ㎡,如果按 4 米 間 距打埋管井 約 250 口左右 。氣候 變 化的原因除了自然因素外,同人 類 的活 動 ,特 別 是同使用化石燃料、排放二氧化碳的程度密切相 關(guān) 。 本工程 的地(水)源 熱泵 系 統(tǒng) 方案 水地源空 調(diào) 以其卓越的 節(jié) 能 環(huán) 保特點得到了廣泛 認(rèn) 可, 06 年我國科技部把建筑 節(jié)能作 為 十一五科技支撐 計 劃 項 目,其中 課題 六 為 水地源 熱泵應(yīng) 用技 術(shù) , 07 年“兩會”已把全面推 進節(jié) 能 環(huán) 保技 術(shù) 的 應(yīng) 用作 為 會 議 重要 議題 之一。不存在空氣源 熱泵 的冬季除霜等 難 點 問題 。 這對 于用 戶 合理使用空調(diào) 系 統(tǒng) , 節(jié)約 空 調(diào) 系 統(tǒng) 的能耗,公平、公正、公 開 地 攤 派空 調(diào) 運行管理是很有利的。地表土壤和水體不 僅 是一個巨大的集 熱 器,收集了 47%的太陽 輻 射能量,比人 類每 年利用能量的 500 倍 還 多(地下的水體是通 過 土壤 間 接的接受太陽 輻 射能量),而且是一個巨大的 動態(tài) 能量平衡系 統(tǒng) ,地表的土壤和水體自然地保持能量接受和 發(fā) 散地相 對 地均衡。地球表面淺 層 水源如深度在 1000 米以內(nèi)的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太陽 進 入地球的相當(dāng)?shù)?輻 射能量,并且水源的溫度一般都十分 穩(wěn) 定。根據(jù) 選 用的供 應(yīng) 冷源的形式,主要有如下幾 種 : 井水源熱泵 系 統(tǒng) 、 地埋管熱泵 系 統(tǒng) 、 江水源 熱泵 系 統(tǒng) 等。本 項 目的空 調(diào)負 荷,考 慮同 時 使用系數(shù),夏季 設(shè)計 日尖峰冷 負 荷 為 19256KW, 熱負 荷估算 為 7973KW。地下 3 層 ,地上 24 層 。地上建筑面 積 143681 ㎡,共 24 層 。 2 其具體功能分布如下所示: 本 項 目冷 負 荷 功能 面積㎡ 冷指標(biāo) w 商業(yè) 56960 180 餐飲 9407 250 電影院 5119 200 指揮中心 9877 180 辦公室 18987 120 地下商業(yè) 10473 150 總計 19256kw 本 項 目 熱負 荷 功能 面積㎡ 熱指標(biāo) w 商業(yè) 56960 80 餐飲 9407 120 電影院 5119 110 指揮中心 9877 40 辦公 室 18987 70 總計 7973kw 調(diào)負 荷分布 結(jié) 合本工程的特點及當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的氣象條件, 該 工程的逐 時負 荷分布情況如下 圖 : 夏季空 調(diào) 逐 時負 荷 : 3 冬季空 調(diào) 逐 時負 荷: 從上 圖 中,可以看出 該 建筑物的 負 荷特點: 1) 全天逐 時 不均勻性:全天的氣溫 每 小 時 均不同,夏季下午 13: 00— 14: 00 氣溫 較 高,冷 負 荷也達到最大;冬季上午 9: 00— 10: 00 氣溫 較 低, 熱負 荷也達到最大;而夜 間 冷 熱負 荷需求小。