分析：地源熱泵空調系統技術簡析及改造對比

核心提示：地源熱泵系統是將低品位熱量轉換成高品位熱量進行供熱、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，甚至無法啟動)。地源熱泵系統以其環保、節能、一機多用、維護量小、系統運行穩定、能源重復利用

　地源熱泵系統是將低品位熱量轉換成高品位熱量進行供熱、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，甚至無法啟動)。地源熱泵系統以其環保、節能、一機多用、維護量小、系統運行穩定、能源重復利用等優點而得以推廣。

　　然而在實際工程應用中，很多地源熱泵項目因設計、施工及運行管理等問題，遠遠沒有發揮其應有的優勢。下面通過對我單位實施的某地下水源熱泵系統改造前后的運行數據進行對比，以及與其它地源熱泵項目、與其他空調形式進行對比，說明了地源熱泵系統在運行中的經濟性及影響其經濟性的相關因素。

　　1、工程概況

　　該項目位于海淀區，原地源熱泵系統由北京某地源熱泵施工單位承建，總建筑面積4.2萬平方米，其中主樓2.8萬平方米，裙樓1.4萬平方米。共設LWP1800.2型水源熱泵機組7臺，單臺標稱功率123kW;鑿井7眼，深井泵7臺，單臺標稱功率37kW;抽取的地下水除沙后分別經7臺板式換熱器與機組進行熱交換，作為機組的冷熱源;井水側二次水循環泵7臺，單臺標稱功率15kW;末端循環泵7臺，單臺標稱功率18.5kW。系統于2004年6月建成并部分投入使用，運行效果較差，不能滿足正常的使用要求。

　　2006年初由建研院空調所進行熱泵系統改造設計、北京市地質礦產勘查開發總公司進行了系統改造施工、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，標稱功率55kW并配ABB變頻器3臺，井水經除沙器及電子水處理儀處理后直接進入機組，無井水側二次循環泵;使用原末端循環泵5臺;末端設備采用新風機組加風機盤管進行冬季供暖及夏季供冷。其中新風機組17臺，合計71.1kW;風機盤管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，使用原末端循環泵2臺。

　　2、地源熱泵空調系統運行

　　本系統運行以來，井水出水溫度高16.3℃，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、動水位15.3m，差為3.17m;井水含沙量小于二十萬分之一。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。系統長期處于大流量小溫差運行狀態：為滿足一臺熱泵機組的正常工作需開啟深井泵4臺、井水側二次循環泵3臺、末端循環泵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，為滿足末端負荷需求進而增開末端循環泵，無形之中又增加了熱泵對冷熱源需求。如此反復惡性循環，造成系統運行效率低下、熱泵機組啟停頻繁、外管線土方塌陷等問題。

　　通過對比，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，成井質量不高。井水含沙量嚴重超標，造成井周圍抽空導致地面塌陷。提高成井質量可以解決井水含沙量過大的問題，可去除井水側的二次循環設備能耗及板換換熱的溫差損失，有利于實現井水的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末端循環泵，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低。與城市熱網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低。其全壽命周期價值可因此而趨于佳。系統的經濟性可根據建設投資、運行成本及使用年限進行評價。

　　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。

　　社會的發展以及人民生活水平的提高，越來越多的人在使用地源熱泵空調技術，以倡導綠色環保時尚理念，并營造健康舒適的生活環境。地源熱泵系統是一種節能、環保的空調系統。

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