乌鲁木齐市达坂城区水源热泵采暖工程

工程实录　建筑与发展　Ｇｏｎｇ　Ｃｈｅｎｇ　Ｓｈｉ　Ｌｕ　Ｊｉａｎ　ＺｈｕＹｕ　Ｆａ　Ｚｈａｎ　・９３・　乌鲁木齐市达坂城区水源热泵采暖工程　张锋　新疆建筑设计研究院机电二所新疆乌鲁木齐８３０００２　【摘要】水源热泵供暖系统可以将水的低品位热能加以利用，是一种节能环保的能源利用方式，水源热泵供水温度的高低对机组和采暖系统　的ｃｏＰ值的影响很大，为达到供暖效果和充分发挥水源热泵的经济性，本文认为４０～４５℃是寒冷地区较为经济、合理的采暖供水温，室内采暖系采　用低温地板辐射采暖较为合适。　【关键词】水源热泵制热性能系数供水温度　１引言　表１　乌鲁木齐市达坂城区地下水水质分析报告表：　随着国民经济的发展，能源消耗日益增加，节能减排目标面临的　她深　溢　蕊孳　’　藏匿　形势十分严峻。２００６年以来，全国上下加强了节能减排工作，国务　水质标准　腰（－。）　含沙置　物　ｃ　避，Ｌ　Ｈｉ值　ｃｌ‘聪Ａ　硬度　‘　）　院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措　＾￡／Ｌ　＿　，Ｌ　／Ｌ　规渤定　施，颁布了《中华人民共和国节约能源法》所称节约能源（简称节　值　ｌ５　《１，２ｏ蛆Ｏ　≤１Ｏ　瑚　～９．２　《∽　≥６。　≥１００　能），加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社　报告给定　擅　１１　无　无　ｆ　ｌ　７．６８　札．２　２∞．２　ｍ１　会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减　少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。　傧差　４　无　无　无　无　无　无　无　国家发展和改革委员会会同有关部门制定的《节能减排综合性工　作方案》进一步明确了实现节能减排的目标和总体要求。主要目标：　２．２．２根据水文地质报告设计时地下取水井水位按５０ｍ考虑，冷　“到２０１０年，万元国内生产总值能耗由２００５年的１．２２吨标准煤下降　水稳定出水量不小于１　０　０ｍ　３／ｈ，回灌井与取水井的最小间距应大于　到１吨标准煤以下，降低２０％左右；单位工业增加值用水量降低３０　５　０　ｍ，排水管在回灌井水位（动态水位）以下５　ｍ。　％。‘十一五’期间，主要污染物排放总量减少ｌ　０％，到２　０１　０年，　２．２．３冬季冷水供水温度为ｌｌ℃；回水温度为７℃。　二氧化硫排放量由２００５年的２５４９万吨减少到２２９５万吨，化学需氧量　３水源热泵采暖方案的确定　（ＣＯＤ）由１４１４万吨减少到１２７３万吨；全国设市城市污水处理率不低　３．１供水温度对水源热泵机组ＣＯＰ的影响　于７０％，工业固体废物综合利用率达到６０％以上。在我国，建筑能　３．１．１在冬季供暖工况下，如果水源热泵低温热源侧的进出口水　耗占总能耗的２　７％以上，而且还在以每年１个百分点的速度增加。建　温不变，则水源热泵的供水温度越高，其制热性能系数（Ｃ　０　Ｐ值）　设部统计数字显示，我国每年城乡建设新建房屋建筑面积近２Ｏ亿平方　就越低，提供相同的热量所需的运行费用就会越高。某厂家提供Ｃ０Ｐ　米，其中８０％以上为高能耗建筑；既有建筑近４００亿平方米，９５％以　计算公式，可以得到在低温热源侧水的进、出口温度不变的情况下，　上是高能耗建筑。建筑能耗占全国总能耗的比例将从现在的２７．６％快　不同的采暖供、回水温度时，水源热泵机组的Ｃ　０　Ｐ值，见表２。　速上升到３３％以上。而建筑能耗的６０％～７Ｏ％用于制冷空调和采暖系　ＣＯＰ＝３８．１　３６△ｔ＿０＿６３３（１）　统。　