地源热泵经济性分析（共12篇）
地源热泵经济性分析 篇1
引言
随着经济的发展和人民生活水平的提高, 空调已成为人们获取舒适健康空间的重要选择。但传统的空调系统因造成环境污染和能源的浪费正面临着严峻的挑战。生态环境的恶化、资源的衰竭, 迫使人们去寻找一种绿色能源的空调供热、制冷方式。地热 (冷) 源作为可再生能源, 其资源的合理开发与利用已日益受到关注。应用地源热泵 (Ground Source Heat Pump, GSHP) 技术提取地源进行采暖或制冷, 在发达国家或地区已进入实用阶段, 并产生了显著的节能效益, 其他许多发展中国家也在积极探索地源热泵技术的应用[1]。
地源热泵是利用地下浅层的低品质能源 (包括蕴藏在地下水、土壤或地表水中的能量等) , 通过输入少量高品质能源 (如电能) , 对建筑物进行制冷、供暖以及热水供应的技术。由于地层之下一定深度即为恒温层, 所以冬季可以将地能作为热泵供暖的热源, 即把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖, 夏季将地能作为空调的冷源, 即把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地能中[2,3,4]。
虽然地源热泵技术的研究和应用呈现很好的发展前景, 它的运行费用低于传统的空调系统, 且是可再生、无污染的洁净能源, 但是由于其前期投资比较高, 因此, 要想很好地推广地源热泵技术, 对它进行经济分析必不可少。
近年来对地源热泵系统经济分析的成果主要体现在以下方面:管昌生[5]等研究了地源热泵换热器可靠性设计方法;徐玉党[6]等在地热源热泵空调系统的技术经济分析一文中应用静态的投资回收年限法对某建筑物暖通空调改造工程项目进行了经济投资对比;朱保华[7]在地源热泵的地热能利用方式及经济性分析一文中应用静态的经济参数运行费用等对南京某办公楼的空调系统进行了经济性分析。
本文分析地源热泵系统的经济性, 提出运用动态的经济参数费用现值、费用年值和动态追加投资回收期对地源热泵系统进行经济性分析。
1 地源热泵系统动态经济性分析方法
经济性动态分析是与经济性静态分析相对应的。动态是考虑了资金的时间价值, 静态是不考虑资金的时间价值。资金的时间价值, 是指资金在生产和流通过程中随着时间推移而产生的增值, 它是进行经济分析时必须考虑的重要因素。
现以地源热泵系统与传统的空气源热泵空调系统对比进行经济性分析。空调系统的经济参数有:初投资 (地源热泵系统指各部分投资之和, 即土建费、设备购置费、安装费及包括设计费、监理费和不可预见费在内的其他费用。传统空调系统费用指设备的购置费用) 、空调系统的维修费、年运行费用、费用现值 (费用现值是将方案在寿命期内的投资及费用换算成与其等值的现值之和) 、费用年值 (费用年值是将方案寿命期内的总费用换算成费用的等额年值) 、投资回收期及相关参数。地源热泵系统、空气源热泵空调系统的总费用由初投资、热泵系统维修费、年运行费用三部分组成。年运行费用[6]计算公式为:
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式中:R—年运行费用;Q—冷/热负荷;COP—制冷/供热性能系数;h—运行小时数;C—电价;fρ—负荷系数。
由于空调系统运行的期限较长 (1年以上) , 一般采用动态指标进行对比较合理。在空调系统的运行中, 没有收益可言, 所以, 首先采用费用现值法和费用年值法[8]对地源热泵系统和空气源热泵空调系统寿命期内的费用进行分析比较。
费用现值法 (Present Cost, PC) 是将各方案的投资及费用换算成与其等值的现值之和, 以费用最小为准则来决定方案取舍的经济分析方法。其公式为:
PC=CO (P/A, i0, n) (2)
式中:PC—费用现值;CO—每年的现金流出;n—方案寿命年限;i0—基准收益率; (P/A, i0, n) —复利系数 (查表可得) 。
费用年值法 (Annual Cost, AC) 是将各方案寿命周期内的总费用换算成费用的等额年值, 并以费用年值最小的方案为最优方案。其公式为:
AC=PC (A/P, i0, n) (3)
式中:AC—费用年值; (A/P, i0, n) —复利系数 (查表可得) 。
其次, 对地源热泵系统初投资进行动态追加投资回收期分析。
投资回收期是以项目的净收益抵偿项目全部投资所需要的时间。
动态追加投资回收期[9]是指当考虑资金的时间因素时, 用年经营费节约来补偿追加投资所需要的时间。
设Pt为动态追加投资回收期, 计算公式为:
undefined
式中: (ACI-ACO) t—第t年净现金流量。t=0时ACI=0, ACO为地源热泵系统多出空气源热泵系统的初投资;t=1, 2, 3…时, ACI为第t年地源热泵系统相比空气源热泵节省的运行及维修费用, ACO=0。
2 工程实例应用与分析
武汉某办公大楼总建筑面积为24000m2, 按冷负荷指标100W/m2和热负荷指标80W/m2估算, 其建筑总冷负荷2400kW, 总热负荷1920kW。夏季制冷时间为150d, 冬季采暖时间为90d, 运行期间按每天10h计算, 季节性满负荷系数0.8。
地源热泵供热工况性能系数取 3.846, 制冷工况性能系数取5.034;空气源热泵供热工况性能系数取2.586, 制冷工况性能系数取2.995。采用地埋管地源热泵系统, 地下埋管采用垂直套管, 孔深100m, 埋管采用高密度聚乙烯 (HDPE) 管, 地源热泵的使用寿命为 20年。电价为1元/kWh。
2.1 初投资
地源热泵系统与空气源热泵空调系统的区别主要在于室外换热器, 室内系统基本一致。对初投资费用的比较, 若采用空气源热泵机组, 初投资为主机和附属电加热设备的价格。地源热泵系统的初投资包括主机和打井或地埋管系统的价格。两类系统的初投资费用比较如表1所示。
2.2 热泵系统的维修费用
地源热泵系统的维修费用取2万元/a。空气源热泵系统由于维修费用比较少, 故忽略不计。
2.3 年运行费用
由式 (1) 得, 地源热泵系统的年运行费用为:
undefined万元
空气源热泵的年运行费用为:
undefined万元
2.3.1 计算各方案的费用现值和费用年值
若基准收益率i0=10%, 热泵的使用寿命为20a, 查表知: (P/A, 10%, 20) =8.5136, (A/P, 10%, 20) =0.1175。用D代表初投资, M代表年维修费用, R代表年运行费用。
则由式 (2) 得, 各方案的费用现值为:
PC地源热泵=D+ (M+R) (P/A, 10%, 20) =1550.1万元
PC空气源地热=D+R (P/A, 10%, 20) =1893.6万元
由式 (3) 得, 各方案的费用年值为:
AC地源热泵=182.1万元
AC空气源热泵=22.5万元
地源热泵与空气源热泵系统综合费用如表2所示。
2.3.2 计算地源热泵系统初投资的动态追加投资回收期
当t=0时, ACI=0, ACO=120万元;
当t=1, 2, 3…时, ACI=54.45万元, ACO=0。
由式 (4) 得:Pt=3.2a。
从工程实例可以得出:从年运行费用和年维修费用的总和上来看, 地源热泵系统为95.15万元, 而空气源热泵为149.6万元, 地源热泵的优势显现出来。地源热泵系统在整个寿命期内的费用现值为1550.1万元, 费用年值为182.1万元;而空气源热泵的费用现值为1893.6万元, 费用年值为222.5万元。地源热泵系统在整个寿命期内的费用明显低于空气源热泵。虽然地源热泵系统的初投资比空气源热泵的初投资稍高, 但地源热泵系统的运行及维修费用较空气源热泵系统低很多, 可以把地源热泵系统节省的运行费用看作收益, 那么地源热泵系统多出空气源热泵的初投资在3.2a即可收回。
3 结语
通过地源热泵系统的基本原理及其应用实例分析, 表明该系统具有运行费用低、节能环保的特点。如果在系统的设计运行中, 能够应用动态经济性分析完善地源热泵系统经济分析, 加强整个寿命期内的运营管理, 地源热泵技术将会得到广泛推广与应用。
参考文献
[1]吕悦, 莫然, 周沫, 等.中国地源热泵技术应用发展情况调查报告 (2005~2006) [J].工程建设与设计, 2007, (9) :4-11.
[2]张佩芳.浅议地源热泵国内外的发展概况[J].通用机械, 2003, (5) :13-16.
[3]张明杰, 王景刚, 等.我国地源热泵的发展现状及国外热泵推广策略[J].河北工程大学学报 (自然科学版) , 2008, (2) :25-28.
[4]李高建, 胡玉叶, 等.地源热泵技术的研究与应用现状[J].制冷与空调, 2007, (4) :105-108.
[5]管昌生, 刘卓栋, 陈绪义.地源热泵换热器可靠性设计方法研究[J].节能, 2008, (10) :29-33.
[6]徐玉党, 雷飞, 王凡.地热源热泵空调系统的技术经济分析[J].应用科学学报, 2003, (12) :377-380.
[7]朱保华, 地源热泵的地热能利用方式及经济性分析[J].山西建筑, 2007, (12) :189-190.
[8]杜春艳.工程经济学[M].武汉:华中科技大学出版社, 2007.
[9]肖跃军, 赵利.工程经济学[M].武汉:华中科技大学出版社, 2007.
