节能地源热泵应用论文

2024-10-26

节能地源热泵应用论文（共12篇）

节能地源热泵应用论文篇1

摘要：地源热泵技术凭借节能环保的功能造福于民, 江河纵横, 湖泊众多地区地下水资源丰富, 是良好的地源热泵载体, 为发展地源热泵技术提供了优越的自然条件。根据地源热泵的研究现状, 针对目前地源热泵系统在建筑中应用存在的成本高和市场规模小的问题, 借鉴国外可再生能源发展的经验, 探讨降低建筑能耗的重要途径之一是在建筑领域规模化应用可再生能源。

关键词：节能,地源热泵,应用

与普通中央空调相比, 地源热泵技术不排放二氧化碳等有害气体, 且节能效果要高出40%, 属于环保节能新型能源。在各级政府鼓励与推动下, 运用市场机制, 我国的地源热泵系统的工程应用得到迅速发展并取得可喜成绩。根据调查统计, 近10年来我国除港、澳、台地区外的31个省、自治区已建成了2537项地源热泵系统工程。这和全国同时起步的冰蓄冷空调工程的建设相比, 无疑是快了很多也是值得业界人士高兴的大事。

随着全球能源危机的日益加剧, 开发新能源或再生能源的利用意义十分重大。地源热泵技术作为可再生能源开发技术, 已经在一些发达国家和地区得到了应用。这项技术在我国也具有巨大的应用前景。但是, 我国地域辽阔, 各地区气候差异较大, 地质状况错综复杂, 目前还有许多理论和技术难题亟待解决。为了使我国的地源热泵系统的应用与建设能更健康和更稳步地发展, 就若干问题进行讨论。

1 国外地源热泵技术的研究和应用

地源热泵系统由于采用的是可再生的地热能, 因此被称之为:一项以节能和环保为特征的21世纪的技术。这项起始于1912年的技术 (瑞士提出的一个专利, 该技术的应用始于英、美两国) , 美国从1946年开始对GSHP系统进行了十二个主要项目的研究, 如地下盘管的结构形式、结构参数、管材对热泵性能的影响等。并在俄勒冈州的波特兰市中心区安装了美国第一台地源热泵系统。到2000年底, 美国有超过40万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用, 每年约提供8000~11000Gwh的终端能量。

国外地表水地源热泵的研究始于20世纪30年代, 瑞士苏黎世议会大厦安装了欧洲第一台大型热泵, 以河水作为热源, 输出热量175kW。在第二次世界大战期间, 这种能适应战时能源紧缺情况的大型供热和工艺热泵装置得到了快速发展。

第二次世界大战后, 热泵在美国首次掀起发展高潮, 到1950年美国拥有600台热泵, 其中53%为水源热泵。1980年美国海军对珍珠港等地进行了海/湖水空调在海军设施上应用的研究, 通过对一个虚拟工程项目的经济分析得出结论:地表水地源热泵技术初投资比传统空调系统高60%, 但是运行费用却降低了80%, 在系统整个寿命周期内各种费用要比传统空调系统少25%。

20世纪末, 瑞典利用已有的先进大型海水源热泵进行区域供热的经验和现成的设备, 开发了以海水和热泵蒸发器端作为冷源的区域供冷工程。斯德哥尔摩的区域供冷工程被公认为是大型供冷解决方案中近乎完美的工程, 具有很高的能源利用率、更加环保的效应以及更加经济的运行操作。

2 我国地源热泵发展情况

地源热泵作为一种新型的可再生能源利用技术, 目前正在我国推广, 应用前景广阔。该系统利用浅层地下水温度较为恒定的特性, 以浅层地下水作为能量的载体, 通过压缩机系统, 在夏季将建筑物内的热量转移到地下水中, 在冬季将地下水中的热量转移到建筑物内, 实现了建筑物的制冷和供暖。在地下水抽出—能量交换—回灌的循环过程中, 夏季回灌井处的地下水温度升高, 而冬季地下水温度则降低。据统计, 在系统运行过程中, 每消耗1kw的电能, 可获得3.5kw~4kw的冷热能, 并不产生氮、碳、硫等有害气体氧化物。因该系统具有高效节能和显著的环境效益, 日益受到住宅小区、写字楼、商厦等业主的青睐, 社会需求量不断增加。

随着经济、社会发展和城市化进程加快, 建筑能耗在整个社会终端能耗中所占比例越来越高, 建筑节能问题已成为社会发展过程中不可忽视的重要问题之一。目前, 我国建筑能耗占社会终端能耗的20.7%。根据发达国家的经验, 建筑能耗的比例将继续增加, 并最终达到35%左右。因此, 建筑将超越工业、交通等其他行业而最终成为能耗的首位, 建筑节能将成为提高社会能源使用效率的首要方面。要想在满足社会发展和人民生活水平不断提高的前提下, 大幅度降低建筑能耗水平, 实现城市建设的可持续发展, 必须从“开源”和“节流”两方面采取措施。其中, “开源”就是要促进可再生能源在建筑中的规模化应用。

尽管我国已经颁布实施了《可再生能源法》, 同时制定了一系列促进可再生能源发展的政策, 但是相关可再生能源在建筑中的发展应用问题还需要做进一步的研究, 应该根据具体的可再生能源应用种类做具体分析, 着手解决主要问题, 从而保障相关产业快速、健康的发展。

地源热泵系统有别于其他可再生能源在建筑中的应用。作为一种新型空调系统地源热泵可以无污染地从天然能源中吸收能量, 向建筑物供冷供暖只用于减少建筑暖通空调系统对化石能源的消耗, 并不产生额外的高品位能量, 不会像水力、风力发电以及太阳能发电应用那样向电力系统供能, 所以不存在诸如上网电价、绿色证书交易等问题。

“十一五”规划中明确了节能工作的目标, 要求到“十一五”期末, 万元国内生产总值能耗下降, 比“十五”期末降低20%左右平均年节能率为4.4%;国家十大节能工程中要求“十一五”期间建筑节能要达到1.01亿吨标准煤。在国家发改委编制的我国2020年可再生能源发展规划中, 计划到2010年, 可再生能源总的供应量达到1亿吨标准煤;到2020年, 可再生能源总的供应量达到3亿吨标准煤, 约占一次能源消费总量的10%。这样宏观的总量目标需要分解、落实到各个部门的具体工作中。

国家总的能源政策是节能和新能源开发、再生能源利用并重, 而可再生能源利用还需要进一步完善, 它作为一个新兴的幼稚产业, 具有战略性、长期性、高风险、低收益的特点。我国地域辽阔, 江河纵横, 湖泊众多地区地下水资源丰富, 又是良好的地源热泵载体, 为发展地源热泵技术提供了优越的自然条件。

3 节能环保与地源热泵技术

70%的大气污染源于燃煤, 因此供暖空调的一次能源利用率既是节能指数, 又是环保的间接性指标。对不同系统而言, 系统的一次能源利用率已经表征了其节能与环保状况。但单纯用一次能源利用率来表征能源利用的节能与环保效果也有不尽人意之处。当不同地区冷热负荷不同, 地下水源温度不同时, 可利用的冷热量及系统的效率也有所不同, 因此地下水源热泵系统一次能源利用率不可能相同。但可定量表达一定水源量的节能与环保价值, 例如利用1m3的地表水到底可以节省多少煤或气, 少排放多少有害气体等, 我们就可以建立地源热泵节能环保的概念。

