地热能与水源热泵的联合开发应用.pdf

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1、节雒经济，EnergyConservationEconomy地热能与水源热泵的联合开发应用王燕付苗苗(1．华北油田技术监督检验处；2．华北油田供水供电服务中心)摘要华北油田某供热中心利用一眼中温地热井和水源热泵机组作为新建小区的供暖方案，然而在实际运行中出现了若干问题导致运行不畅。经改造优化后，最终实现了地热能利用率最大化，同时大幅度降低了电能消耗，达到了低碳、绿色供暖，这为同类项目的设计和实施提供了借鉴经验。关键词地热能水源热泵节能减排绿色低碳D0I：10．3969／i．issn．2095-1493。2015．11．022华北油田某供热中心在2014年结束由小型燃器，热泵

2、负责低区供暖。系统配置了PLC系统，可煤锅炉为矿区集中供暖的现状。该供热中心有两眼实现自动化控制。优质自喷地热井，一采一灌，出口温度105oC，出方案流程如图1所示，地热来水经过三通阀一口压力0．30MPa，流量65m／h。结合矿区新建小区支进入一级板式换热器，一级板式换热器一次侧出面临采暖的契机，采用换热联合热泵进行地热能的水(设计45℃)汇同三通阀另外一支地热来水一梯级开发利用，满足12×10m新建小区的采暖需并进入二级板式换热器，地热水经二级板式换热器求，同时为绿色低碳发展之路辅以绵薄路石之力。后回水回灌地下(设计l5qC)，二次侧与热泵蒸发器完成热量交换。一级板式换

3、热器为高区供暖，热1设计方案泵则为低区供暖。此设计充分提取地热潜能，设计新建小区采暖面积12×10m，以高层建筑为最终回灌温度是15℃，既能满足当前小区采暖的主，除部分一楼商户外均为居民住宅，末端采用地热负荷又可充分保证水源热泵的实际COP处于较高板采暖，分成高、低区供暖。根据当地气候条件和值，有效降低水源热泵电能消耗。设计规范t”，设计热负荷为45W／m，供暖总热负荷5400kW；现有地热井井水出口温度105℃，考虑管道输过程热损失，可利用的温度为100℃，流量为65m／h，地热利用后的回灌温度需在27℃以下。如果单纯利用直接换热作为最终的利用形式，一：蒸发器热泵冷凝器：

4、；L回灌温度最低为45℃左右，远满足不了小区热负荷要求，因此需要对地热能进行梯级利用，利用热图1小区供暖方案流程图泵技术对45℃的低品位热能继续提取，以满足小区热负荷需求。2存在的问题经需求分析后，制定出了对地热能进行梯级利按照设计，项目如期竣工并投运，但在应用中用的设计方案，采用换热加水源热泵的形式对地热却发现了问题，导致热泵机组无法安全使用。能深度利用。首先地热水经过一级板式换热器(负1)热泵蒸发器冷冻水(井水)人口温度偏高责高区供暖)；一级换热后的尾水进入二级板式换存在安全隐患。为充分利用地热能，设计了地热井热器，二级板式换热器二次侧连接水源热泵蒸发来水三通阀，目的是

5、在满足一级板式换热器供热负荷时将富余的少量高温地热水直接引入热泵蒸发第一作者简介：王燕，工程师，2002年毕业于中国石油大学(石器，以提高热泵实际COP。然而在实际应用中，油工程专业)，从事计量节能检测工作，E—mail：44087200@qq．tom，地址：河北任丘市华北油田节能检测中心，062452。由于供暖初期小区热负荷需求较低，100oC的高温己口I5年第1I期．m，．,，-／．。za}51节董经济，EnergyConservationEconomy地热水混入导致热泵蒸发器冷冻水(井水)人口温区供暖，各供暖负荷分别由电动三通阀A和B调度过高，特别是在热泵冷凝器出水达

6、到设定温度压节；气温较低单靠换热满足不了小区采暖负荷时，缩机停机后，高温冷冻水会导致热泵压缩机内工质关闭阀门1、2、3，打开阀门4～8，启动热泵，继(R22)压力升高，超过安全压力致使安全阀打开，续提取地热能。从而发生安全事故。相比初始方案增加了三通阀B，其目的是满足2)保证热泵蒸发器冷冻水(井水)入口温度一级、二级板式换热器灵活调节负荷的需求；增加前提下，高、低区供热负荷相互矛盾。为避免蒸发了安全系数，当热泵运行至设定负荷压缩机停机器冷冻水入口温度过高，需将三通阀去二级板式换时，可由PLC系统自动关闭三通阀B去二级板式换热器分支关闭或调至极小，但这样操作会带来高、热器分支

7、通道，防止高温地热水的混入导致热泵压缩机工质压力骤升而出现安全事故，当压缩机再次低区热负荷相互矛盾的问题。由于一、二级板式换启动后，再自动恢复该分支流量以满足热泵蒸发器热器的串联运行设计，尤其是在供暖初期，满足一侧热量需求，保证COP值始终在4．0以上。级板式换热器(高区供暖)热负荷的地热水流量满足不了水源热泵(低区供暖)蒸发器热量需求，导4实施效果致蒸发器冷冻水出口温度过低，无法满足低区供暖优化方案实施后，经一个多月的初步运行，采需求，为满足蒸发器热量需求只有将高温地热井水暖前期采用两级板式换热器并联运行的方式运