地源热泵经济性分析 篇2
地源热泵系统的正常运行不需要提供高技术的服务，这是由于其简单的设计结构决定的。整个地源热泵机组在出厂前就已经组装好了，在现场施工中只需要增加低压风管、电气连接装置。下面，咱们来具体了解一下地源热泵系统的实际操作优势。文章借鉴feylon.com相关信息。
一、整个系统利用的能量来源于土壤、湖泊中，系统运行所需的费用较低，运行过程相对于普通空调来说环保节能性能较好。
二、系统运行的安全性能较好，使用电能不需要燃烧煤炭等燃料，因此也不会产生有毒气体或发生爆炸现象。
三、系统运行可以平稳实现供热、制冷，解决了普通空调供热、制冷的温度不均问题。
四、系统在地下埋设的管道选用的材质较好，使用时间可以达到五十年。
地源热泵经济性分析 篇3
摘要：
针对化工和食品加工行业废碱液回收排放要求，设计了一套新型双效逆流升膜蒸发机械压缩式热泵废碱液回收系统，并给出了系统流程图.该系统以板式换热器作为蒸发器，在保证充分换热的前提下，通过对一、二效蒸发冷凝器进行热平衡计算以及对系统能效进行经济性分析，分析、比较了多效蒸发和热泵蒸发过程，从而得到系统性能指标的变化规律.结果表明：机械压缩式热泵蒸发技术的制热性能系数较高，可更好地提升节能效果，实现经济效益最大化，并对保护环境起到了至关重要的作用.
关键词：
升膜蒸发； 机械压缩式热泵； 多效蒸发
中图分类号： TK 124
文献标志码： A
Abstract：
According to the demands of the waste lye recycling emissions from chemical industry and food processing，a new kind of doubleeffect adverse countercurrent rising film evaporator mechanical compression heat pump used in the waste lye recycling system is established.The plate heat exchanger was used as evaporator in the system，in this study，the system process is drawn.In the context of full heat，through the first and second effect evaporative condenser heat balance calculation and system economics analysis of energy efficiency，more fully to compare multieffect evaporation with heat pump evaporation，then we know the relationships of the variation of system performance.It turned out that，the mechanical compression type heat pump has a higher thermal performance coefficient.Better to realize the energy saving effect and economic benefit maximization.For the protection of the environment have played a vital role.
Keywords：
climbing film evaporation； mechanical compression； multieffect evaporation
纵观全球化工产业的发展，随着发达国家市场的逐步成熟与产业技术的进步，世界化工行业正在进行新一轮的产业结构调整，高新技术成为化工行业未来发展的主要方向.化工企业为我国的工业发展做出了很大的贡献.与此同时，在国家“十二五”规划的指引下，为了实现可持续发展与产业结构升级转型，化工行业肩负着节能减排的巨大任务[1].蒸发-冷凝处理技术是一种新的废液污水处理技术，由于在蒸发过程中高品位的蒸汽变为低品位的二次蒸汽，低品位二次蒸汽的利用在很大程度上决定了蒸发操作的经济性[2].
热泵蒸发和多效蒸发技术无疑是提高蒸发操作能量利用经济性的两条最主要的路径[3].热泵蒸发是驱动蒸汽的动力，二次蒸汽经压缩机压缩提高了温度和压力后，再返回蒸发器作为热源利用，这在很大程度上提高了二次蒸汽的利用率.因此，热泵蒸发将具有广阔的应用空间，而机械压缩式蒸发系统在处理小流量时保持巨大的竞争力[4-5].多效蒸发是利用溶液和蒸汽换热后，溶液侧蒸发出的二次蒸汽作为前一效或下一效蒸发器的加热蒸汽，然后将多个蒸发器串联，依次发生蒸发的过程便构成了多效蒸发系统.本文采用机械压缩式双效逆流升膜板式蒸发器热泵对废碱液进行浓缩，并和多效蒸发系统在效果与经济效益方面作了分析比较，为解决废碱液污染、合理利用废液资源以及资源利用最大化提供借鉴.
1热泵蒸发浓缩碱液回收系统
本实验系统如图1所示.该热泵蒸发系统采用双效逆流板式升膜蒸发工艺，主要包含二次蒸汽循环和废碱液循环.二次蒸汽循环由压缩机、一效气液分离器、一效蒸发冷凝器、二效气液分离器、二效蒸发冷凝器、闪蒸罐1、闪蒸罐2、闪蒸罐3等组成回路.二次蒸汽可在蒸发器中冷凝，同时从废碱液中蒸发出水蒸气，再次进入压缩机压缩.废碱液循环是一个开式的循环，由预热器1、预热器2、预热器3、预热器4、预热器5、二效蒸发冷凝器、二效气液分离器、一效蒸发冷凝器、一效气液分离器等组成回路.废稀碱液经冷凝水和浓缩碱液预热后，先进入二效蒸发冷凝器蒸发，然后进入二效分离器，碱液再次进入一效蒸发冷凝器蒸发.二效分离器分离出来的二次蒸汽经压缩机压缩后进入一效蒸发冷凝器中加热碱液，一效气液分离器出来的二次蒸汽进入二效蒸发冷凝器中加热碱液.为了提高传热性能，预热器和蒸发冷凝器均为板式换热器，同时利用升膜原理，被蒸发碱液
受热沸腾汽化产生大量蒸汽带动料液上升，在蒸发冷凝器壁面形成传热性能良好的液膜，加快蒸发，从而提高传热性能.采用FORCE CONTROL 16.0数据采集系统实时采集压力和温度信号并储存，以便后期数据导出及分析处理.
2理论分析及设计计算
2.1机械压缩式热泵蒸发系统原理
机械压缩式热泵蒸发系统原理如图2所示.热泵蒸发是利用补充一定的压缩功（耗电）代替部分消耗大量一次能源的加热蒸汽.其原理是从蒸发冷凝器出来的二次蒸汽进入压缩机，在压缩机中绝热压缩，使其温度、压力升高，然后送回蒸发冷凝器作为加热蒸汽使用，在加热室中冷凝后排出，从而达到浓缩废碱液的目的.
2.2升膜蒸发原理
升膜是一种以热能为驱动力并转化为动能的连续运动的液膜.在狭长流道中，过冷液体蒸发，不同流道区域呈现不同的传热形式，包括单相液体的对流换热、过冷沸腾、饱和核态沸腾、通过液膜的两相强制对流传热[6].当蒸汽完全占据整个狭长流道时，高速流动的蒸汽将液体挤压至流道四周壁面，此时的剪切力使其形成稳定的液膜.由其形成状态和机理可知，形成的液膜很薄，当液膜经过加热表面时会迅速蒸发，此时换热器达到极高的传热系数，因此升膜蒸发换热器性能较满液式蒸发器高出很多[7].国内许多专家学者对于升膜蒸发换热系数的计算做了广泛的研究.
2.3系统设计原理
3热泵蒸发系统能效经济性分析
3.1节能分析
制热性能系数的大小决定了经济性的好坏.一般而言，制热性能系数COP越大，效能越高，经济性越好.蒸汽的经济性η定义为单位加热蒸汽从溶液中蒸发的水蒸气量，即
由多效蒸发原理以及式（3）～（6）可得多效蒸发和热泵蒸发相对于单效蒸发的节能率ω，两者比较结果如图4所示，图中：ω=1-1/η；字母a至h分别代表第一至第八效；Ⅰ为多效蒸发；Ⅱ为机械压缩式蒸发.
从图4可知，机械压缩式热泵蒸发系统的能效比越高，η越大，节能率越高.当η=10时，机械压缩式热泵蒸发系统的节能率大大超过多效蒸发系统.对于多效蒸发，从第五效后曲线接近水平，再增加效数节能效果不明显.由于设备初投资增大、系统温差减小等因素存在，实际中很少采用高于五效的蒸发系统.机械压缩式热泵蒸发系统的节能率视传热温差不同而不同[9]，但均很高，远超过多效蒸发.同理，COP=12时也完全符合这一规律.
式中：ξ为锅炉热效率（取0.8）；P4为标准煤在加热锅炉时释放的一次能源量；P3为质量流量为960.27 kg·h-1的水蒸发为蒸汽所需的能量；M2为传统多效蒸发锅炉所需标准煤量.
由式（10）～（12）得M2=2.171 t·d-1.
由以上计算可以看出，热泵蒸发所需标准煤量比传统多效蒸发要少，理论上可认为采用五效蒸发的效果低于热泵蒸发.研究结果表明，热泵蒸发系统效率高，耗能少，具有广阔的应用推广空间.
4结论
设计了一套机械压缩式热泵蒸发废碱液回收系统，将理论计算结果与多效蒸发系统结果进行比较.结果表明，该系统在节能效果和经济效益方面优势显著.同时，该系统采用板式换热器作为蒸发器，运用升膜蒸发方式实现溶液浓缩回收，结构紧凑，换热效果好.对于多效蒸发系统，效数越多，节能率越高，但五效以后节能率就不再明显提高.因此，虽然机械压缩式热泵系统初投资较大，但其节能效果显著，成本回收期短，具有很好的开发利用前景.
参考文献：
[1]周宏春.节能减排的难点与解决之道[J].环境保护，2012（19）：31-35.
[2]冯霄，运新华，郁永章.多效蒸发与热泵蒸发的分析与比较[J].化工机械，1995，22（1）：52-55.
[3]王宝江，李彦兴，姚兰，等.清水配制污水稀释聚合物溶液试验研究[J].大庆石油地质与开发，2001，20（2）：86-88.
[4]BORSANI R，REBAGLIATI S.Fundamentals and costing of MSF desalination plants and comparison with other technologies[J].Dealination，2005，182（36）：29-37.
[5]ETTOUNEY H M，ElDESSOUKY H T，FAIBISH R R S，et al.Evaluatingthe economics of deslination[J].Chemical Engineering Progress，2002，98（32）：32-39.