地球虽是一个已被冷却和固态化了的星球, 但其内部结构可划为地表、地壳、地幔、熔融的外核与固体内核。地表2885km以下至地心部分 (即熔融的外核与固体内核) 俗称地核, 其温度大约在4000℃~5000℃之间 (一些地质学家们的实验数据表明, 地心温度可能高达6000℃~8000℃) 。地壳的岩石既有效地防止了地球内部的热量向太空散失, 又很好地保护了地球生物免遭地下高温烫伤。但即使有了这样好的地壳绝热保护, 地球也会像人体散热一样无时无刻不在散发着热量, 每年仍有44TW热能从地球表面流出, 相当于全球电能消耗的4.4倍。因此, 地源热泵技术的应用具有极大的现实意义和广阔的发展前景。

4 结语

地源热泵技术在美国、加拿大和北欧国家已广泛应用有几十年, 并每年在递增, 其技术已日趋成熟。在过去的10年中, 大约30个国家的地源热泵年增长率达到了10%。地源热泵系统的优势使其成为近年来世界可再生能源利用及建筑节能领域中增长最快的产业之一。

在国内, 目前, 北京、天津、重庆等地政府出台了针对地源热泵技术应用的地方法规。上海、武汉、广东、南京、杭州等地正积极开展地源热泵工程项目示范, 并逐步规模化推广应用。地源热泵空调系统在我国是一项新的技术, 它是一项跨专业、跨学科的综合能源利用技术, 需要通过相关专业技术人员的通力协作, 做好勘测、设计、施工、调试等各项工作才能使系统达到要求的节能、环保性能。

根据地源热泵的研究现状, 借鉴国外可再生能源发展的经验, 降低建筑能耗的重要途径之一是在建筑领域规模化应用可再生能源。近几年在全国各地已经有大量工程投入使用, 应该积极对实际运行经验进行总结, 以使地源热泵这项利国利民的可再生能源利用技术得到健康有序的发展。

参考文献

[1]张文宇, 龙惟定.上海世博园地表水地源热泵的应用及环境影响分析[J].暖通空调, 2007 (2) .

[2]陈汝东.制冷技术与应用[M].上海:同济大学出版社, 2008.

[3]Louis Lamarche, Benoit Beauchamp.A new contribution to the finite line-source model for geothermal bore-holes[J].Energy and Buildings, 2007, 39:188～198.

节能地源热泵应用论文篇2

地源热泵是一种利用地球表面浅层水源（地下水、海水、河水和湖水等）或地下土壤热源的低品位热源，通过热泵、制冷循环，制取冷量供夏天空调使用、制取热量供冬天取暖使用。地源热泵制热要比常规的电制热或燃油、燃气制热经济，通常制取相同的热量，地源热泵的耗电量只有电热耗电量的1/4到1/5。

国家出台一系列的政策法规扶持地源热泵。国家财政部、建设部发布的《关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》、《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》等计划，“十一五”期间，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为25％以上。

地源热泵空调节能减排的经济效益篇3

关键词：地源热泵?水源热泵空调?传统中央空调?运行费用?节能减排

中图分类号：TU833.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0049-02

地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水中的浅层地温能资源作为建筑物冬季热源和夏季冷源，由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生资源、既可供暖又可制冷、能够“节能减排”的新型中央空调系统。

该系统由水源热泵机组、浅层地温能热交换系统、建筑物内部中央空调系统组成[1]。地源热泵技术具有明显减排温室气体的特点。由于地源热泵供暖70%以上的能源来自于土壤中的能量，30%以下的能源来源于电能，所以用它替代冬季采暖锅炉，至少可减排温室气体70%以上。另外，地源热泵技术利用的能源是常温土壤或水中的低位能量，并不需要特殊的地热田或地下热水。它只要有足够进行热交换的浅层土壤就可满足地源热泵所要求的技术条件，同时它不消耗也不污染地下水。并且，地源热泵空调具有高效节能，运行费用低的特点。在供暖时，地源热泵技术可将土壤中的能量“搬运”至室内，其能量70%以上来自土壤，制热系数高达5.0，而锅炉仅为0.7～0.9，可比锅炉节省70%以上的能源和40%～60%的运行费用；制冷时要比普通空调节能40～50%，运行费用降低40%以上。

本文将以成都地区某2万m2商业办公楼项目为例，分析对比水源热泵空调与传统中央空调（水冷螺杆式机+燃气锅炉）的节能减排经济效益。

1　基本参数

1.1　空调室外计算参数

冬季：干球温度6.0℃；平均最冷月相对湿度：80%；夏季：干球温度31.6℃；湿球温度：26.7℃；平均最冷月相对湿度：85%；

1.2　空调室内计算参数

冬季室内设计温度t=20～22℃，室内相对湿度φ≤55%。夏季室内设计温度t=24～28℃，室内相对湿度φ≤60%

1.3　设计负荷

整个空调面积约为20000m2，根据成都地区经验数据，商业区经验冷指标为140W/m2，经验热指标为120W/m2，估算得空调系统的冷负荷为2800kW，热负荷为2400kW。

2　方案设计

2.1　水源热泵中央空调系统

本方案拟建设一个热源井沿建筑物周围均匀布置，通过管网输送给各末端采暖制冷用之热（冷）媒即热水或冷水，机组设置于地下室。室内末端设备采用风机盘管+新风系统。

设计用2台水源热泵机组（30HXC-400AH-HP1）满足供热制冷需求。根据所选择的水源热泵机组，所需的最大用水量为244m3。根据区域水文地质资料[2]，设计单井出水量40m3/h，共设计取水井6口；设计单井回灌量20～30m3/h，共设计回灌井12口。热源井的单井初步设计深度为40m[3]。主要设备选型及技术参数如下：

30HXC 400AH-HP1水源热泵机组性能参数：

制热量1356KW，水源侧温度15/7℃；冷热水温度40/45℃；冷冻水流量263m3/h，水源侧流量132m3/h，耗电量318KW。

制冷量1528kW，水源侧温度18/29℃，冷热水温度12/7℃；冷冻水流量234m3/h，水源侧流量122m3/h，耗电量211kW。

2.2　水冷螺杆式冷水机+燃气锅炉

本方案拟建设一个集中供冷站和一个集中供热站，供冷站及供热站设置于地下室，冷却塔设置于空地上。通过管网输送给各末端采暖制冷用之热（冷）媒即热水或冷水，制冷时管路切换至水冷螺杆机系统，制热时切换至锅炉系统。室内末端设备采用风机盘管+新风系统。

3　经济性比较

3.1　初投资比较

3.2　年运行费用比较

制冷时间按120d，每天12h运行计算；供热时间按100d，每天12h计算。电费按1.0元/度计，天然气按2.2元/Nm3计。【运行耗能=制冷量（制热量）/EER（COP）×运行时间】

根据每天环境温度的变化情况以及《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）、《居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）规定空调运行时间：夏季为120d；冬季为100d；空调每天运行12h，其中：