由于不同 種類 的機 組 具有其不同的特性,因此在市 場 上均有使用,主要是根據(jù)建筑及當(dāng)?shù)氐木唧w情況 進 行 選擇 。水源 熱泵 機 組 工作原理就是在夏季將建 筑物中的 熱 量 轉(zhuǎn) 移到水源中,由于水源溫度低,所以可以高效地 帶 走 熱 量,而冬季, 則 從水源中提取能量,由 熱泵 原理通 過 空氣或水作 為載 冷 劑 提升溫度后送到建筑物中。 這 使得利用 儲 存于其中地近乎無限地或地能成 為 可能。 運行安全可靠 水源 熱泵 機 組 的空 調(diào) 系 統(tǒng) 是可以基本保 證 全年按用 戶 的需要 開 啟空 調(diào) 系 統(tǒng) ,特 別是春秋空 調(diào)過 渡季 節(jié) 均能運行,也就相當(dāng)于四管制空 調(diào) 系 統(tǒng) 。 高效 節(jié) 能 水源 熱泵 機 組 可利用的 環(huán) 境水體溫度冬季 為 12- 22℃,水體溫度比 環(huán) 境空氣溫度高,所以 熱泵 循 環(huán) 的蒸 發(fā) 溫度提高,能效比也提高。在短短幾年 間 ,水地源 熱泵 中央空 調(diào) 在大中城市的 發(fā) 展如火如荼,特 別 是在北京、山 東 、 長 三角等 經(jīng)濟發(fā) 達區(qū)域,已 經(jīng) 成 為節(jié) 能 環(huán) 保高檔空 調(diào) 系 統(tǒng) 的象征。 節(jié) 能必然成 為 衡量未來建筑品 質(zhì) 的必要指 標(biāo) ,“低碳排放”的概念正受到 環(huán) 保行 業(yè) 、學(xué) 術(shù) 研究機構(gòu)的普遍重 視 , 南昌 軌 道交通指 揮 中心 ,其建筑 應(yīng)該 采用 “ 節(jié) 能減排”,“低碳排放”等先 進 技 術(shù) 。而根據(jù)夏季 負 荷,埋管井 應(yīng) 打 2150 口;根據(jù)冬季 負 荷,埋管井 應(yīng) 打 518 口。 因此, 結(jié) 合本工程建筑的特性及基于以上中央空 調(diào) 系 統(tǒng) 的分析比 較 ,建 議 本工程夏季供冷采用空 調(diào) 效率 較 高且運行 費 用低的 井 水源 熱泵 +常規(guī)冷水機組 +電鍋 爐中央空 調(diào) 系 統(tǒng) 進 行考 慮 ,根據(jù)多年的 經(jīng)驗對 本工程的具體情況做如下的方案,同 時 做出與常 規(guī)電 制冷空 調(diào) 系 統(tǒng) 的 經(jīng)濟 性,可行性的比 較 , 以供參考 。/h 的流量。 夏季:在空 調(diào)設(shè)計 日的白天, 熱泵 機 組 和 離心 機 組 以空 調(diào) 工況運行制冷來 滿 足部分冷 負 荷的需要。根據(jù) 統(tǒng) 一的意 見 ,再 擴 孔、下管、成井。根據(jù)已 經(jīng) 提供的地 質(zhì) 勘 測資 料,采用抽回灌互 換井。自控 設(shè)備 與器件包括: 傳 感 檢測 元件、 執(zhí) 行器( 電動閥 )、系 統(tǒng) 控制柜、工控機等。 7 2).