[6]文咏祥，马胜利.45%隔膜碱一次性浓缩为73%片碱的国产升膜技术探讨[J].氯碱工业，2003（2）：32-34.
[7]曲虎，马梓涵，管善峰，等.油田采出水中溶解性气体的腐蚀与防护[J].环境科技，2011，24（2）：60-69.
[8]BUONOPANE R A，TROUPE R A，MORGAN J C.Heat transfer design method for plate heat exchangers[J].Chemical Engineering Progress，1963，59（7）：57-61.
某地源热泵空调系统的经济性分析 篇4
能源、环境的可持续发展已经成为全世界范围内特别关注的问题。中国以燃煤为主的能源结构已造成严重的污染。近年来,可持续发展理论的提出,地源热泵空调系统成为空调领域的热点。要实现经济的可持续发展,必须尽可能多地利用可再生能源,加大节能力度。既能在冬季供暖,又能在夏季制冷的地源热泵空调系统是1个很好的选择,它以高效节能、环境污染小、运行稳定可靠等优点,为节能和环保提出了新的发展方向[1]。但是,由于地源热泵系统要增加室外埋管换热系统,使其初投资增加,故必须对其经济性进行分析。目前,对地源热泵系统的应用研究、分析还不够完善,这在很大程度上制约了地源热泵技术的发展。为推广和应用此项技术,笔者对地源热泵空调系统与螺杆冷水机组加燃气锅炉空调系统进行了经济性分析。
1 工程设计概况
1.1 工程介绍
山西省水利机械厂实习实训基地地源热泵项目位于太原市小店区,基地总建筑面积为22 132 m2。该基地共包括2个1层的实习车间(面积分别为5 400 m2和4 005 m2),1栋6层的实习公寓(面积为7 007 m2,其中,地下建筑面积1 001 m2),1栋实训办公楼(面积为3 348 m2,其中,地下建筑面积837 m2)和1栋1层的车间办公楼(面积为2 377 m2)。其中,实习公寓、实训办公楼、车间办公楼需要夏季供冷,冬季供热,2个实习车间仅冬季供暖。供冷面积为10 894 m2,供热面积为20 294 m2。
1.2 空调室外室内计算参数
空调设计室外、室内计算参数分别见表1、表2。
1.3 冷热负荷
根据实用供热空调设计手册,采用鸿业负荷计算4.0版软件计算得到,夏季室内设计总冷负荷(含新风)为1 018 k W,冷指标(含新风):93 W/m2,逐时负荷曲线见图1。冬季热负荷按照稳态传热计算,冬季室内总热负荷(含新风)为1 590 k W,总热指标(含新风):78 W/m2。
1.4 地埋管的确定
由于双U型换热器比单U型换热器单位孔深换热能力约高24%,地勘报告显示,地下多为岩石层,导热快,蓄热差,所以地埋管换热器换热能力较强。另外,该地区钻孔成本较高,使用双U型换热器比较经济,且能节省占地面积。因此,该工程采用双U型管。地埋管夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量的确定[2]:
其中,Q1',Q2'为夏季向土壤排放的热量,kW;Q1为夏季设计系统总冷负荷,kW;Q2'为冬季从土壤吸收的热量,k W;Q2为冬季设计系统总热负荷,kW;COP1为地源热泵机组的制冷系数;COP2为地源热泵机组的供热系数。
麦克维尔单螺杆地源热泵机组在额定工况下,夏季制冷系数取5.6,冬季制热系数取3.0,则
根据当地地源热泵设计相关勘察资料的数据[3],冬季地埋井的吸热量为45 W/m,夏季地埋井的放热量为66W/m,其换热量按延米计算,管间距为5 m,地埋井钻井直径0.15 m,采用双U形管埋管方式,地埋管管径为25 mm,埋管材料为HDPE。其地埋井的井深按80 m(有效深度为70 m)计算,1眼井的换热量为4.62 kW。夏季N1=1 257/4.62=272眼,冬季地埋井的取热量为45 W/m,1眼井的取热量为3.15 kW,冬季N2=1 018/3.15=323眼,考虑多年后换热能力衰减及考虑地埋管损坏。目前,国内尚无可参考的衰减系数及附加系数,该工程以冬季取热过程确定需要的地埋管换热器数量,应为323眼井,取15%的富余系数,实际施工数量为372眼井。
2 地源热泵空调系统经济性分析
现以地源热泵系统和螺杆式冷水机组加燃气锅炉2种方案,从系统初投资、运行费用等方面对这两种方案进行经济性分析。
2.1 地源热泵中央空调与传统中央空调初投资对比
地源热泵空调系统与冷水机组+燃气锅炉系统空调系统初投资对比见表3。
2.2 地源热泵中央空调与冷水机组加燃气锅炉系统全年运行费用对比
将地源热泵中央空调系统与冷水机组加燃气锅炉系统的能源消耗量进行对比(见表4),最后对2种系统的全年运行费用进行比较分析。
计算运行费用时,以太原市采暖期5个月,制冷期3个月为准,夏季平均工作8 h/d,取同时使用系数为0.8,冬季满负荷工作16 h/d,取同时使用系数为0.6,电价为1.1元/kW·h。根据表4计算采用地源热泵空调系统的全年运行费用。冬季耗电费用为391 kW×150 d×16 h/d×0.6×1.1元/kW·h=619 344元;夏季耗电费用为278 kW×90 d×8 h/d×0.8×1.1元/k W·h=176 141元;全年运行费用=冬季费用+夏季费用=619 344元+176 141元=795 485元。
根据表4计算,采用传统水冷机组加燃汽锅炉相结合的空调系统全年运行费用。冬季的机组费用为245 Nm3/h×150 d×16 h/d×0.6×2.1元/Nm3=740 880元;水泵费用为33 k W×150 d×16 h/d×0.6×1.1元/kW·h=52 272元;冬季供热总费用为793 152元。夏季费用为372 kW×90 d×8 h/d×0.8×1.1元/kW·h=235 700元;全年供热供冷运行费用=冬季供热费用+夏季供冷费用=793 152+235 700=1 028 852元。
取空调系统的寿命期为20年[4],地源热泵系统与水冷机组加燃气锅炉系统的综合费用见表5。
3 静态回收期分析
虽然采用地源热泵系统的方案初投资比使用传统的冷水机组加燃气锅炉的初投资要高,但是从运行费用看,地源热泵系统的运行费用比传统的冷水机组加燃气锅炉的费用要降低24.2%,根据山西省有关政策可申请国家补助等优惠。地源热泵系统补贴50元/m2,合计可以补贴50元/m2×20 294 m2=1 014 700元。静态回收期为地源热泵方案与冷水机组加燃气锅炉方案:(6 750 000-4 414 000-1 014 700)/(1 021 322-773 609)=5.5 a。
4 结语
地源热泵空调系统的初投资费用高于冷水机组+燃气锅炉系统53.6%,其主要原因是室外土壤换热系统的费用较高,甚至超过了地源热泵主机的费用。由于地源热泵系统在中国应用不够广泛,故缺少专业的安装和维护人员,使其施工费用偏高。这就需要中国政府出台促进地源热泵技术发展的优惠政策,培养地源热泵市场,让更多的企业和人员进入该行业,促进成本降低,增加竞争能力。
笔者研究的地源热泵系统与冷水机组加燃气锅炉系统的运行费用相比较,冬季运行费用降低了21.9%,夏季的运行费用降低了25.3%,全年能够节省运行费用将近25×104元/a。在20年的使用期内,与冷水机组+燃气锅炉系统相比,该地源热泵系统在经济方面能够节省248.4×104元。使用地源热泵空调系统,能在6年内收回投资成本,风险低。
随着国家节能减排政策的提出,加上政府的大力支持,地源热泵这项先进的节能技术,必定具有很强的生命力和巨大的市场需求。
地源热泵技术尽管在中国才刚刚起步,但它以其能耗低、环境污染小、运行稳定可靠等优点,必将成为未来中国空调市场的重要力量。
参考文献
[1]张磊.土壤源热泵系统的工程应用及经济性能分析[D].北京:北京工业大学,2009.
[2]中国建筑标准设计研究所.JSCS-1-2009全国民用建筑工程设计技术措施[S].北京:中国计划出版社,2009:175-177.
[3]王春香,马友才,刘华斌.太原南站冷热源系统设计[C]//全国暖通空调制冷2010年学术年会论文集.北京:中国制冷学会,2010:157-161.