100%满负荷运行时间为2.3%，75%部分负荷运行时间为41.5%

50%部分负荷运行时间为46.1%，25%部分负荷运行时间为10.1%

水源热泵系统夏季EER为4.8，冬季COP为3.6；水冷螺杆冷水机夏季EER为3.5，冬季燃气锅炉COP为0.85，

通过计算，水源热泵中央空调系统运行费用为：夏季耗电量495602kW·h，年运行费用为49.56万元；冬季耗电量485490kW·h，年运行费用为48.55万元，运行管理维护费用包括人工费及系统维护费等，为15万元，年运行总费用为113.11万元；传统中央空调运行费用为：夏季耗电量660798kW·h，年运行费用为49.56万元；冬季耗电量169920kW·h+耗气量237948Nm3，年运行费用为48.55万元，运行管理维护费用18万元，年运行总费用为：153.43万元。每平米运行费用为水源热泵中央空调56.56元，传统中央空调76.72元。

4　结语

由上述实例可以看出，虽然地源热泵中央空调系统修建的初投资费用较高，为1000万元，比传统中央空调（水冷螺杆式冷水机+燃气锅炉系统）的修建费用830万多出170万，增加的投资比例约为20%。但是在运行费用上，地源热泵中央空调系统所节省的能耗及其所产生的经济效益是巨大的，节省能耗为26%。投资回收期仅需4.22年，运行20年后的纯收益为636.24万元。由此可见，地源热泵在节能减排方面，具有非常大的优势，并且有显著的经济效益。地源热泵技术是一项非常有发展前途和推广价值的可再生能源利用技术，这项技术目前已经具备了城市级区域推广的条件，必将在我国的节能工作中发挥更大的作用[4]。

参考文献

[1]　周念沪.地热资源开发利用实务全书[M].北京：中国地质科学出版社，2005：11-39.

[2]　刘俊贤.成都市水文地质工程地质环境地质综合勘察报告[R].四川省地质矿产局.1990.

[3]　武晓峰，唐杰.地下水人工回灌与再利用[J].工程勘察，1998（4）：37-40.

环保节能地源热泵技术应用研究篇4

关键词：地源热泵,节能环保,应用研究

随着我国经济快速发展, 能源消耗量迅猛增加, 但一直以来没有引起人们的重视, 直到近几年, 能源的短缺极具加重, 大量的煤炭消耗引起地球环境危机。人们才更注重对新能源、新技术的开发利用。地源热泵技术作为一种利用新型能源技术, 也越来越受人们的关注, 地源热泵技术是一种利用丰富的地能, 为人们创造冬暖夏凉的环境, 因此做好此项技术的开发和应用具有广阔的前景, 也必将成为未来能源利用技术的重要组成。

1 地源热泵的结构和工作原理

1.1 地源热泵系统的构成

地源热泵系统主要包括室外地源换热系统、还包括热泵机组以及包括室内空调末端系统, 由此三部分构成。热泵机组是地源热泵系统的主动力部分, 是由制冷压缩机和蒸发器设备、还有冷凝器和膨胀阀等设备构成相应的回路。其中压缩机可以说是热泵系统核心部位, 是心脏, 需要电来驱动, 通过不断地压缩及输送使循环工质由低压低温压缩到高温高压, 并且不停地地进行循环;蒸发器可以对冷量进行输出的一种设备, 它的作用是蒸发由节流阀流入的制冷剂的液体, 主要是可以吸收或带走被冷却物体的热量, 来实现制冷的目的;冷凝器是对热量进行输出地一种设备, 把由蒸发器吸收的热量及压缩机产生的热量在冷凝器中被介质带走, 以实现制热的目的;膨胀阀以及节流阀对循环工质具有节流降压的作用, 可以适当地调节循环工质的流量。

1.2 热泵系统的工作原理

热泵的工作原理是:压缩机不断地吸人由蒸发器制造的低压而且低温的制冷剂蒸汽, 需要维持蒸发器内一直处于低压过程, 从而创造了蒸发器里存在的制冷剂液体需要不断地处于低温状态下对载冷剂热量的不断地吸收, 因而达到沸腾状态;其经过吸人的蒸汽需要再进行压缩处理使其压力和温度均都升高, 从而创建液化制冷剂的必备条件;处于高压和高温状态的蒸汽被排人冷凝器之后, 在维持压力不变的状态下, 被冷却介质 (水) 进行相应的冷却, 释放出相应的热量, 从而降低温度, 再进而凝结成为液体状态, 经过冷凝器而排出;由于高压制冷剂产生的液体在经过节流阀过程中, 又由于其受到阻力作用致使压力下降, 因而致使一部分制冷剂液体被气化, 由于其吸收了气化状态时的潜热, 导致其本身温度也发生相应的降低, 因而成为低压而低温状态下的湿蒸汽, 流人蒸发器内;在蒸发器内部, 制冷剂液体在维持压力不变状态下, 由于其吸收载冷剂的热量因而被气化, 进而成为低温而且低压的蒸汽, 同时被压缩机吸走, 就这样不断地周而复始地循环。其工作原理如图1所示。

2 地源热泵系统的应用

2.1 地源热泵系统的适用条件

地源热泵系统通常需要具有处于地下30m到300m深度、而且温度不低也不高的恒温带成为其热泵系统的“源”以及“汇”的地下工作环境, 以及一年四季空调热泵本身需夏季排热以及冬季取热的优势特点。为保证热泵的高效性、稳定性、以及可持续性地工作, 建设地源热泵系统需要遵循下面适用条件

2.1.1 一年四季需要室外空气平均气温达到温度10至20摄氏度, (或者地下恒温带温处于10一20℃) 的地域;

2.1.2 打井的地质条件要具有经济可能性的地域, 并具有一定量的浅层地下水资源条件的的地域;

2.1.3 一年四季向地下总排热量同总取热量保持相等或着维持接近状态的供热供冷工程, 否则需要一定量的工程的补救辅助手段和措施;

2.1.4 夏季供冷温度可达到不低于五摄氏度, 冬季供热温度可达到不高于六十摄氏度的工程。

2.2 地源热泵技术应用优势

2.2.

1 充分采用自然资源中的太阳能来实现高效节能, 太阳能是取之不尽、用之不绝的, 具有可再生性的绿色能源, 对于地表浅层可以吸收百分之四十七的太阳能, 它等同于巨大的太阳能集热器作用, 甚至超过于人类五百倍年使用能量。在冬季, 地源热泵运用储存于地表浅层的巨大的能源来作为其热能的来源;而在夏季就以地表浅层内的恒温地能温度来作为其冷源, 仅仅需要小小功率的压缩机就能对其实施能量转换的。因此它是具有实质意义上的高效节能设施。

2.2.2 具有极大的环境效益

地源热泵通过利用大地自身的蓄热功能, 把夏季多余太阳能热排入大地内因而可以留作冬季备用, 又可以把冬季多余冷能留给夏季备用, 从根本上铲除了空调系统带来的热岛的效应。地源热泵是污染物排放超低的系统, 其用的制冷剂呈完全密封状态, 且无泄漏问题, 因此不必添加制冷剂, 极大地减少了对臭氧层的破坏。热泵系统被建造用于居民区内, 可以实现冬季取暖夏季取凉的功能, 取代了燃煤锅炉, 极大地改善了CO2及颗粒物造成的污染。同时也可避免冷却塔的噪音影响。由于地源热泵系统不直接消耗煤及天然气等矿物资源, 因此达到了纯绿色环保的要求。

3 结语

地源热泵技术是一种清洁而高效节能的安全技术, 具有广阔的发展前景, 但是目前需要在技术上不断地完善, 提高地源热泵技术的适用性, 使其能够满足更多区域的地质条件。因此加强地源热泵技术的应用研究对我国的经济可持续发展具有重要意义。

参考文献

[1]张旭.热泵技术[M].北京:化学工业出版社, 2007.

