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中深層地?zé)嵩诔鞘泄┡械膽?yīng)用
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2024-11-01 09:34:27瀏覽次數(shù):2534
0概述
熱泵技術(shù)是利用低品位熱能來實現(xiàn)供熱品質(zhì)的提升,為了獲得溫度更高且穩(wěn)定的低溫熱源,最直接的方法是增加取熱點深度
。近年來,隨著勘探技術(shù)的發(fā)展和地下?lián)Q熱裝置的研發(fā),深層的地?zé)崮?/a>逐漸被發(fā)掘。其中對于深度在2~3 km、巖層溫度70~1 00℃的這部分地?zé)?/a>應(yīng)用前景最大。對于這部分中深層地?zé)崮?/a>,如果能通過密閉換熱裝置從中取熱,在不破壞地下環(huán)境的前提下可以為熱泵提供溫度更高的低溫熱源,且基本不受氣候條件影響,可以保證熱泵機組長期、穩(wěn)定地高效運行。
1項目概況
該項目為河南鄭州某小區(qū)的住宅建筑,建設(shè)周期分為一期和二期,總建筑規(guī)模約為70萬m2,經(jīng)統(tǒng)計該小區(qū)供暖面積約為51萬m2,根據(jù)原設(shè)計資料, 一期
、二期分設(shè)獨立換熱站,由各自熱網(wǎng)供給末端用戶,末端用戶為散熱器供暖。由于項目所在社區(qū)市政熱力條件缺乏,居民對采暖的需求強烈,為保證基本的民生要求,工程考慮采用中深層地?zé)?/a>采暖的方式為居民供熱。按照業(yè)主要求,新建能源站設(shè)置于小區(qū)西側(cè)外圍綠地內(nèi)。工程的設(shè)計范圍包括室外取熱井
、室外熱網(wǎng)、 供熱站內(nèi)的工藝及附屬設(shè)施設(shè)計。小區(qū)內(nèi)供熱管網(wǎng)位于地下一層區(qū)域且已敷設(shè)完成并在原鍋爐房內(nèi)起點處預(yù)留接口
2負(fù)荷分析
2.1熱負(fù)荷
根據(jù)設(shè)計資料,項目按70%入住率的供熱負(fù)荷來進行設(shè)計,設(shè)計熱負(fù)荷約為1 2 495 kW,其中低區(qū)采暖負(fù)荷約7 820 kW,高區(qū)采暖負(fù)荷約4 675 kW
2.2全年供熱量
參照《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》中對建筑耗熱量指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值的相關(guān)規(guī)定,鄭州地區(qū)約束值為0.2 GJ/m2·a,引導(dǎo)值為0.1 2 G J/m2·a,通過對類似工程的參考,該項目全年供熱耗熱量指標(biāo)取0.2 GJ/m2·a。該項目供熱參數(shù)見表1
3供熱分析
3.1地?zé)峋?/a>形式
中深層地埋管供熱系統(tǒng)主要包括中深層地?zé)?/a>換熱系統(tǒng)
3.2供熱能力分析
參考周邊類似項目,該工程供熱主要采用中深層地?zé)?/a>,其余不足部分由空氣源熱泵提供
。來自地?zé)峋?/a>的70℃高溫水通過一級板式換熱器制取58℃的熱水后降溫至50℃,一級板換后的溫水通過二級板換后降溫至9℃返回地?zé)?/a>井進行重新加熱,二級板換的二次側(cè)循環(huán)制取1 5/7℃的溫水,溫水供熱泵機組蒸發(fā)端的冷卻使用,機組高溫側(cè)循環(huán)末端58/48℃的采暖熱水。末端總供熱量Q總由一級板換熱水Q1、熱泵機組供熱量Q2和風(fēng)冷熱泵機組Q3共同負(fù)擔(dān),即Q總=Q1+Q2+Q3,熱泵機組的供熱量可視為蒸發(fā)端的吸熱量和自身輸入功率之和。在該工程中,系統(tǒng)總供熱量為Q總=1 2 495 kW。系統(tǒng)的裝機原則為:熱源供應(yīng)系統(tǒng)的供應(yīng)能力>冬季最大連續(xù)采暖負(fù)荷。Q1=1 20 m3/h×(70℃—50℃)×1.1 63 kW/(℃m3/h)=2 790 kW;