泳池热泵潜在进入者分析 篇5
新进入者在给行业带来新生产能力、新资源的同时，将希望在已被现有企业瓜分完毕的市场中赢得一席之地，这就有可能会与现有企业发生原材料与市场份额的竞争，最终导致行业中现有企业盈利水平降低，严重的话还有可能危及这些企业的生存。竞争性进入威胁的严重程度取决于两方面的因素，这就是进入新领域的障碍大小与预期现有企业对于进入者的反应情况。
进入障碍主要包括规模经济、产品差异、资本需要、转换成本、销售渠道开拓、政府行为与政策（如国家综合平衡统一建设的石化企业）、不受规模支配的成本劣势（如商业秘密、产供销关系、学习与经验曲线效应等）、自然资源（如冶金业对矿产的拥有）、地理环境（如造船厂只能建在海滨城市）等方面，这其中有些障碍是很难借助复制或仿造的方式来突破的。预期现有企业对进入者的反应情况，主要是采取报复行动的可能性大小，则取决于有关厂商的财力情况、报复记录、固定资产规模、行业增长速度等。总之，新企业进入一个行业的可能性大小，取决于进入者主观估计进入所能带来的潜在利益、所需花费的代价与所要承担的风险这三者的相对大小情况。
规模经济形成的进入障碍：
① 表现于企业的某项或几项职能上，如在生产、研究或开发、采购、市场营销等职能上的规模经济，都可能是进入的主要障碍。
② 表现为某种或几种经营业务和活动上。如钢铁联合生产中高炉炼铁和炼钢生产中较大的规模经济。
③ 表现为联合成本，即企业在生产主导产品的同时并能生产副产品，使主导产品成本降低，这就迫使新加入者也必须能生产副产品，不然就会处于不利地位。如钢铁联合生产中，炼焦可产生可利用的煤气，高炉产生的高炉煤气以及炉渣都可以利用。
④ 表现为纵向联合经营如从矿山开采、烧结直至扎制成各种钢纵向一体化钢铁生产。这就迫使加入者必须联合进入（这有时是难以做到的）。若不联合进入，势必在价格上难以承受。
供暖季土壤源热泵系统运行分析 篇6
关键词：土壤源热泵；运行模式；能耗
一、引言
地下土壤温度一年四季相对稳定（约为12～20℃），冬季比外界环境空气温度高，夏季比环境温度低，是很好的热泵热源和空调冷源；因此，土壤源热泵的性能系数较高，系统运行性能较稳定，具有明显的节能效果。土壤有较好的蓄能特性，冬季从土壤中取出的热量在夏季可通过地面向地下的热传导或在制冷工况下向土壤中释放的热量来得到补充，土壤源热泵“冬取夏灌”的这种能量利用方式在一定程度上实现了土壤能源资源的内部平衡。埋地盘管无需除霜，减小了融霜、除霜的能量损失。土壤温度相对于室外气温具有延迟和衰减性，因此，在室外空气温度处于极端状态，用户对能源的需求量处于高峰期时，土壤的温度并不处于极端状态，而仍能提供较高的蒸发温度与较低的冷凝温度，从而可获得较高的热泵性能系数，提供较多的热量与冷量。土壤源热泵根据埋地换热盘管地下敷设形式的不同及是否有辅助冷热源而可分为闭式系统、开式系统、直接膨胀式系统及混合式系统。
本文对土壤源热泵系统中的热泵机组、地下埋管换热器等分别进行建模，并采用EnergyPlus软件计算建筑物负荷，建立了土壤源热泵系统仿真模型，基于仿真模型分析了土壤源热泵系统的运行模式。
二、土壤源热泵系统
（一）系统的部件仿真模型。（1） 热泵机组仿真模型。热泵机组是土壤源热泵系统的重要组成部分，根据下式和样本资料可以拟合热泵机组的制热量和耗电量：
（2）U型地埋管仿真模型。地埋管换热器根据其埋管方式的不同主要分为水平埋管和垂直埋管两种方式，其中垂直埋管换热器可分为套管式地下埋管换热器及竖直U型管地下埋管换热器，垂直U型管地下埋管换热器通过地表下竖直钻孔中U型管内的流体流动与土壤进行换热，竖直钻孔用封井材料填实。垂直U型地埋管换热器的模型模拟为两种，一种为解析解，即假定条件，对U型地埋换热器的实际传热过程进行简化，根据传热方程得出方程的解析解，再通过修正参数对理论计算的结果进行修正。另一种为数值解，根据能量平衡方程和边界条件建立传热过程的偏微分方程，并对方程进行离散，采用有限元或有限差分的方法求出传热量和温度分布。已有的地下埋管换热器的模拟方法包括了：Ingersoll，kavanaugh、Shonder和
Beck等方法。
圆柱源理论由Carslaw和Jaeger提出，Ingersoll等人对其作了近一步阐述。该模型将U型埋管等价于一根圆管，该模型可直接得到圆柱孔洞壁面与土壤远边界之间的温差，其恒定热流情况下的圆柱源分析解为：
（二）工程实例分析。（1）屋面：预制钢筋混凝土楼板，加50mm厚水泥蛭石板保温；（2）外墙：37砖墙，内刷防瓷涂料；（3）内墙：24砖墙；（4）窗：双层铝合金窗；（5）门：单层木质内门
该系统的设计参数如下，冬季室外空调计算温度-9℃，相对湿度64%。冬季室内设计参数：正常运行时，室内温度20℃，相对湿度40%。热泵机组额定制冷量9kW，制热量11kW，压缩机的额定功率3.02kW，制冷实用工况冷却水流量1.15～1.60
m3/h，制热实用工况冷冻水流量0.92～1.28m3/h。所设计的U型地下埋管换热器的总长为220米，地下埋管的深度为55m，钻孔为2个，参数如下所示，通过仿真软件建立仿真模型。
（三）系统运行性能计算分析。按照上述计算公式，热泵机组性能系数COP值为3.12，地下埋管吸热总量为12477kWh。
结论：本文根据某一工程建立了土壤源热泵系统仿真模型，在冬季供暖工况下，对系统的运行模式进行了研究，可得热泵机组性能系数COP值为3.12，地下埋管吸热总量为12477kWh。
参考文献：
地源热泵经济性分析 篇7
关键词：地源热泵,节能,经济,改进
1 工程背景
红岗水源地处大庆市创业庄, 是大庆市一座地下水源, 厂区采暖建筑面积约4000m2, 多以平房建筑为主。水源有深井27口, 深井冬季平均温度为8℃左右, 具备足够的热源。地源热泵系统对深井原水进行取热后, 通过管线直接回到原水过滤罐, 系统无水量损失。
2 利用水源热泵的可行性及水源热泵系统的选择
地源热泵系统是一种利用可再生热资源 (包括地下水、地表水或城市污水等) , 通过输入少量的高位能源 (如电能) , 将低温位能向高温位能转移, 以实现供暖的高效节能系统。
2.1 地源热泵采暖系统流程 (图1) 及文字说明如下:
冬季, 水源深井原水通过深井取水泵进入机组, 被机组吸收热量后温度由约8℃降温至4℃ (该温度可根据水量进行调整) 回排到水源过滤罐。水源热泵机组吸收原水的热量, 消耗少许电力, 将热量传递给空调系统热水, 使系统水室温提升至55℃进行采暖, 供入水源采暖管线进行取暖。
2.2 地源热泵系统技术特点。
高效、节能。供热系数可高达4.3, 正常为3.5~4.0 (随室外气温变化和采用的不同冷凝温度而变化) 。即输入1k W电能可产生4k W的热量。运行费用低。水源热泵机组中其地下水和电机相当于锅炉燃烧的煤或油, 而地下水占热量的60~80%, 也就是说机组在制热过程中有60~80%的燃料是不花钱的, 所以说, 其供暖运行费用低。无任何污染。由于该机组在制热过程中无任何燃烧化学反应, 不排放任何废弃物, 无需设烟囱, 可减少烟气排放量。不属于大型压力容器设备。可以取消每年锅炉压力容器的年检管理程序, 节省年检费用, 减少安全隐患, 增强系统安全运行的可靠性。节省占地。机组体积小, 不设大的冷冻机房, 没有冷却塔系统, 省去油罐区和储煤区等大量占地。运行、维护费用低。进口较好的压缩机可保证安全运行5-10万小时, 正常使用约合20-30个取暖期, 运行费用仅需电费22万元, 而燃油锅炉每年燃料、维修、运输等费用约为40.87万元。运行维护十分方便, 全部自动化控制。机组配有专业控制面板, 用户可根据功能菜单进行选择操作控制。
2.3 地源热泵系统对环境的影响。
根据地源热泵系统的原理可知, 地源热泵系统对地下水的利用仅限于热量的提取和转换, 地下水的成分在整个使用过程中没有发生任何变化, 地源热泵系统的运行不会带来所在区域地表水污染的问题。在系统设计和施工合理, 且水源热泵系统正常使用的前提下, 一般不会对环境造成负面影响。
3 地源热泵系统运行经济性分析
3.1 投资经济性分析。
燃油锅炉房+散热器系统新购置两台2吨锅炉 (以青岛青义锅炉为例) 取暖与地源热泵+风机盘管系统取暖的初投资比较结果如图2所示。上述比较中, 燃油锅炉房系统需新购置两台锅炉 (一运一备) 费用约为60万元 (以青岛青义锅炉为例) , 发生锅炉安装费用约10万元, 末端采用原有的采暖散热器, 外网热力管道直埋敷设, 其他附属设备如循环泵、油泵等利用原有设施即可, 不发生其他费用。地源热泵+风机盘管系统需购置两套热泵主机运行机组, 新增一套除砂器, 两台循环泵, 末端装置采用风机盘管 (该系统中仅将原有采暖散热器部分改造为风机盘管) , 原有热力管道不变, 直埋敷设, 发生安装费用以及新铺设两条水管线 (镀锌管DN150) 和管道闸门等材料费用和施工人工费用等, 总投资共计147万元。
3.2 运行费用。
燃油锅炉房+散热器系统和地源热泵热泵+风机盘管系统的运行费用比较结果如图3, 4所示 (以一个采暖期为例, 因人员属本公司管理, 所以人员工资等人工费用不予计算) 。地源热泵系统输入功率是80k W, 输出功率为320k W, 总输入、输出功率的大小可自动调整。从运行情况看, 在停用锅炉的情况下, 运行参数稳定, 换热能力和系统出力完全符合设计要求。热媒清水进出水温度分别保持在30~40℃和20~32℃之间, 主机做功时的温差在5℃之间, 系统运行时可保证出水温度大于55℃ (温度可以设置) 。实际耗电情况:每年1月份气温约零下28℃时, 每天耗电量在2795k W·h左右;其他时间耗电一般在2443k W·h, 最冷时“燃料”成本为1311.4元, 一般情况下为1146.3元;而在水源热泵投产前使用的燃油锅炉每天的燃料成本在2487元左右。上述比较中, 燃油锅炉房+散热器系统需发生年燃油费31万元、材料费3.5万元、维修费0.5万元、运输台班费0.4万元、仪表校验费用0.12万元、木材费0.15万元以及锅炉房用电费5.2万元等费用。合计为40.87万元。地源热泵+风机盘管系统仅发生机组运行耗电费用22万元, 维修费用为0.5万元, 不发生其他费用如运输费等。合计为22.5万元。因此, 地源热泵系统与原有燃油锅炉相比, 地源热泵系统在单位面积供热成本上节约47元, 每个采暖季可以节省18.37万元。