[2]吴治坚, 叶枝全.新能源和可再生能源的利用[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[3]马宏权, 龙惟定, 朱东凌.地源热泵的应用进展[J].建筑热能通风空调, 2008 (06) .

节能地源热泵应用论文篇5

我国地源热泵工程应用每年扩展面积越来越大，2007年增长了近1800万平方米，2008年增长了2400万平方米，2009年增长了3870万平方米，全国地源热泵总利用面积已达1.007亿平方米。显而易见这个数字在2010年的世界地热大会上，已经使中国地源热泵在世界上的排名跃升至世界第二位。

中国连续两年的年增长率都超过60%的情况，在全世界范围内都非同寻常。这个速度远远超过了世界地源热泵近5年来保持的近20%年增长率，成为我国的独特风景。2014年，我国地源热泵发展又有了新的攀升，首先赢得开门红。

节能地源热泵应用论文篇6

摘要：分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标，提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地袁水源热泵系统的运行能效.结果显示，冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23～24℃时系统能效比达到最大值.endprint

节能地源热泵应用论文篇7

1 北京市地源热泵应用现状

据统计, 截止到2010年底北京市地源热泵项目数量已达到724个, 实现供暖、制冷建筑物面积约为1957万m2。北京市地源热泵项目分布情况见图1。

地热能资源利用项目在北京市各区县均有应用, 其开发利用方式和分布特征呈以下特点。

1.1 开发利用方式以地下水地源热泵为主

北京市地源热泵项目中, 地下水地源热泵项目数量515个, 实现供暖、制冷建筑物面积约为1209万m2, 占62%, 地埋管地源热泵项目209个, 实现供暖、制冷建筑物面积约为748万m2, 占38%。

1.2 地热能资源开发利用项目以公共建筑为主

地源热泵项目适用的建筑类型很广, 包括公共建筑、普通住宅、温室大棚和景观水池等, 北京市的项目应用以公共建筑为主, 其服务面积约占总服务面积的73.6%。北京市地源热泵项目服务建筑类型见图2。

1.3 项目规模大小不一, 分布不均

地下水地源热泵项目主要分布在海淀、朝阳、丰台区, 占服务面积总数的53.6% (图3) ;而地埋管地源热泵项目主要分布在顺义、海淀、朝阳三区, 占服务面积总数的61.7% (图4) 。地源热泵项目的规模以1~5万m2的中小建筑为主, 最大项目规模为46万m2。

2 地源热泵节能效益分析

根据北京市地勘局《北京平原区浅层地温能资源地质勘查报告》中对北京市地源热泵项目的调研分析。计算结果, 地源热泵采暖季每平方米每天平均耗电量为0.245 kWh;制冷季每平方米每天平均耗电量为0.155 kWh。

根据地源热泵项目的供暖、供冷面积和运行电耗, 计算建筑物每平方米每天消耗的电能 (按每年制冷90天, 采暖120天) , 得到地源热泵项目每年平均的采暖和制冷能耗。因为建筑物在使用地源热泵制冷和供暖时, 主要消耗的是电能, 在进行能耗分析时, 统一为建筑物每平方米每天消耗的电能 (单位k Wh/ (m2·d) ) 。把地源热泵项目采暖中消耗的电力按发电煤耗法折合为标准煤 (折合系数参考2009年全国平均火力发电煤耗, 即1k Wh电力折合为321gce) , 即地源热泵采暖季平均能耗为9.52 kgce/ (m2·季) ;制冷季平均耗电量为4.48 kgce/ (m2·季) 。因末端风机盘管或新风机组的电耗多数没有单独计量, 故没有计算其能耗。

不同采暖方式能耗数据见表1, 其中城市热力、燃煤锅炉房和燃气锅炉房的数据取自《北京市“十二五”时期民用建筑节能规划》, 燃油和电力采暖能耗数据按北京市供热协会2008年、2009年采暖季不同供热方式面积比加权平均得出。

由表1可得, 地源热泵采暖能耗的平均为9.52kgce/ (m2·季) , 低于其他几种采暖方式供热平均能耗, 节能效果显著。与其他采暖方式比较, 年节能量最高达到194.96%。

电制冷是目前中央空调制冷的主要形式。其中, 常规冷水机组中央空调的能耗数据取自《中国建筑节能年度发展研究报告2008》, 空调电耗按19.8 k Wh/ (m2·季) 计算, 折算标准煤6.36 kgce/ (m2·季) 。地源热泵制冷平均能耗为4.48kgce/ (m2·季) , 与常规冷水机组的能耗相比, 节能量达到41.96%, 大大降低了制冷能耗。

4 地源热泵节能减排对比分析

通过采暖和制冷能耗对比分析, 可得不同供暖制冷方式的年能耗, 详细数据结果见表2。地源热泵系统形式的节能效果明显, 与常规的供暖制冷方式 (城市热力+冷水机组) 相比, 年节能量为57%;与电锅炉+冷水机组相比, 年节能量最高达到146%。

染物减排按每燃烧1tce排放二氧化碳约2.6t, 二氧化硫约24kg, 氮氧化物约7kg计算。地源热泵与常规的供暖制冷方式 (城市热力+冷水机组) 相比 (以截止到2010年底地源热泵实现供暖、制冷建筑物面积约为1957万m2的统计数据计算) , 每年可节约15.6万tce, 相当于每年减少二氧化碳约40.56万t, 二氧化硫约3744t, 氮氧化物约1092t。

当然使用条件、入住率、设备效率衰减等诸多因素都会影响建筑物的实际采暖和制冷能耗, 且地源热泵系统的冷热源部分对主机系统的运行效率有较大影响, 也会直接影响运行能耗。因此, 在进行地源热泵应用推广时, 应结合建筑物实际能耗进行热负荷计算, 并结合建筑地下地温场、地质构造、含水层分布等地热条件进行评估。

5 结论

5.1 北京市地热资源推广潜力巨大

北京市地源资源潜藏量大, 而在1990年以前建成的非节能住宅有9379万m2, 其中60%以上需要对其围护结构和供热系统进行改造。

5.2 应用地源热泵节能效益显著

地源热泵系统形式的节能效果明显, 与常规的供暖制冷方式 (城市热力+冷水机组) 相比, 年节能量为57%;与电锅炉+冷水机组相比, 年节能量最高达到146%。

5.3 应用地源热泵减排效益明显

节能地源热泵应用论文篇8

朔黄铁路公司新建的黄万铁路正线总长为69km, 沿线有黄骅东、羊三木、窦庄子、郭庄子、北港农场、大港水库和神港站7个车站, 总建筑面积为15593m2。这些车站冬季需要采暖, 夏季需要制冷, 同时要为职工提供洗浴热水。如果采用燃煤锅炉, 需要较大的场地来堆放煤炭和煤渣。如果采用电热锅炉或燃油锅炉, 采暖费用很高, 而且受到国家与铁路相关政策的约束。