水源熱泵機組供熱Q2(熱泵機組制熱性能系數(shù)取3.8)
Q2=1 20 m3/h×(50℃—9℃)×1.1 63 kW/(℃m3/h)/(1-1/COP)=7 765 kW
風(fēng)冷熱泵機組供熱Q3
風(fēng)冷熱泵提供地?zé)峋?/a>能力的不足部分,由Q總=Q1+Q2+Q3可知,Q3=Q總-Q1-Q2=1 2 495-2 790-7 765=1 940 kW該項目地?zé)峋?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/直接利用.html" >直接利用部分所提供的最大供熱量Q1+Q2約為1 0 555 kW,基本上能保證在60%入住率設(shè)計環(huán)境下的采暖熱需求,但是考慮到入住率的增長以及極端天氣下采暖熱需求,項目需考慮輔助熱源保證該項目冬季負(fù)荷不小于小區(qū)的需熱量
4系統(tǒng)流程
4.1系統(tǒng)流程
該工程地?zé)峋ㄟ^深井泵抽取循環(huán)水,地?zé)峋鏊疁囟?0℃,熱水經(jīng)一級換熱器直接換熱,把48℃的用戶采暖回水加熱到設(shè)計溫度58℃,一級板換出水溫度為50℃;一級板換后的地?zé)嵛菜?/a>進入二次板換降溫,通過二級板換制取1 5/7℃的二次溫水,二次板換出水溫度暫定9℃ 4.2主要設(shè)備參數(shù) 該工程高區(qū)、低區(qū)獨立供熱,系統(tǒng)主要供熱設(shè)備包括換熱設(shè)備 1)換熱設(shè)備 2)熱泵機組 對于二次溫水提升的水源熱泵系統(tǒng),設(shè)計熱負(fù)荷共為7 734 kW,此次針對高 3)水泵 水泵作為主要提水設(shè)備,室外地?zé)峋h(huán)泵選 型原則是根據(jù)地?zé)崴?/a>的水質(zhì) 4.3運行模式 該系統(tǒng)應(yīng)以優(yōu)先利用地?zé)豳Y源直供為首要控制目標(biāo),在部分負(fù)荷時,優(yōu)先采用板換機組供熱,并根據(jù)負(fù)荷的增長需求對應(yīng)開啟相應(yīng)的熱泵臺數(shù),當(dāng)水源熱泵機組不能滿足供熱需求時開啟相應(yīng)的風(fēng)冷熱泵機組。熱水采用一次泵變流量系統(tǒng),與熱泵機組 5結(jié)論與注意事項 1)該工程采用中深層地?zé)?/a>器作為建筑穩(wěn)定的供熱熱源,在系統(tǒng)中結(jié)合熱泵輔助可保證系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行 2)由于該工程為已建住宅小區(qū),末端用戶采暖方式為散熱器取暖,末端供熱溫度達到58℃,經(jīng)運行模擬分析,70%的入住率下系統(tǒng)全年運行綜合效率COPa約為3.7,若按末端溫度為45℃設(shè)計時,系統(tǒng)全年運行綜合效率COPa可達到7以上。因此,地?zé)峁┡?/a>項目應(yīng)在前期規(guī)劃,供暖溫度應(yīng)結(jié)合項目熱源使用情況進行綜合考慮,才能發(fā)揮地?zé)崆鍧嵐┡?/a>的高效 3)中深層地?zé)峁峒夹g(shù)應(yīng)用應(yīng)在對當(dāng)?shù)?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/地?zé)豳Y源勘察.html" >地?zé)豳Y源勘察的基礎(chǔ)上進行技術(shù)經(jīng)濟分析,盡可能地對地?zé)豳Y源充分利用,降低地?zé)嵛菜?/a>的回水溫度。該工程地?zé)嵛菜?/a>回灌溫度為9℃;如系統(tǒng)采用地下水取熱形式,應(yīng)確保換熱后的地?zé)嵛菜?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/回灌.html" >回灌到同一含水層,且不得對地下水資源造成浪費和污染
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