3.3 使用时间。
燃油锅炉房+散热器供暖系统的使用寿命为20年, 地源热泵+风机盘管系统寿命也按20年计算 (其中电费、燃油费以及其他各种费用不考虑涨价因素的影响) 。综合以上因素, 在不考虑电费、燃油费以及其他各种费用不考虑涨价因素的影响外, 地源热泵系统在寿命周期总投入为597万元, 锅炉供暖系统投入为887万元, 地源热泵系统在寿命周期节省290万元。
4 地源热泵系统在使用中的改进方向
地源热泵经济性分析 篇8
桩埋管技术的传热性能优于普通沙石, 且力学性能良好。近几年桩埋管技术的研究和应用逐渐引起了重视。2007年, 北京工业大学环境与能源工程学院仲智、唐志伟等就桩埋管地源热泵地下换热器的施工问题进行了研究[1]。唐志伟、李若中等通过对桩埋管地下换热器施工工艺的理论研究以及对实际工程的测试, 指出桩埋管要比普通沙石提高33%左右 [2,3]。李魁山、张旭等对桩基式土壤源热泵换热器换热性能及土壤温升、研究[4], 得出W型埋管性能优于其他形式的结论。2008、2009年, 同济大学暖通空调及燃气研究所刘俊、张旭等对桩基与钻孔地源热泵传热性能进行对比, 进一步说明了桩基埋管技术的优越性[5,6]。鉴于以上优点, 桩埋管地源热泵技术的应用是可再生能源利用的新亮点, 解决其设计、施工过程的关键问题是当务之急。
1 桩埋管地源热泵技术应用存在的关键问题
目前, 桩埋管地源热泵技术应用还是存在一定的问题:①对桩埋管技术还缺乏系统性、理论性的研究, 尤其是桩埋管换热器的设计计算问题, 是制约其应用的关键环节;②建设者对桩埋管地源热泵的经济性还缺乏了解。
2 桩埋管换热器的设计计算
在桩埋管换热器中, 常用的是W型和U型两种, U型又分为单U型、并联双U型和并联三U型, 所以, 借助现有资料主要对W型、单U型、并联双U型和并联三U型的换热特性进行分析。
2.1 桩埋管换热性能的设计计算
桩埋管换热器中的传热过程是三维非稳态的传热, 影响因素非常复杂, 很难用简单的公式加以描述和概括, 因此在实际工程中广泛采用以半经验公式为主的设计计算方法。这类半经验方法的概念相对简单明了, 比较容易为工程技术人员接受。在国际地源热泵协会《IGSHPA》和美国供热制冷和空调工程师协会 (ASHRAE) 曾共同推荐的美国俄克拉荷马州立大学 (0klahoma State University) 提议的方法[7,8]基础上, 提出适用于不同类型桩埋管换热器的半经验计算公式。如图1所示各种桩埋管布置形式, 提出适用于W型、单U型、并联双U型和并联三U型的桩埋管换热器的半经验公式计算方法, 主要用于确定的桩埋管换热器的传热性能, 进而计算桩埋管换热器所需的长度。要点如下:
(1) 确定桩埋管的平面布置并计算岩土的传热热阻。设计者必须先根据土建资料中桩的布置情况确定管群的布置形式及其间距。该方法定义单个桩基埋管换热器的岩土热阻为:
undefined
式中, undefined是指数积分;rb是桩基半径, α和ks分别是岩土的平均热扩散率和热导率, τ是运行的时间, 按1 500 h计算。文献[7,8]给出按以上定义的指数积分的近似计算公式为:
对于0≤X≤1
I (X) =0.5[-lnX2-0.57721566+0.99999193X2-0.024991055X4+0.05519968X6-0.00975004 X8+0.00107857X10]
对于X≥1
undefined
式中
A=X8+8.5733287X6+18.059017X4+8.637609X2
+0.2677737
B=X8+9.5733223X6+25.6329561X4+21.0996531X2+3.9684969
对于多个竖直的桩埋管换热器, 该方法定义岩土的热阻为:
undefined
式中, I (Xrb) /2πks是桩基埋管周围岩土本身引起的热阻, I (XSDirb) /2πks分别是与所考虑的桩基的距离为SDi的桩基中的埋管对该桩埋管的热干扰引起的热阻。
(2) 对于桩基内的热阻, 包括混凝土热阻和U埋管管壁热阻, 该方法采用一维简化模型, 即把桩基内的埋管假想为一根“当量管”, 桩基混凝土假想为包裹在当量管外壁的“混凝土套管”。当量管的外半径为:
undefined
式中, n是钻孔中埋管的根数, 对于单U形管n=2;对于并联双U形管和W形管n=4;对于并联3U管n=6。
管壁的传热热阻为:
undefined
式中 do—管子的外径;
di—管子的内径;
de—当量管的外径;
kp—管壁的热导率;
A′—修正系数, 修正钢筋笼对管壁的肋扩展作用, 单U取0.95;并联双U管取0.8;W管取0.85;并联3U管取0.7。
“混凝土套管”的内径为“当量管”的外径, 根据无限长圆柱传热理论, “混凝土套管”的热阻为:
undefined
式中 dco— “混凝土套管”的外径;
dci—“混凝土套管”的内径;
kc—“混凝土套管”的热导率;
A″—修正U型管沿桩基圆周分布的热阻减小因素, 单U取1;并联双U管取0.5;W管取0.75;并联3U管取0.4。其中W型因串联流程换热对热阻有所增加, 所以A′修正系数比双U的大。
(3) 桩埋管换热总热阻为:
R=Rp+Rc+Rs (6)
(4) 确定热泵的最高和最低进水温度, 计算供热和供冷的运行份额。推荐供热工况时最低进水温度值比当地最低气温高16～22 ℃ , 国标GB50366-2005推荐取-2～5 ℃, 宁波地区可取5 ℃;推荐供冷工况的最高进水温度一般为37 ℃, 宁波地区可考虑高达38 ℃。根据选定的最高和最低进水温度和选用的热泵, 可以确定热泵的制冷量、制热量以及制冷和制热的性能系数COPc和COPH。
供热和供冷的运行份额由式 (7) 、式 (8) 确定:
undefined
(5) 计算桩基埋管换热器埋管总长度。根据以上计算得到的数据, 可以分别计算满足供热和供冷所需的桩基埋管换热器的桩基总长度:
undefined
式中 H—供热;
C—供冷;
L—桩基的长度;
CAP—热泵在设计进水温度下的额定出力 (制热或制冷量) ;
COP—热泵的性能系数;
F—运行分额;
Rp、RC和Rs—分别是PE管壁的热阻、混凝土套管的热阻和岩土的热阻;
T∞-地下未受干扰时的平均温度;
Tmax和Tmin-最高和最低进水温度。
为同时满足供热和供冷的需要, 应采用LH和LC中的较大者作为设计桩基总长度。
2.2 桩埋管换热性能计算公式的验证
为了验证提出的桩埋管换热性能的计算公式有效, 将该公式的计算结果与参考文献[8]的实验结果进行比较。
2.2.1 计算和测试的初始条件和边界条件
为了将结果进行比较, 计算采用文献[6]中确定的边界条件和初始条件。①初始条件:土壤的初始温度为18.2 ℃;②桩埋管的间距为4 m, 桩基深度为25 m, 桩基直径600 mm;③PE管直径25 mm, 内径20 mm。PE管入口:实验温度为进水温度tin=35 ℃;计算采用国家标准tin=37 ℃;④土壤垂直及上部边界:假定绝热;⑤连续运行时间每天8～9 h, 每种类型管子实际测试天数:单U管和三U并联管15天, 双U并联管和W型管连续测试12天。相关物性参数见表 1。
2.2.2 计算结果和试验结果的比较
文献[6]对3U埋管形式的地源热泵桩埋管传热性能进行了实验研究, 其验结果和利用半经验公式的几结果如表2所示。
将计算结果与文献中的实验结果绘制成如图2所示柱状图。由图可知, 利用半经验公式对桩埋管换热性能的计算结果与文献中的实验结果误差都在10%以内, 说明桩埋管换热性能的半经验公式模型有效、实用。
3 桩埋管技术的经济性分析
桩埋管技术是利用桩基施工同时进行地埋管, 节省了钻孔费用, 弥补了地源热泵技术增加埋管费用的不足。结合某地源热泵项目对桩埋管地源热泵技术与普通地埋管技术进行经济性比较。
该地源热泵项目采用单U管和双U管混合使用, 单U管和双U管型号分别为PE32和 PE25, 设计地埋管总长度1 225 m, 深度75 m, 埋管井15口, 深度50 m埋管井两口。施工单位对地埋管部分的预算报价如表3所示。
如采用桩基埋管, 可省去钻孔费和钻孔回填费用, 增加埋管人工费, 其预算报价如表4所示。
比较表3和表4, 桩埋管比普通井埋管节省费用29 325元, 占井埋管费用的42%, 如果地质为岩石, 钻孔费用达120元/m, 采用桩埋管, 造价约降156 885元, 占井埋管费用的80%。因此, 综合考虑各种工况, 采用桩埋管技术可以降低埋管系统的费用近50%。
4 结 论
桩埋管技术的传热性能优于普通沙石, 且力学性能良好。和其他埋管方式相比, 桩埋管热泵系统节省了埋管占地面积, 提高了地源热泵的换热性能, 且具有良好的经济性, 有效地解决其他埋管形式在应用中的瓶颈, 再进一步解决了桩埋管换热器设计问题, 桩埋管地源热泵技术必将成为地源热泵技术的发展方向。
摘要：能源与环境污染问题是当今世界各国面临的重大社会问题。地源热泵作为一种高效率、绿色环保的热水、取暖和制冷系统也得到了设备各界的大力推广。随着技术的不断更新与成熟, 桩埋管地源热泵成为现在我国地源热泵的主要发展方向。本文对桩埋管技术进行经济性分析, 并提出不同形式桩基埋管换热器的半经验计算公式。
关键词：桩埋管地源热泵,换热器,半经验计算公式,经济性
参考文献
[1]仲智, 桩埋管地源热泵传热研究及施工工艺探论[D].北京, 北京工业大学, 2007.