综合比较最终选取了地源/水源热泵供暖制冷系统 (以下统称“地源热泵空调系统”) , 该系统不仅能源利用率高, 而且一套系统具备3种功能:冬季供暖, 夏季制冷, 提供生活热水。

1 实施方案

根据黄万铁路沿线7个车站的地质条件, 全部采用地源热泵空调系统。整个空调系统由三大部分组成:冷热源系统, 采用地埋管换热器;热泵系统, 采用地源热泵;用户末端系统, 采用风机盘管 (见图1) 。

系统设计的主要参数如表1所示。地埋管采用聚乙烯管 (PE100, SDR11) , De32, 双U结构。地埋管井, 井径ϕ150mm。

该系统于2006年9月完工, 经过2006年冬季和2007年夏季运行, 证明其节能与减排效果显著。7个车站在冬季采暖期和夏季制冷期实际消耗的电力的统计如表2所示。

2 节能效果分析

2.1 冬季供暖

根据朔黄铁路公司在用燃煤锅炉统计, 在一个供暖期内, 每平方米建筑面积耗原煤50kg, 消耗电力6.34kWh。黄万铁路沿线7个车站建筑面积合计为15593m2, 如果采用燃煤锅炉, 每年冬季供暖耗煤大约为779.65t, 折合标准煤为616.7t, 消耗的电力为98860kWh, 折合标准煤为12.15t。两项合计为628.85t标准煤。

黄万铁路7个车站在采用地源热泵空调系统之后, 一个供暖期内消耗的电量为847220kWh, 折合标准煤为104.12t。与燃煤锅炉相比, 节能率高达83.44%, 即每年冬季供暖可节约524.73t标准煤。

如果采用传统的空调系统, 即使冬季勉强可以工作, 在一个供暖期消耗的电量至少为1271580kWh, 比地源热泵空调系统冬季供暖多消耗电量424360kWh。根据朔黄铁路公司提供的资料, 电价为0.68元/kWh, 与传统的中央空调相比, 地源热泵空调系统冬季供暖期节省电费288565元。此外, 传统的中央空调运行中需要消耗水资源。

2.2 夏季制冷

黄万铁路7个车站在采用地源热泵空调系统之后, 一个夏季制冷期消耗的电量为489810kWh, 折合标准煤为60.2t。

燃煤锅炉不能解决夏季制冷, 只能采用分体式空调机。分体空调机在一个夏季制冷期耗电大约为856818kWh (折合标准煤为105.3t) , 比地源热泵空调系统要多消耗电367008kWh (折含标准煤45.1t) , 一个夏季制冷期要多支出电费249565元。

3 减排效果分析

根据以上计算, 黄万铁路沿线7个车站采用“地源热泵空调系统”比“燃煤锅炉+分体式空调机”方案每年可节约标准煤569.86t, 折合原煤将近720.4t。

每燃烧1000kg普通煤炭产生的污染物有:粉尘126kg, 煤渣610kg, CO2 2130kg, SO220kg。黄万铁路7个车站每年可以减少向大气排放的污染物:粉尘90.81t, 煤渣439.63t, CO21535.09t, SO214.41t。地源热泵空调系统节约水资源的优点也十分突出。根据铁道部统计, 铁路车站冬季燃煤锅炉供暖, 每平方米建筑物平均耗水量大约为0.2t。地源热泵空调系统运行基本上不消耗水资源, 与燃煤锅炉相比, 每年大约可以节水3120t。

4 结论

在黄万铁路沿线7个车站推广应用地源热泵技术, 节能率高;符合国家和铁路发展政策;有利于降低公司运营成本;有利于环境保护。

摘要：黄万铁路7个车站全部采用地源热泵空调系统设计方案提供冬季供暖和夏季制冷, 投入运行一年来实测数据表明, 该方案节能与减排效果好。

水源热泵采暖节能技术的应用篇9

1 水源热泵采暖技术

充分利用油田回注水作为低温热源, 优选电动压缩式水源热泵。其原理是利用回注水作为低温热源, 由电能驱动, 从低温热源中吸取热量, 并将其传输给高温热源以供使用, 低温水源不但可以作为冬季采暖供热的低温热源, 同时亦可以作为热泵夏季制冷的冷却源[1], 同时实现采暖、制冷两种功能。水源热泵工作原理见图1。

2 现场试验及节能效果分析

该技术应用于注水站, 采暖面积1610 m2, 采暖热负荷298 k W。由于供气管道途经商业区, 盗气现象严重, 因而站内采用电辐射采暖。年采暖耗电平均达到60.02×104k Wh (含变电所) , 年运行费用为27.9万元。同时, 在夏季注水站注水泵冷却效果不好, 需经常补充清水, 为此利用站内回注污水作为热源, 应用水源热泵技术对注水站采暖系统进行改造, 满足该站的供暖和注水泵冷却两种需要。

针对该站没有采暖管网的实际情况, 采用了风机盘管供热方式 (图2) , 采暖系统供回水温度确定为45℃/40℃, 而传统散热器方式供暖的高温热泵供回水温度为80℃/60℃, 提高了供热效率。

通过对注水站负荷计算, 选用3台功率为28.2k W、制冷量为90 k W、制热量为105 k W的水源热泵机组。夏季, 1台与清水罐联合使用, 为注水泵电动机冷却。冬季, 将室温恒定在19~24℃, 10月至11月15日启动1台热泵机组, 11月16日后启动2台机组。注水站热泵机组运行数据见表1。

改造后采暖期热泵累计用电15.74×104k Wh, 而改造前采暖期电暖用电总计41.254×104k Wh (不含变电所) (表2) 。改造后年节电25.514×104k Wh, 折标煤85.22 t。

3 结论

1) 热泵作为一种利用污水热能采暖方式, 适用于具有含油污水的注水站。

2) 作为低温热源供热, 其负荷要有经济界限, 比较适用于没有大量工业伴热的站库。

3) 热泵适合供气半径大, 特别是盗气严重区域的小型站库应用。

参考文献

污水源热泵节能系统的工程应用篇10

1 项目简介

天津公馆污水源热泵空调工程是天津市首例应用城市原生污水作为冷热源的空调工程。该工程位于天津市解放南路与绍兴道交口,由A、B、C三座单体建筑组成,A座26层,B、C座为7层,主要功能为商业、办公、住宅。其中公建面积为1.9万m2;住宅面积为3.5万m2;天津公馆附近污水干渠位于台儿庄路路面以下,渠深约3m,渠宽约2.4m,为马蹄形涵洞,建于上世纪50年代,根据天津市排管处提供的污水资料,该污水干渠最低流量为3600t/h,污水pH值约为7.0,污水最低温度为13℃(2006年12月实测值为14℃)。

2 设计内容

本次设计范围主要为:

(1)热泵机房原生污水源热泵系统工艺管道设计;

(2)室内污水送、回水工艺管道设计;