控制系 統(tǒng) 按 編 排的 時間順 序, 結(jié) 合 負 荷 預(yù)測軟 件,控制制冷主機、及外 圍設(shè)備的啟停的數(shù)量及 監(jiān)視 各 設(shè)備 之工作狀況與運行參數(shù),如: - 熱泵 主機啟停、狀 態(tài) 、故障 報 警 -制冷 劑 泄露 報 警 - 熱泵 主機運行參數(shù)、工況 轉(zhuǎn)換 - 熱泵 主機工況 轉(zhuǎn)換 、缺水保 護 - 熱泵 主機供 /回水溫度、 壓 力遙 測 、 顯 示 -冷 熱 水 泵 啟停、狀 態(tài) 、故障 報 警 -潛 熱 水 泵 啟停、 狀 態(tài) 、故障 報 警 - 壓 差旁通管的 壓 差 測 量與 顯 示 -供 /回水溫度、 壓 差遙 測 、 顯 示 -板式 換熱 器 側(cè)進 出口溫度、 顯 示 -冷、 熱 水回水流量、 顯 示 - 電動閥開關(guān) 、 調(diào)節(jié) 與 閥 位 顯 示 3).控制系 統(tǒng)對 一些需要的 監(jiān)測 點 進 行整年 趨勢記錄 ,控制系 統(tǒng) 可將整年的 負 荷情況 (包括 每 天的最大 負 荷和全日 總負 荷 )和 設(shè)備 運 轉(zhuǎn)時間 以表格和 圖 表 記錄 下來,供使用者掌握, 所有 監(jiān)測 點和 計 算的數(shù)據(jù)均能自 動 定 時 打印。 6)全自 動 運行 系 統(tǒng) 可脫離上位機工作,根據(jù) 時間 表,自 動進 行制冰和控制系 統(tǒng) 運行、工況 轉(zhuǎn)換 ,對 系 統(tǒng) 故障 進 行自 動診 斷,并向 遠 方 報 警。 ▲系 統(tǒng)設(shè) 置 操作口令 設(shè) 置 記錄 溢出 處 理 運行 設(shè) 置 運行 時間 表 設(shè) 置 自 動 /手 動 /測試選擇 節(jié) 假日 設(shè) 置 冷 熱 水出水(回水)溫度 設(shè) 置 熱泵 主機出水溫度 設(shè) 置 ▲故障 記 錄 8 主機故障 水 泵 系 統(tǒng) 故障 ▲ 歷 史 記錄 : 系 統(tǒng)負 荷 ▲控制策略 自 動 根據(jù)室外溫度、系 統(tǒng) 運行 記錄 自 動選擇 運行策略 手 動 人 為設(shè) 置系 統(tǒng) 運行策略 ▲系 統(tǒng) 參數(shù): 顯 示系 統(tǒng) 運行工況及各 節(jié) 點參數(shù) 冷 凍 水流量 運行工況 設(shè)備 運 轉(zhuǎn) 情況 末端 負 荷 板 換 冷 凍 水 側(cè)進 出口溫度 閥門開 度 末端 負 荷 變 化曲 線 等等 ▲運行 記錄 各工況運行 時間 段 記錄 統(tǒng) 采用水源 熱泵 機 組 直供,解決冬季采暖的需求。 初投資相對不高,投資回收期短。 符合國家再生能源補貼政策。 初投資小。 需要水利部門審批,辦理取水證。 初投資大。 指揮中心的埋管量不能滿足整個大樓的 100%冷負荷。 10 論 由以上 經(jīng)濟 分析可以看出: ( 1)采用 井 水源 熱泵 +電鍋 爐蓄 熱 系 統(tǒng)綜 合初投 資 比 常規(guī)的冷水機組 +鍋爐系統(tǒng) 高約 700 萬元,年運行 費 用 為 低 約 270 萬元 ,節(jié)約運行費用最多 , 年 的 時間 即可收回成本, 投資回收期最短, 長 期的 綜 合效益非常 顯 著; ( 2)水源 熱泵 +電鍋 爐蓄 熱 中央空 調(diào) 系 統(tǒng) 運行 經(jīng)濟 、可靠、控制靈活, 維護相對簡單,費用相對較 低 ; ( 3)水源 熱泵 系 統(tǒng) 是國家鼓勵采用的 節(jié) 能 環(huán) 保技 術(shù) ,是可行 選擇 。不但符合國家的 環(huán) 保政策,也符合用 戶 的根本利益。 辦 公部分 選 用 變風(fēng) 量低溫送 風(fēng) 空 調(diào)
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