[2]仲智, 唐志伟.桩埋管地源热泵系统及其应用[J].可再生能源, 2007, 25 (2) :94-96.
[3]唐志伟, 郑鹏, 张宏宇, 等.桩埋管热泵地下换热器工艺研究[J].可再生能源, 2007, (增刊) :24-25.
[4]李魁山, 张旭, 高军, 刘俊.桩基式土壤源热泵换热器换热性能及土壤温升研究[C].中国制冷学会, 2007学术年会, 2007.
[5]刘俊, 张旭, 高军, 李魁山.桩基与钻孔地源热泵传热性能的对比[J].可再生能源, 2008.26 (3) :115-120.
[6]刘俊, 张旭, 高军, 李魁山.地源热泵桩基埋管传热性能测试与数值模拟研究[J].太阳能学报, 2009.30 (6) :728-731.
[7]Boss J E, etal.Design/data manual for closed-loop ground cou-pled heat pump systems[R].Oklahoma State University forASHRAE, 1985.
土壤源热泵间歇运行经济性分析 篇9
1 工程介绍
内蒙古自治区发改委综合性办公楼, 采用了土壤源热泵系统进行供热与制冷, 为北方地区在土壤源热泵的设计及施工方面积累了宝贵经验。
该项目总建筑面积为50000 m2, 采用了双U型地埋管的土壤源热泵技术。该项目的土壤源热泵机组参数如表1所示。
2 工程经济性分析
2.1 系统初投资费用
施工地区的岩土构成如表2所示。
根据当地当时的设备价格进行计算, 得到土壤源热泵空调系统主要设备购置与埋管换热器安装的总价为1822.5万元。若选用锅炉+冷水机组系统, 得到锅炉+冷水机组系统主要设备购置的总价为463万元。
2.2 系统运行费用比对
根据当地电价与油价进行预算, 电费为0.7元每千瓦时, 油价每吨为6000元。在夏季空调运行周期为90 d, 系统负荷系数为70%;冬季空调运行周期为150 d, 系统符合系数同样为70%, 得出夏季工况下, 冷水机组+锅炉系统每日的设备耗电量为20880 k Wh, 按夏季需要制冷时间为90 d, 在夏季, 系统的运行费用为131.5万元。对冬季供暖系统运行费用进行预算, 每日耗油总量为9360 kg, 耗电总量为3120 k Wh, 北方冬天按150 d换算成总的运行费用为875.2万元。
若使用土壤源热泵系统, 夏季工况的土壤源热泵系统运行时主要设备每日耗电为18000 k Wh, 夏季制冷以90 d计算, 则整个制冷季运行费用为113.4万元, 冬天每日耗电总量为22560 k Wh, 供暖季以150 d计算得, 整个冬天该系统的运行费用为236.9万元。
考虑到该建筑为发改委办公综合楼, 若在非工作期间停止使用, 谨保证对收发室等小范围区域进行特殊供暖制冷, 则可以在经济上节约大笔资金, 假设工作日按照早7.00-晚6.00进行正常供热制冷, 下班后及双休日全天系统停止运行。则采用间歇运行方式夏季间歇运行土壤源热泵系统运行费用为52.0万元, 冬季间歇运行土壤源热泵系统运行费用为65.1万元, 运行费用较连续运行仅有50%左右, 既响应了国家绿色节能的号召, 也节省大笔的经济开支, 在系统停止运行期间, 土壤温度逐渐恢复, 提高了热泵系统总体的换热效果, 延长了系统的使用寿命。
3 不同运行方案比对
由图1可知, 在初投资上, 土壤源热泵并不具有优势, 传统的燃油锅炉与冷水机组相结合的系统在设备购置的费用为463万元, 而土壤源热泵系统在初期投资时的费用为1822.5万元, 比燃油锅炉与冷水机组系统高出1359.5万元。
但在运行时能源消耗的费用上, 土壤源热泵占有绝对优势, 由于土壤源热泵通过对少量高品位能源 (电能) 的消费, 从而实现将大量低位土壤热能向高位能量的转化, 以满足用户供暖制冷的需求。从图1中可以看出, 采用燃油锅炉+冷水机组系统每年的运行费用为1006.7万元, 而利用土壤源热泵进行采暖制冷的运行费用则为350.3万元, 比燃油锅炉+冷水机组系统要少656.4万元。如此, 计算在不到三年时间内, 初投资的差价就会收回。由于土壤源热泵结构简单, 运行稳定, 所以使用寿命较长, 一般在20年左右, 所以保持继续运行土壤源热泵的经济性优势体现越明显。
4 结语
土壤源热泵在初期费用的投入上要比传统的空调系统高, 在运行3年左右即可将初投资差价收回, 由于燃煤和燃油不仅费用高昂且对环境污染较大, 所以我国北部寒冷地区, 土壤源热泵的运行费用优势更加明显, 对环境无任何污染, 对供暖城市解决雾霾和缓解能源危机起到了良好的推动作用, 是一项应该广泛投入实际工程的供暖技术;若土壤源热泵采用间歇运行则将会进一步提高土壤源热泵的经济性。上文的内蒙古工程是一座综合性办公楼, 属于办公时间明确的机关单位, 所以土壤源热泵系统采用间歇运行不但不影响供暖制冷的需求, 而且系统停止运行时, 土壤温度回复, 对地埋管换热器与土壤的换热效率得到提高, 一举两得;该工程属于我国典型寒冷地区, 供暖季要比制冷季长得多, 从土壤中提取的热量要大于向土壤输送的热量, 长期如此运行会导致土壤热量的不平衡。现今通常使用辅助热源与土壤源热泵系统联合解决这一问题。
摘要：通过实际工程进行土壤源热泵间歇运行与传统锅炉与冷水机组配合运行进行经济性对比。
关键词：土壤源热泵,间歇运行,经济性分析
参考文献
[1]胡金强.地源热泵系统热平衡分析及其在大型公共建筑中的应用[J].制冷技术, 2015, (2) .