(3)热泵机房原生污水源热泵系统工艺控制方案设计;

(4)室外污水泵井工艺设计。

通过以上设计,该工程利用天津公馆附近污水干渠的原生污水来实现对本工程A座建筑8800m2(1~5F)的空调供冷/供热、34800m2(6~26F)的采暖供热以及450户的生活热水供应。

3 原生污水源热泵系统可靠性论证及系统优化配置

3.1 城市污水的主要热特性

城市污水温度变化幅度较小,与环境温度相比,表现为冬暖夏凉。与河水以及空气相比较,城市污水温度在冬季高,而夏季低,可见,城市污水在冬季可作为供暖系统热源,而在夏天可为空调系统提供冷源。

3.2 污水源热泵原理

原生污水水源热泵系统,和其他热泵系统一样,由蒸发器、冷凝器、压缩机、节流装置、专用污水换热器、空调末端系统等部分组成,其供冷、供热的基本原理如图1所示。

3.3 污水源热泵流道式换热器技术

流道式换热技术是介于管壳式换热和板式换热之间的一种换热技术,利用了两者的优点,具有容易清洗污垢、有效防腐等特点,并尽可能地提高了换热效率。

流道式换热技术原理为:污水换热器内的流道是单流道,污水进入换热器后仅走一个流道,这不像管壳式污水换热器那样每一个管程都有几十根管子,污水分别从这几十根管子内流过,因此可形象而简单地说,流道式换热器的每一管程只有一根“管子”,这样就增大了流道,解决了堵塞问题。其原因如下:

(1)采用了单流道,流道增大,以不会出现堵塞为限,是根据试验来确定的。事实上,污水进入换热器之前都是经污水泵抽送的,能够经过污水泵的悬浮物就能在换热器顺畅地通过,一般不再有塑料袋等特大尺寸的杂质,基本上都是纤维状的较小的悬浮物。一般工程上污水取水时,污水泵之前通常要设置一个较大过滤网,例如50mm×50mm的网眼,以避免特大尺寸的悬浮物堵塞取水管线和污水泵。

(2)由于流道式换热器的结构特殊,清洗污垢时,污水侧的封板很容易拆卸,比管壳式换热器沉重的封头拆卸容易得多。另外,由于采用了单流道,流道数量很少,清洗工作量减少,清洗也更容易。

(3)采用单流道,流道增大,另外介于管和板之间的换热结构,很容易地实现换热表面防腐,而管壳式换热器的管内基本上不能进行防腐处理。

(4)由于采用了单流道,很容易做到污水与清水实现纯逆流,采取全逆流结构可有效地提高换热效率。另外,流道增大以后,污水在换热器内所走的流程长度达数百米以上,在换热器长度3~5m的情况下,污水在换热器内折流几十次,也有效地提高了换热效率。

3.4 中央监控系统

天津公馆工程采用了中央监控系统,该中央监控系统可以对热泵机组、水泵、电磁阀、三通阀、管路温度、压差和液位等进行监控。系统在热泵机组的总出水管上安装出水温度传感器,以实现集中温控。根据系统出水温度设定值自动控制热泵机组启停及加卸载,保证系统出水温度恒定,达到一定的节能效果;系统提供出水温度的设定。该系统中提供水泵控制点、反馈点、警报点,并根据实际情况进行液位控制、补水、控制管路之间压差,保持系统平衡,并提供相应的警报功能。

3.5 原生污水源热泵机组

3.5.1 喷淋式水源热泵机组

喷淋式(降膜式)蒸发器有效的提高换热效果,在冷凝器进/出水温度40℃/45℃;蒸发器进/出水温度12℃/7℃的工况条件下,比一般干式机组制冷量提高30%(机组蒸发温度提高3至4℃)。

低压侧增压喷射泵的运用,以闪气槽中的闪气为动力,将蒸发器中的冷媒压力提升后,进入压缩机吸气端。

冷凝器:冷凝器采用高效专用换热管,独特的内部结构设计,比一般机组冷凝温度下降1℃至2℃。降低了压缩机耗功,提高了机组能效比。

油分、闪气槽,具有专利权的过滤式油分,油分离效果稳定。从而根本解决了油分离效果较低而引起的机组运转效能衰减的问题。闪气槽在系统中的合理配置,使机组满载效率COP(kW/kW)值提高了10%。

孔口板,采用孔口板调整冷媒流量,安全可靠,无损坏,无维修费用,可满足机组负荷在12.5%至100%的准确调节。

3.5.2 喷淋式中温型水源热泵机组制冷、制热工况(变工况曲线见图2、图3)

4 应用经济性分析

利用城市污水冷热源,采用热泵技术为建筑物供热制冷,具有巨大的节能、环保及经济效益。较好的设计系统节能幅度可达45%以上,污染物的减排量也成比例减少,较既有的热网供热节省至少30%的运行费,见表1。

注:LCC为20年寿命周期成本。

5 原生污水源热泵系统在天津公馆应用中的环保性分析

5.1 节能效果预测分析

如果考虑本项目使用的是火电,即所使用的电力原来也是燃煤发出的,则有如下计算:

燃煤发电的效率为1/3左右,热泵的能源利用效率为400%左右,两者综合得到热泵供热的能源利用效率为1.33。而直接燃煤供热的能源利用效率仅为0.8左右(考虑到锅炉效率,输运损失,不平衡时调节不利的损失等)。两者比较可知热泵供热比燃煤供热节煤40%左右。采暖时每使用1 t污水,可获取5000~10000kcal热能(与冬季污水的水温条件有关),相当于1.5~3 kg燃煤供热的有效热值。每利用1t污水,相当于可少燃煤2kg左右。则本项目每年供热利用污水40万t,节省标煤800t左右。按使用20年计算,节煤潜力达16000t。

5.2 环境影响分析

污水热泵空调系统是利用污水作为冷热源,污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠,污水与其他设备或系统不接触,污水密闭循环,不污染环境与其他设备或水系统。项目施工中,从污水支渠、干渠引/排污水将采用标准施工,保证原有支渠、干渠的功能和寿命不受到影响。

在环境保护方面,冬季采暖时,燃煤1kg将向大气排放3kg左右的CO2,天津公馆污水源热泵系统每年可少向大气排放CO2约为2400t,对减少温室气体的排放有重要的意义;在夏季空调工况中,空调废热被排放到了污水或地面水体中,而不是像常规空调那样通过冷却塔排放到大气中。这对夏季炎热的南方城市有特殊的意义,可避免“热岛现象”。

参考文献

[1]赵军,戴传山.地源热泵技术与建筑节能应用.北京:中国建筑工业出版社

[2]孙德兴,吴荣华.原生污水源热泵的工程应用与设计研究.研究与试验,2006(3)

地源热泵技术的推广应用篇11

推广。

关键词：地源热泵；技术推广；工作技能

中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0031-02

地源热泵技术的原理离不开热泵的工作技能，它可以利用地层表面的温度，对建筑物内部达到供暖或制冷的目的。在地源热泵的整个体系当中包括地表水、地下水及地层表面，使其作为热源和冷源加以利用。

