高温水源热泵在地热供暖中的应用.doc

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1、高温水源热泵在地热供暖中的应用摘要：针对目前地热供暖应用的现状，介绍了一种全新的地热、高温水源热泵的供暖方案。在比较了各种常规的供暖模式的经济及环保效益的同时，为低温地热水、地热尾水及其它各种温度在30～60℃之间的中低品位余热水资源提供了一种高效、合理的利用途径。关键词：高温水源热泵；地热供暖；地热尾水；节能；环保中图分类号：文献标识码：文章编号：一、地热热泵的发展与现状我国地热资源总量98%以上是低温地热资源。目前，我国众多的低温地热资源主要是直接利用于洗浴、采暖、种植、养殖、医疗、娱乐等方面。虽然全国直接利用总量已达到2410MW，居世界各国前列1，但利用

2、水平和效率比较低，对于25℃～50℃温度段的能量利用率很差。为实现可持续发展目标，国家制定了“十五能源发展战略规划”：要求调整能源结构，减少燃煤造成的污染，大力发展新能源可再生能源的利用技术，其中提到要开发地热热泵技术，以充分利用地热资源。地热作为一种清洁能源用于采暖，在我国北方城市发展迅速，目前天津市地热供暖面积就达800多万平方米，至2003年底可达1000万平方米，位居全国前列。北京市地热供暖面积也达38万平方米2。目前地热供暖主要有三个突出的问题：（一）、地热水供暖后尾水排放水温比较高，一般在40℃以上，造成了资源的浪费。（二）、有一些地热田属低温地热田

3、，地热水温度低于55℃，能量品位低，不能直接为暖气片热水式热力循环系统供暖。（三）、地热水供暖后尾水排放水温比较高，造成热污染，不符合环保的要求。由北京市科委立项，清华大学热能系和北京清源世纪科技有限公司共同研制开发出的QYHP系列的高温水源热泵机组，采用最新研制的高温环保工质HTR01,解决了传统工质高温工况下工作压力过高的技术瓶颈，保证了设备在高温工况下运行的安全可*，从根本上解决了上述地热供暖中的三个主要问题。QYHP系列高温水源热泵可直接把30-60℃的低温地热水加热到70-90℃，适用于各种供暖方式，解决了高寒地区的地热热泵供暖以及用高温水源热泵取代燃

4、煤锅炉仍可利用暖气片热水式热力循环系统的采暖改造问题。被利用后的地热尾水排水温度最低可低于10℃，符合环保的要求。制热工况COP可达到3.5以上，也就是说，花费一份代价，可以得到3.5倍以上的热量。用高温水源热泵机组对低温地热水进行余热回收，可加大地热井的供暖能力，使一口地热井起到两口地热井的作用，能产生出良好的经济效益。举北京市为例：北京城区和小汤山地区已有地热采暖工程16处，年开采利用地热水285.9万立方米，采暖面积约38万平方米，如果利用热泵技术将40℃尾水降至10℃再排放，那么从目前每年排放的286万立方地热尾水中可回收热量为3.5万千瓦，扩大供暖面积

5、90万平方米，节能及环境效益十分明显。二、项目简介4北京某工程项目：一期建设共有19000平方米的大学生公寓，约4200平方米的公建（会所），大学生公寓采用暖气片热水式热力循环系统供暖，会所采用中央空调系统，冬夏两用。现有地热井一口：井深为3800米、日出水量为1054t/d（44t/h）、出水温度为57℃。该井所出57℃低温地热水可直接给采用中央空调系统的会所供暖。该低温地热水要用于大学生公寓的暖气片热水式循环热力系统供暖，需进一步加热，将水温提高到70℃以上。如采用传统燃煤、燃油、燃气锅炉加热方式，供暖后的排放水温仍将在40℃以上，无法解决资源的浪费和环境热

6、污染的问题。应用QYHP系列高温水源热泵机组，可输出70℃以上的二次热水，能为末端为暖气片的用户进行供暖。被利用后的地热尾水排水温度最低可低于10℃，将低温地热水的能量充分利用，同时热泵机组还可免费制取生活热水及为会所提供夏季制冷。真正实现一机多用、经济环保、高效节能。三、负荷计算1、空调室外计算参数2、空调室内计算参数冬季室内设计温度t=18--22℃，室内相对湿度φ≤55%夏季室内设计温度t=22--26℃，室内相对湿度φ≤60%3、设计所需相关规范《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87《建筑通风设计防火规范》GBJ16-83《室内空调舒适温度》GB

7、5701-83《办公建筑设计规范》JG67-894、负荷计算·冬季供暖工况：取面积热指标：q=60W/㎡.供暖总建筑面积：F=23200㎡冬季总热负荷：Q=q×F=60×23200=1392kW其中大学生公寓热负荷：1140kW会所热负荷：252kW·夏季制冷工况：取面积冷指标：q=110W/㎡制冷总建筑面积：F=4200㎡则夏季总冷负荷：Q=q×F=110×4200=462kW四、工艺方案冬季工况：利用57℃地热水进行供暖，采用梯级利用的方式进行。第一级：应用板式换热器输出55℃热水为高档公寓部分供暖，地热尾水温度降为52℃左右；地热水直供可提供256KW的热

8、量，可满足会所冬季供暖2