水源热泵优化运行经济分析 篇10
1 热泵的能量转换效率
热泵以消耗一部分能源 (机械能、电能或高温热能) 为补偿, 使热能从低温热源向高温热源传递。由于热泵能将低温热能转换为高温热能, 提高了能源的有效利用率, 因此是回收低温余热、利用环境介质 (地下水、地表水、土壤和室外空气等) 中储存能量的重要途径。
热泵的作用是从低温热源吸取热能传递给高温热源。在这一传递过程中, 高温热源获得了热泵消耗的机械功和低温热源的热能, 而热泵所消耗的机械功只占输出热能的一小部分。由此可见, 热泵既节省能源, 又回收利用小而多的低温热能。
热泵的性能用制冷系数来评价。制冷系数定义为低温物体转移到高温物体的热量与消耗能量的比。通常热泵的制冷系数在3至4之间, 也就是说, 热泵能够将3至4倍自身消耗能量的热能从低温物体传递到高温物体。热泵配备四通换向阀, 通过阀切换改变冷媒流向达到切换制冷制热工况的目的。
2 热泵的运行经济分析
热泵技术使一套设备同时具有供冷与供暖2种工况运行机制, 热泵本身又是提升能量品位的实用节能设备。从目前来看, 热泵技术是先进的, 热效率非常高, 运行费用是燃气、燃油锅炉的1/3, 电热水器的1/4, 且水电分离降低了安全风险。
2.1 热泵与集中供暖的初装经济性比较
(1) 建筑物接入集中供暖管网的入网费低于热泵购买及安装费用。
(2) 热泵运行稳定性高, 初装5年间不产生维修费用, 但热泵供暖需单独列支水资源费。热泵运行消耗电能, 存在运行监护的人工成本。现阶段已研制出电脑自控运行机组, 可大大节约人工成本。
(3) 热泵可实现冬季供暖、夏季供冷2种工况运行, 利用率高。热泵供冷、供暖温度和面积可由用户因地制宜地随时调控, 灵活性高。
表1为铁岭地区11个热泵用户初装情况。热泵机组初装时间都在2009年以前, 按现今铁岭地区供暖企业天信公司供暖入网费52元/平方米的标准计算, 金山大厦等11户购买及安装热泵的费用4518万元, 比水供暖入网费2392万元高2126万元。
单位:千瓦、平方米、万元、万元
2.2 水源热泵的运行经济分析
辽宁省铁岭地区11个地下水源热泵用户实现了单独装表计量。经收集用户电量电费等数据分析, 运行中的热泵与水供暖相比较的经济性见表2。
由近3年供暖期运行数据分析, 除去水资源费、人工费、维修费等成本, 应用热泵单位建筑面积耗用电费 (热泵供暖单价) 普遍低于水供暖单价。从平均情况来看, 2011年热泵供暖单位建筑面积耗用电费17.51元/平方米最低, 2010年热泵供暖单位建筑面积耗用电费20.53元平方米最高, 但也比居民水供暖单价28元/平方米低7.47元/平方米。金山大厦等11户热泵用户1年节省费用476.41万元。
单位:元/平方米、万千瓦时、万元、元/平方米、万元
表2中, 2010年水库综合的楼热泵供暖单价38.44元/平方米最高, 略高于供暖单价38元/平方米。水库综合楼热泵机组于2004年11月投运, 到如今已服役7年, 2010年也是3年来它使用电量电费最多的1年。2011年金城时代热泵供暖单价3.15元/平方米最低, 本年也是3年来它使用电量电费最少的1年。2012年金城时代转租, 热泵机组将停运。由此可见, 供暖面积一定时, 热泵供暖单价随使用电费的增加而上升;相同热泵机组, 供暖单价随使用年限的增加而波动上升。
其中七星新区采取避峰运行方式, 以2009年12月为例, 峰时段用电量仅占全部用电量的0.15%, 谷时段用电量占全部用电量的65.58%, 节省了30%左右的电费。相比之下金城时代全天稳定运行, 也以2009年12月为例, 峰时段用电量占全部用电量的35.07%, 谷时段用电量占全部用电量的26.73%, 峰谷价差降低电费成本的优势没有被利用。热泵机组运行中功率因数较高, 满足电网对用电设备的功率因数要求, 可在功率因数调整电费政策下获益。
以热泵供暖, 2009年、2010年、2011年每年分别可节省530万元、476万元、615万元, 金山大厦等11户热泵用户初装投资4518万元可在7.4～9.5年内回收。热泵初装高于水供暖费用2126万元可在3.5～4.5年内回收。商业用户因为水供暖单价高于居民用户, 将缩短投资回收期。人工成本可在收取的物业费中支出。
2.3 应用热泵的优化方案
(1) 使用污水泵替代地下水泵。污水泵需水来自地下排水管网, 尚未开征水资源费, 且无需地下水回灌操作;污水泵技术己趋成熟, 不会增加运行维护成本。
(2) 热泵技术结合蓄冷蓄热技术运行。这样蓄能运行, 移峰填谷, 可提高功率因数;充分利用峰谷分时电价政策, 节省了运行电费;按照实际需暖面积实时改善运行方式, 需暖地点接近供暖地点, 热损失将减少。
综上所述, 非24小时营业的商业性质的建筑物因为水供暖单价较高, 日营业时间有限, 可采用避峰运行方式, 投资回收期将相应缩短, 适宜应用热泵技术, 不仅可以实现冬供暖、夏供冷的需求, 配合蓄能技术使用还可以节约成本, 同时实现按照需用面积、温度实时调控。
铁岭地区11个热泵用户增加装接容量12025千瓦, 年增加售电量1098万千瓦时左右。2006年以后, 热泵机组性能提升, 制冷系数提高, 用户在使用过程中多采用移峰填谷运行方式, 有效利用峰谷分时电价政策降低运行电费成本。
3 结束语
地源热泵经济性分析 篇11
关键词：太阳能；热泵系统；节能分析；热水箱设计
中图分类号： TU832 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（b）-0000-00
在经济社会发展的同时，节能成为世界工业发展的首要任务。太阳能热泵热水系统结合了太阳能利用技术和热泵技术两者的优点，是一种新型节能环保的热水系统。在“十二五”规划上，节能减排成为我国的新兴产业，同时还提出很多节能措施，这些措施能够减少能源消耗，在一定程度上缓解自然污染、环境破坏的速度。尤其是太阳能和热泵系统，它们的应用使生活热水节能量达到45%以上，本文将根据相关资源分布情况，来详细分析太阳能与热泵系统的节能。
一、太阳能与热泵系统节能分析
太阳能与热泵系统，是热水箱的重要组成部分，对太阳能与热泵系统进行能量控制，将有利于完善和改进热水系统，使热水箱能够最大限度发挥供热功能。太阳能与热泵系统节能作为“节能减排”的主要目标，我国早在2001年就提出太阳能、热泵系统在建筑一体化中的节能措施。我国对太阳能资源分布和太阳能评估做了详细的调查和分析，并得出相关结果和结论[1]。
（一）太阳能资源分布情况分析
1、太阳能资源丰富区。资源丰富区是指太阳辐照量在6700MJ/m2.a以上的地区，是太阳能资源等级最高的地区。例如新疆南部、西藏北部、甘肃、青海等海拔高的地区。海拔高缩短了太阳与地面的照射距离，使这些地区能够接受更多的日照，提高了太阳辐照量。
2、太阳能资源较富区。是指太阳辐照量在5400-6700MJ/m2.a之间的地区，这些地区大多是靠北的山丘地区，最具有代表性的地区有内蒙古呼伦贝尔、北京、天津、山西等有一定海拔的地区。这些地区是太阳能应用得最多的地区，因为这些地区除了自然环境优势外，还有经济发达的优势。
3、太阳能资源一般区。是指太阳辐照量在4200-5400MJ/m2.a之间的地区，这些地区海拔一般较低，并且处于平原地区，例如黑龙江、山东、安徽、湖南、福建等。这些地区太阳照射的距离较长，太阳辐照量相对较低。
4、太阳能资源贫乏区。是指太阳辐照量低于4200MJ/m2.a以下的地区，这些地区大多分布在盆地或盆地附近的地区，因为大多盆地的海拔都低于地平面，增加了这些地区与太阳的距离，使太阳辐照量降低。例如四川、贵州西部、云南南部、广西等地。
（二）一般热泵系统制热系数分析
热泵系统制热系数是指热泵COP值与环境温度值的正比例关系。例如，某热泵厂家提供的压输机制热系数中，热泵COP值与环境温度值的关系分析中发现，当环境温度低于10℃时，COP值才刚好达到2.0；环境温度达到20℃时，COP值达到3.0；环境温度达到30℃时，COP值达到4.0；环境温度超过30℃时，COP值超过4.0。从这些数据不难看出，环境温度值与COP值是呈正比例关系，并且是以1：10%的比例增加[2]。
COP值是衡量热泵系统供热的指标，也是衡量热泵系统的节能指标，该指标随着环境温度的提高而提高的特点，与太阳能随着太阳辐照量增加而增加的特点具有一致性。两者都需要太阳提供一个温度较高的环境，才能更好的进行供热工作，因此有效的节能方法，是以太阳能为供热主体，以热泵系统供热为辅助。
（三）太阳能与热泵系统节能评估
太阳能与热泵系统节能评估，要求明确掌握太阳辐照量、集热器面积、集热器效率、环境温度、COP值等指标[3]。该评价是太阳能与热泵系统节能的目标和标准，下面将简单分析太阳能与热泵系统节能的评估，并做出相关的数据分析。
这里以云南东部某地区为例，该地区集热器的热效率平均为60%，按照春夏秋冬季节的相关温度数据，推算出集热器面积，集热器热效率与面积，决定太阳能可承受的热能消耗为热水箱供热量的60%，热泵系统为40%。该地区年平均气温为20℃，可以判断当地实际太阳照射时间和面积，并得出太阳能与热泵供热系统全年大约节能86.8%，实际节能72.5%。
二、热水箱设计
（一）热水箱设计存在的问题
传统热水箱的设计，要求太阳能与热泵系统同时使用一个热水箱，这在很大程度上影响了太阳能与热泵系统的供热效率。因为在供热过程中，太阳能供热不足时，才会使用热泵系统供热，使供热过程复杂，延缓了供热速度。为了提高供热速度，很多用户不得不花精力去增加太阳能与热泵系统的供应量，导致热水箱设计时出现很多问题，集中体现在工程造价和热量控制两方面。
一方面，为了提高太阳能与热泵系统供热量，设计师会花资金去设计一个更大的热水器供用户使用，供热量提高了，但造价一般用户难以接受，这样会导致用户量下降。另一方面，热量的控制主要受季节影响。夏季太阳能提供的热量就能满足用户的需求，无需热泵系统提供热量，属于节能效果最佳的季节；秋季，大部分的热量是太阳能提供的，少数热量是由热泵系统提供。
（二）热水箱设计的措施
第一，增设热水箱，热水箱可以分成两个，分别供太阳能和热泵系统使用，其水箱的容量可达10t，这样做的目的是为了减少扩大水箱体积带来的额外花费，在一定程度上控制了热水箱的工程造价，以便用户能够接受。同时，也降低了太阳能与热泵系统的供热成本，提高了供热效率，满足用户的热量使用需求。第二，用真空管将两个水箱连接起来，两水箱的连接是为了解决因季节变化而不能及时供热的问题，两个水箱分别吸收太阳、热泵系统提供的热能，一般先使用太阳能提供的热量，储存热泵系统提供的热量，解决冬季热量供应不及时的问题。
该设计与传统水箱的设计相比，具有很多的优势，在这里笔者简单总结如下：第一，能够使太阳能得到充分利用，最大限度节约了热能；第二，该系统集太阳能热水箱、热泵系统热水箱于一体，两者是相互联系的，可以进行统一控制，不需要另行设计；第三，为热泵系统提供了足够的加热时间和空间。
结语
开发新能源和节能是寻求能源出路的两大重要途径 ，太阳能热泵供热系统以其显著的节能性和环保性具有广阔的发展前景。热泵技术是一种很好的节能型空调制冷供热技术，太阳能与热泵系统是热水箱最重要的供热源，它的节能直接影响“节能减排”目标的实现。因此，要加强太阳能与热泵系统的节能力度。本文通过分析太阳辐照量、集热器热效率、集热器面积、环境温度和COP值等指标，可以计算出相对条件下太阳能与热泵系统的节能量，为热水箱的改进设计提供依据。
参考文献
[1]郑荣进，庄麟，池清，等.温室太阳能与地源热泵联合供暖系统热力学分析[J].农业机械学报，2013，04：233-238+232.