由于地源热泵的工作原理是利用地层表面的温度来进行冷热传递，相对稳定，利用这个原理，一般只需要很少的电能就能够更好地发挥供暖和制冷的效果，四季都可以正常运转，因此提高地源热泵的推广可以改善环境、改善城市风貌、节约矿石能源。

我国在热泵行业发展时间短，在技术及产业化发展方面与发达国家还存在差距，不过发展前景广阔。近年来，在我国建筑节能和空调暖通领域，地源热泵是研究的课题，而且逐渐运用实践当中。不过当前在技术推广应用当中也出现了一些问题，我们应该给与一定的关注，这样才可以让这项技术更稳定合理性发展。

1 地源热泵推广应用当中遇到的问题

1.1 社会认知有限造成的矛盾

我国对于能源的可持续发展要求刚刚起步，所以在社会认知方面没有对传统能源的基础建设有一个系统化的认识，而且大部分地方还依赖传统能源，因此在技术方面、社会舆论方面存在一定的限制。对于地源热泵技术的发展来说，它虽然在投资前景及经营成本上有优势，但普通百姓对其了解不足，会导致市场需求疲软。

当前，在我国也有几十家地源热泵技术生产商，在市场竞争方面很激烈，不过由于还存在一些技术方面的缺陷，再加上在宣传初期重视低价位宣传，因此对于生产商来说，技术领域的推广存在良莠不齐的情况。

对于地源热泵技术来说，它与空调技术最大的不同是与地质条件有关，在建设过程中需要进行地质勘查、设计、施工设备准备等环节。当前地源热泵技术可能对环境存在一定的不利影响，而在施工过程中也没有系统化，因此在项目长期开展时就会出现问题。大部分设计者对这个技术的认识不深，那么就出现基础资料不全或者设计不完善的情况，就容易在推广过程中出现问题。

1.2 政府监管没有统一化、系统化

对于不同地区来说，地源热泵系统的运用需要政府审批，不过每个地方的审批情况不同，有时候也会遇到多部门管理的混乱现象。政府没有统一管理，那么推广单位更无法下手，这就造成政府管理执行困难，互相推卸责任的现状。

在政府审批上比较混乱，所以地源热泵系统的运行也无法得到系统监控。在政府没有良好的监管体制的情况下，因为这个技术的地下系统不能直观看到，也没有有效的监测设备，无法从技术上对其运行进行监控，尤其是地下水热泵，当前地下水回灌技术不完善，会出现水资源浪费或污染的情况，甚至出现生态破坏的问题。

1.3 技术与设计不成熟

目前热泵机组的发展很不错，不过在工艺配置及技术监管方面还无法达到工程要求。地下水回灌技术不完善，地下埋管换热的局限性影响地源热泵技术的推广。地源热泵技术在欧美国家比较成熟，在我国发展比较晚，因此在地源热泵设计方面应该在参考国外技术的情况下，也要考虑国内的气候和地质差异因素，不能盲目的依照国外的技术进行设计。我国很多城市季节鲜明，长时间使用地源热泵技术会出现排热不均衡的情况，再加上这个技术在长时间运行时对生态环境造成的影响没有完善地评估，因此想要做好推广必须解决这些问题，将其与实践数据统一起来。

2 对地源热泵的推广应用的建议总结

2.1 科学化设计，基础原理合理

地源热泵的推广应用与国计民生息息相关，这需要社会的重视，也需要政府的统一管制。对于政府来说，应该在地源热泵技术的税务方面给与优惠，同时也要完善对生态环境影响的惩罚政策，尤其是对于一些产业化推广，更应该加重管理，不可以完全任其自由发展。

在自然资源上，也要弄清地质条件，在设计之初做好技术材料方面的整理，考虑当前技术存在的问题，对技术规划、应用范围、资源区分等方面提出有效的意见。同时也要考虑在煤气、燃煤、石油、地热能及太阳能方面的影响因素，走可持续化之路。另外地源热泵技术也要考虑电力供应方面的问题。总体来说将技术、效益与环境和谐统一起来，进行规划论证，对建设项目进行合理性的技术和经济指导，针对性的对区域的地质条件进行分析，对用水、用地方案进行探讨，给出最符合实际的建议。

2.2 刺激市场需求，加强监管力度

在政府的监管下，地源热泵的推广应用才可以更好的发挥。政府在这方面主要是以宣传、服务、监管为主。引导市场自由竞争机制，选择优秀的企业为民众服务。企业也应该建立完善的培训机制，培训一批技术合格的勘察、设计和施工人员，这可以避免一些资质不合格的公司扰乱市场秩序，对生态环境造成破坏。同时也应该完善合理的管理机构，对这个技术项目开展审批管理、质量监管、项目验收等环节的管理服务。要进行统一的报告体质和检查制度，对地下水资源的利用做好监管，避免地下水不回灌的情况发生，同时也要预防温度异常变化对生态环境造成的破坏。对运行的项目，如出现环境问题，也要责令停改。在施工中，也要做好每个环节的监督，应按照相应的数据对施工每个环节进行有效的评估和预测。

2.3 重视技术应用，综合利用资源

当前技术的不完善会对地源热泵的推广受到影响，所以政府及有关企业也要注重技术的提高，在创新知识产权方面要加大投资，同时也要重视专业人才的培养。政府有必要从技术、环境等方面联系有关的科研单位及高校进行合作，开展课题分析。地下水热泵系统也涉及到成井技术、取水技术、回灌技术及维护保养技术等领域；因此在技术研究中要多方面考虑，做好控制和监测体系、技术与环境评估体系方面的研究。

地源热泵的推广应用也要考虑再生资源及生活排水方面的问题，这个技术可以利用空气能、太阳能、地热能及海水能等再生资源，而生活排水也包括工业废水、城市污水、洗浴水、中央空调冷凝水等，这些都可以利用热泵技术提高性能，走综合利用资源之路。地热能的温度高，可直接利用，也可以利用热泵回收后采用阶梯利用。地热尾水和工业废水、洗浴水、中央空调冷凝水的温度比地表层高，常温热泵无法适应，可利用中高温热泵。

3 结语

本文对地源热泵技术推广应用当中出现的问题进行分析，并针对性地提出了一些合理的建议。从政府和有关单位来分析，都应该统一起来建立完善的设计、管理、培训、环境、经济等方面的制度体系。将地源热泵技术与太阳能及其他能源结合统一起来，达到节能资源，确保能源供应完全，保护生态环境，提高经济效益的目的。

参考文献

[1] 楼世竹，徐帆.地下水地源热泵系统应用的若干技术问题[J].中国建设信息供热制冷，2011，（11）.

[2] 陈燕民，刘伟，张文秀.地热及地源热泵技术在我国的应用[J].中国住宅设施，2012，（7）.

[3] 曹琦.呼吁关注地源热泵技术中的关键问题[J].工程建设与设计，2011，（7）.

[4] 胡连营.地源热泵推广应用的问题与建议[J].现代农业，2007，（12）.

[5] 张国伟.第二届地温资源开发与地源热泵技术推广应用论坛在西安召开[J].地下水，2012，（6）.

