地表水水源热泵系统应用实例分析中油杯

地表水水源热泵系统应用实例分析(中)

地表水水源热泵系统应用实例分析(中) 2011： 3冷热负荷估算及水流量的可行性

根据规范，北京地区的空调室外计算参数如下：

年平均温度11.4℃

冬季空调室外计算干球温度-12℃

冬季通风室外计算干球温度-5℃

冬季空调室外计算相对湿度45%

夏季空调室外计算干球温度33.2℃

夏季通风室外计算干球温度30℃

夏季空调室外计算湿球温度26.4℃

研发基地建筑物的室内设计参数初步定为：

夏季室内设计温度为25-27℃，室内相对湿度小于60%；

冬季室内设计温度为18-20℃，室内相对湿度不做要求。

初步估算本工程设计冷负荷指标约为100W/m2，设计热负荷指标约为50W/m2，按照一期10万平方米计，同时使用系数定为0.9，则合计空调系统冷负荷为9000 kW，热负荷为4500 kW。假定水源热泵机组制冷工况下的C.O.P.值约为4.3，制热工况下的C.O.P.值约为2.6，则地表水在制冷工况下需带走的热量为11093 kW，在制热工况下需提供的热量为2769 kW，。

根据《研发基地简介》，废坑塘注水造水面约150亩，水深平均为3.5 m，该水体的总蓄水量为3.5×105 m3。考虑基地的夏季空调每天运行12小时，每天向水体的散热量为Q=11093 kW×12h×3600=479×106kJ。水体的温升为Q/CM=479×106/(4187×3.5×105)=0.33℃。以换热器5℃温差考虑，带走11093 kW热量所需水流量为：G=0.86×11093×1000/(1000×5)=1908 m3/h，整个水体全部循环一次约需175小时，约合7天左右。由此可见夏季水体温升很小，考虑到水体与空气和大地热交换，水体温升则更小甚至可以忽略。

而基地冬季空调要以每天运行24小时考虑，冬季每天从水体提取的热量为Q=2769 kW×24h×3600=239×106kJ。北京地处寒冷地区，地表水会结冰，结冰期冰层厚度以较为保守的100cm考虑，则水深平均降为2.5 m，该水体的总蓄水量为2.5×105 m3，水体的温降为Q/CM=239×106/(4187×2.5×105)=0.23℃。以换热器2℃温差考虑，带走2769 kW热量所需水流量为：G=0.86×2769×1000/(1000×2)=1191 m3/h，整个水体全部循环一次约需210小时，约合9天左右。由此可见，与夏季相比冬季水体温降更小，所需水量与水塘能够提供的有效水量相比也是较小的，考虑到水体与空气和大地的热交换，水体温降则更小甚至可以忽略。

考虑到冬季有可能出现持续低温，水量减少，导致水体温度过低，水量过小的极端情况，为保证这种情况下的正常供热，需考虑采用辅助热源提升热泵机组冷冻水的温度，根据该基地的实际情况，辅助热源可以考虑采用燃气锅炉的形式，以最极端的条件，即地表水已经完全不能提供热量，所有热量均由燃气锅炉提供，锅炉的供回水温差以25℃考虑，则锅炉生产的热水带走2769 kW热量所需水流量为：G=0.86×2769×1000/(1000×25)=95 m3/h。

另外，上述水流量等参数均以整个基地为一个整体来考虑，在实际建设时，为方便调节和管理，可以将相同或相似功能的单体建筑，分别建设动力站，这样水泵、锅炉、换热器等设备的规格参数就会有所减小。

从上述分析可见，根据已知的条件，该研发基地采用地表水水源热泵系统是可行的。

4水源热泵系统对环境的影响

根据水源热泵系统的原理可知，地表水水源热泵空调系统对地表水的利用仅限于热量的提取和转换，并在使用过程中严格限制对地表水进行任何的化学处理，有限的处理也仅限于对其进行过滤、沉淀以及加热冷却等物理处理，地表水的成分在整个使用过程中没有发生任何变化。在严格遵循以上原则的前提下，水源热泵系统的运行也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，且地表水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。

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