[2]肖菊，丁文萍，杨敏芝.工程型太阳能热泵热水系统节能效益分析[J].河南科学，2013，06：829-832.
[3]熊慧灵，刘何清，李永存.太阳能-溶液-热泵干燥系统节能分析[J].建筑节能，2015，05：56-60.
作者简介
地源热泵经济性分析 篇12
在可持续发展战略日益得到全人类广泛关注的今天, 节能和环保已成为世界性的两大前沿课题。天然气是目前世界上最清洁的常规能源之一, 并且储量丰富, 其合理开发与利用已经得到世界各国的普遍重视。
2001年统计的世界能源消费结构中, 天然气已占22.4%。但我国在天然气领域的发展却相对落后, 目前仍以燃煤为主, 据统计, 1998年全国天然气产量223亿m3, 天然气消费量221亿m3, 在能源消费结构中仅占2.1%, 2001年产量增加到303亿m3, 消费量302亿m3, 在能源消费结构中比例提高到2.96%, 仍然远远低于世界平均水平。天然气在我国是极有发展前景的洁净能源, 其在总能耗中所占的份额将越来越大, 目前迫切需要解决的是如何提高其在能源消费结构中的比例以及如何实现对这种优质能源的高效合理利用。
目前, 燃气机热泵技术在日本、美国及欧洲等发达国家已比较成熟, 应用也非常普遍, 最初以大型机组为主。燃气机热泵技术的研究始于20世纪40年代。前苏联的B.A.兹辛在1947年就提出了用煤气机来驱动热泵的设想。安装在英国泰晤士河畔皇家庆典礼堂里的燃气机热泵可能是有记载的最早应用的燃气机热泵。20世纪70年代末至90年代初是国际上燃气机热泵研究的一个高潮期, 这段时期各国研究者制造了大量样机, 对其应用于各种场合进行了详细测试, 为燃气机热泵的商业化生产奠定了基础。
我国在“八五”期间, 燃气工业就有了很大的发展, 这就为燃气热泵的开发与利用提供了先决条件。同时燃气热泵的使用有利于缓解城市电力紧张、燃气供需矛盾。因此, 燃气热泵已引起国内热泵工作者的广泛关注。我国的燃气机热泵技术研究开始于20世纪80年代, 天津大学热能研究所在国内率先开展了此方面的研究。2007年, 在天津大学博士生导师杨昭的指导下方筝博士等研制成功了我国第一台空气源燃气机热泵。
2 油田余热资源状况和利用情况
油田在生产过程中产生大量含油污水, 这些含油污水的温度往往较高。例如胜利油田的含油污水在夏季可以达到57℃, 在冬季可以达到53℃;大庆油田含油污水的温度一般在36～42℃。我国油田每天含油污水日产量超过190万m3 (1998年陆地油田统计数据) , 海上油田每年含油污水排放4648万t (2000年中国海洋环境质量公报) 。由此可见, 我国油田含油污水的余热回收潜力巨大。人们一直在关注着如何回收利用这部分热能来为油田的生产和生活服务, 同时解决因燃烧矿物燃料造成的污染问题 (同时因为原油在我国来说是属于稀缺资源, 因此有必要节约使用) 。这部分热能的特点是品位比较低, 但是可以利用热泵来提高其温度, 胜利油田有利用吸收式热泵进行冬季供热的案例, 可以节约大量燃油。
油田在利用余热资源方面进入了一个发展期, 烟气余热回收、油田污水余热利用、地热利用都有非常好的案例。胜利油田在余热利用开发方面具有广阔的前景, 早期在燃油锅炉烟气余热回收方面做了大量的工作, 近几年, 在利用油田污水余热方面也开展了一些工作, 例如, 利用油田污水废热直接取暖, 利用压缩式和吸收式热泵回收油田污水余热提供生活热水、采暖、加热原油等。
3 油田利用热泵技术的现状
目前, 大港、辽河、大庆和胜利油田都开始利用热泵技术应用于生活或生产中。在胜利油田, 目前利用的热泵技术主要是压缩式和吸收式热泵。压缩式热泵主要用来回收油田污水余热提供采暖热水或加热原油;吸收式热泵主要用来回收污水余热提供采暖热水。胜利油田孤东二号联合站污水源压缩式热泵加热原油装置的制热系数为6.22, 加热后原油温度为57℃;现河采油厂郝现联合站安装的污水源压缩式热泵装置的制热系数为4.8, 提供75℃的高温热水用于采暖或加热原油。胜南社区乐安小区安装的吸收式热泵系统制热系数为2.1, 提供61℃的采暖热水;胜北社区胜苑锅炉房安装的吸收式热泵系统制热系数为1.87, 提供72℃的采暖热水。燃气机热泵在胜利油田应用很少, 据了解, 目前只有在胜利采油厂采油二矿安装了1台大连三洋燃气机热泵空调用于夏季制冷。
4 开发研制油田污水源燃气机热泵的可行性
4.1 油田余热资源优势
油田在生产过程中产生大量含油污水, 这些含油污水的温度往往较高。胜利油田日产含油污水30万t (12500t/h) , 温度在50℃左右。可作为燃气机热泵的低温热源, 其余热资源量富裕充足。
4.2 油田燃气量优势
各油田在开采中, 都会生产出数量不少的天然气。开发油田污水源燃气机热泵是实现对这种优质能源的高效合理利用的有效途径。
4.3 燃气机热泵的能量利用效率优势[2]
早期的研究表明燃气热泵的一次能源利用率高, 较之燃煤和燃气锅炉 (直燃吸收式) 分别高出110%和75%以上;其制热性能系数COP值大于1;对于同时供热、供冷的燃气热泵机组来说, 其一次能源利用系数PER 很高, 从能源利用的角度看来是非常经济的。
4.4 油田污水源燃气机热泵系统的热经济性预测
以胜利油田分公司东辛采油厂102联合站的现场统计资料为依据 (见表1) 。
(1) 油田污水源燃气机热泵系统一次能源利用率分析。
分析计算的取值:燃气机热效率取35%, 燃气机排烟余热和冷却水余热总量按55%计, 燃气机余热回收率按60%计算, 在计算中热泵的有效系数低温时取0.5, 高温时取0.45。
燃气机热泵系统的一次能源利用率按式 (1) 计算:
PER=η1·η2·COP+κ·q
式中:PER—一次能源利用率;
η1—燃气机效率;
η2—热泵有效系数;
COP—热泵制热系数;
κ—燃气机可回收余热百分数;
q—余热回收率。
表2和表3所示为以东辛采油厂102联合站的余热资源工艺参数计算的结果。
注:冷源温度为45℃。
注:高温侧温度为75℃。
由表2可见, 当冷源温度为45℃时, 燃气机热泵系统制取76℃、80℃、82℃、84℃、85℃的热量时, 其一次能源利用率分别为2.30、2.10、2.01、1.93、1.90。由表3可见, 当冷源温度为31℃、34℃、37℃、40℃、46℃时, 燃气机热泵系统制取75℃的热量时, 其一次能源利用率分别为1.58、1.67、1.77、1.90、2.22。
(2) 油田污水源燃气机热泵系统与电动驱动热泵、燃油锅炉的热经济性比较。
以3000m2供暖面积为计算基础, 对三种供暖方式进行了经济性评价计算, 计算结果如表4所示。
由表4可见, 在三种供热方式中, 污水源燃气机热泵系统的经济性最好。
表5所示为胜利油田电动驱动热泵系统、吸收式热泵系统和污水源燃气机热泵系统的一次能源利用率比较。
由表5可见, 胜利油田在用的两种热泵系统与污水源燃气机热泵系统相比, 后者的PER比其他两种都高。
4.5 污水源燃气机热泵系统优势
污水源燃气机热泵系统能够取代采油厂矿、泵站、联合站的燃油锅炉或加热炉, 减少油田自用油耗量, 从而提高油田原油商品量。
污水源燃气机热泵系统可广泛应用于油田拥有污水余热资源的采油厂矿、泵站、计量站、联合站等, 取代采暖炉或生产加热炉等。
5 结论
燃气热泵的一次能源利用率高, 比燃煤和燃气锅炉 (直燃吸收式) 分别高出110%和75%以上;其制热性能系数COP值大于1;同时对于同时供热、供冷的燃气热泵机组来说, 其一次能源利用系数PER很高, 从能源利用的角度看来是非常经济的。可以取代工业生产中的锅炉或加热炉, 可以应用于生活供暖或制冷。污水源燃气机热泵系统以其经济性好, 能源利用效率高, 节能环保, 运行费用低, 在油田具有广阔应用前景, 因此, 开发研制油田污水源燃气机热泵系统是可行的。
摘要：阐述了国内外开发研制燃气机热泵的背景与现状、油田余热资源状况和利用情况、油田利用热泵技术的现状, 对开发研制油田污水源燃气机热泵的可行性进行了分析, 并对油田污水源燃气机热泵系统的热经济性进行了预测。
关键词：油田,污水源,热泵,可行性分析
参考文献
[1]马一太, 谢英柏, 杨昭.燃气机热泵在我国的应用前景[J].流体机械, 2002, 39 (1) :55-58.
[2]张世钢.燃气机热泵仿真与优化研究[C].天津:天津大学, 2004.