节能地源热泵应用论文篇12

石油企业是能源主要生产企业, 同时也是能源消耗大户, 面对日益紧张的能源局势和成本压力, 探索高效节能技术、挖潜有效节能措施, 对建设节约型企业意义重大。大港油田第六采油厂作为一个特高含水开发阶段的老油田, 自然递减逐年增高, 油田稳产上产难度大。近几年, 随着稠油开发技术的不断完善, 采油六厂采难稠油区块动用程度不断加大, 并取得了很好效果。稠油区块油井举升配套高耗能电加热设备生产, 耗电量高, 使得稠油开采单耗居高不下, 电费支出指标控制难度大。因此稠油区块电加热设备节能技术探讨迫在眉睫。

2 生产现状

近几年, 随着稠油区块开发规模的不断加大, 第六采油厂目前共有电热杆井34口, 单台装机功率为75-100KW, 月耗电3-5万度;配套使用地面管道电加热器25台, 单台装机功率为30-40KW, 月耗电1.5-2万度;稠油井单井平均月耗电在4-6万度, 是普通油井月耗电的8倍以上, 开采运行成本较高。探索可再生太阳能加热技术服务于稠油开采, 替代油井电加热设备, 具有很大的节能潜力。

通过研究与应用太阳能热泵加温技术, 充分利用可再生清洁环保能源替代高耗能的电加热设备, 探求经济的稠油开采工艺及配套技术, 实现节能降耗, 为进一步推动第六采油厂节能节水型企业活动深入开展, 促进企业稳定、持续、高效运行具有重要意义。

3 太阳能热泵加温技术原理

太阳能热泵技术是太阳能集热装置和热泵合为一体的加热装置, 以太阳能为主要能源, 电能为辅助能源。在光照充足的情况下, 太阳能集热器作为主要热能提供装置, 通过换热装置对管道内介质进行加热;在光照条件差、阴雨天和夜间, 太阳能集热器为换热装置提供的热源无法达到设定温度时, 热泵及辅助加热装置则自动开启, 对换热装置中的循环介质进行加热。

3.1 太阳能集热装置原理及特点

3.1.1 太阳能矩阵工作原理及特点

1) 太阳能矩阵:太阳能矩阵是由太阳能集热器、管路、水箱、电器控制等组成, 通过聚集太阳热能产生大量热媒介质的太阳能系统。

2) 太阳能集热器原理:太阳能集热器是由多个超导金属芯真空玻璃管并联组成, 超导真空管集热器通过热管内少量工质的汽—液相变循环过程, 连续不断的吸收太阳辐射能为系统提供热源。

3) 太阳能集热装置特点:

a) 热传导效率高。热传导效率99%以上, 完全收集太阳能。

b) 启动快速。热管单向传热, 热容小, 传热速度快。

c) 寿命长, 免维修。导热管系采用0.6mm无氧紫铜管制作, , 使用寿命在15年以上。

d) 承压能力好, 运行稳定, 性能可靠。

3.2 热泵的基本原理及特点

3.2.1 热泵基本原理

热泵技术是一种很好的节能型空调制冷供热技术, 是利用少量高品位的能源作为驱动能源, 从低温热源高效吸取低品位热能, 通过让工质不断完成蒸发-压缩-冷凝-节流-再蒸发的热力循环过程, 从而将低品味热源泵送到高品位热能, 具有良好的节能与环境效益。

3.2.2 热泵主要特点

1) 高效。高温热泵效率是480%, 热泵机组COP可以达到5.2以上, 加上水泵等系统的COP在4.8左右, 即用1千瓦的电驱动热泵后, 可以制造4.8千瓦以上的热功率。

2) 污染小。由于热效率高, 其一次能源消耗量很小, 由此造成的温室气体排放量小。

3) 运行稳定可靠, 自动控制程度高, 运行维护费用低, 寿命长。

4 太阳能热泵节能技术在稠油开采中的应用

4.1 稠油井开采工艺及能耗

第六采油厂稠油开采配套电热杆+管道电加热器生产。井底采用电热杆加热举升, 单台装机功率为75-100kw, 月耗电3-5万度;地面采用管道电加热器加热集输, 单台装机功率为30-40kw, 月耗电1.5-2万度, 稠油井单井平均月耗电3-4万度。

4.2 太阳能热泵节能技术替代井底电热杆加热

4.2.1 油井生产及能耗情况

通过对采油六厂稠油井生产及能耗情况分析, 在羊H1、孔1079H、孔1036-1三口井上应用太阳能热泵技术替代井底电加热杆生产。这三口井全部采用电热杆举升工艺生产, 其中有2口井配套管道电加热器及地面掺水工艺生产, 平均日产液10.84m3, 单井平均月耗电3.3万度。三口井生产及能耗情况见表1。

4.2.2实施方案

结合油田稠油井加热生产特点及需求, 单井均采用8组太阳能矩阵, 太阳能热泵装置采用直膨式系统, 太阳集热器与热泵蒸发器合二为一, 即制冷工质直接在太阳集热器中吸收太阳辐射能而得到蒸发, 如图1所示。

应用太阳能热泵装置对油井掺水加热, 加热后的掺水通过套管回掺到井下, 给油井井筒伴热, 实现井底产出液升温降粘, 同时, 因为套管回掺水稀释作用, 提高了产出液含水, 也可以实现稀释降粘作用, 满足油井举升, 停运油井电热杆管工艺。 (详见图2)

4.2.3 实施后油井生产及能耗情况

实施后, 三口油井全部停运电热杆加热设备, 在保持原产液水平及掺水量的情况下, 油井掺水温度提高了40℃, 回掺到井底与产出液混合举升到地面后, 产出液出口温度基本保持在45℃, 井口回压稳定, 能够满足油井生产需求。同时结合油井运行电流、回压情况, 逐步下调羊H1、孔1036-1井地面管道电加热器加热温度, 进一步降低了运行能耗, 单井平均月节电2.18万度。

4.2.4 经济效益分析

单套太阳能热泵装置投资费用为21万元, 三套装置投资费用共计63万元。项目实施后, 实现年节电能力79万度, 按电价0.72元/度计算, 年节约电费56.88万元, 投资回收期为1.11年, 经济效益显著。

4.3 太阳能热泵节能技术替代地面管道加热器加热

4.3.1 油井生产及能耗情况

通过对采油六厂稠油井生产及能耗情况分析, 在羊2-17、羊3H2、孔58-3H三口井上应用太阳能热泵技术替代地面管道电加热器生产。这三口井全部采用电热杆举升+地面管道加热器集输工艺生产, 平均日产液15.65m3, 单井平均月耗电3.3万度。三口井生产及能耗情况见表3。

4.3.2实施方案

应用太阳能热泵装置对油井产出液进行加热降粘后, 经单井集油管道直接输送至采油计量站, 关停原有地面管道加热器加热工艺。 (详见图3)

4.3.3 实施后生产及能耗情况

实施后, 三口油井全部停运地面管道加热器设备, 在保持原产液水平及掺水量的情况下, 产出液出口温度基本保持在45℃, 井口回压稳定, 能够满足油井生产需求, 平均单井月节电12.8万度。三口井生产及能耗情况见表4。

4.3.4 经济效益分析

应用太阳能加温装置3套, 投资费用共计50万元。项目实施后, 实现年节电能力46.16万度, 按电价0.72元/度计算, 年节约电费32.24万元, 投资回收期为1.55年, 经济效益显著。

5 结论与认识