其中，Ａ　ｔ＝热泵机组采暖用热水侧水的平均温度一热泵机组低温　乌鲁木齐市达坂城区位于天山东段最高峰博格达峰南部，距乌鲁　水源侧水的平均温度，即：　木齐市区８　６公里，是乌鲁木齐市重要旅游景点，属于中温带大陆干　△ｔ＝（ｔ　ｈ，ｉ＋ｔ　ｈ，Ｏ）／２一（ｔ　ｃ，ｉ＋ｔ　ｃ，ｏ）／２　旱气候区，温差大，寒暑变化剧烈，降水量少。冬季严寒而漫长，　ｔ　ｈ，ｉ一一热泵机组供暖用热水的回水温度，℃：　采暖期长达６个月，冬季城市集中供热带来了大量的污染物排放，环　ｔ　ｈ，Ｏ一一热泵机组供暖用热水的供水温度，℃；　境污染物不能及时扩散，造成环境污染严重，空气质量较差，引起　ｔ　Ｃ，ｉ一一热泵机组低温热源侧的进水温度，℃，这里取ｌ１℃；　了各级政府的高度重视。为减少污染物的排放，保护水源地，响应　ｔ　ｃ，ｏ一一热泵机组低温热源侧的出水温度，℃，这里取７℃：　市政府的蓝天工程，实现可持续发展，达坂城区政府要求采用清洁可　从表２中看到，当低温热源侧水的进、出１：３温度不变时，热泵　再生能源实现冬季采暖，经过多项比较和论证，决定在达坂城区采用　机组的供水温度和供、回水温度的差值对机组的ＣＯＰ值有比较显著的　水源热泵技术供冬季采暖使用。　影响，因此热泵供水温度的选择非常重要。　２项目概况　３．２室内采暖系统的选择　２．１工程概况　３．２．１室内采暖暖系统目前常用的有散热器采暖系统和低温地板辐　乌鲁木齐市达坂城区政府经过多项比较和论证，决定在达坂城区　射采暖系统，对于散热器采暖系统，如果水温偏低根据散热器计算公　采用水源热泵技术供冬季采暖使用，采暖改造分期实施，其中一期工　式：Ｆ＝Ｑ／Ｋ　Ａ　ｔ（其中，△ｔ＝（散热器进水温度＋散热器出水温度）／　程共由有ｌ　２栋住宅和公共建筑组成；其中１　２栋住宅建筑总面积　２一室内温度；Ｆ为散热器散热面积；Ｑ为热负荷；Ｋ为散热器传热系　２８８００ｍ　，采暖计算热负荷９２２ｋｗ；待建的公共建筑，面积１１　２Ｏ０ｍ　，　数），会造成散热器片数过多，同时散热器以对流传热为主，水温　采暖计算热负荷６７２ｋｗ。共计采暖建筑总面积４００００ｍ２，设计总热负荷　过低不利于对流传热，提高水温根据表２会水源热泵机组的ＣＯＰ值会　ｌ　５９４ｋｗ。　显著下降，显然采用散热器不合适。　２．２当地的水文地质状况和能源状况　３．２．２、对于低温地板辐射采暖系统主要采用辐射供暖，由于辐　２．２．１、建设方委托当地地质工程勘察院落对工程所在地进行了实　射采暖的特性，室内空气温度可以比采用散热器等对流采暖的房间温　地勘查，并钻控了观察进和试验井，对当地地下水的水温，含水层　度低１～３℃。供、回水温度的选择既要满足室内热负荷的要求，又　分布，出水量以及回洪量等参数进行了试验研究，给出了水文地质报　不能使地表面的温度过高，也就是说在满足热负荷的前提下，供、回　告和地下水水质分析报告见下表１。依据水质质检报告，水中无含　水的温度尽可能的低。因此，给采用低温水供暖提供了条件，本工　沙、无腐蚀性；各项数据均符合直接使用要求。　程室内采暖系统选择采用低温地面辐射采暖系统。　（下转第７６页）　建筑与发展　７６・　ＪｉａｎＺｈｕＹＵ　ＦｏＺｈａｎ　工程实录　Ｇｏｎ￣ｌ　Ｃｈｅｎｇ　Ｓｈｉ　Ｌｕ　１０．节能、环保措施　（一）节能措施　本工程充分利用水能，各处理构筑物间均为自流供水。为了节约　水资源，本工程设置冲洗水回收设施，将虹吸滤池反冲洗水进行回收　沉淀处理后重新进入净水系统进行处理。　１．在设计中采用新技术、新工艺、新设备、新材料，节约能耗，　降低成本。　由于系统为全自流供水系统，系统内没有大型的产生强噪声的运　转设备，厂内运转设备只有溶药搅拌机、投药计量泵和提升水泵等，　其功率小，产生的噪声很小，且可以设置消音装置并在泵房及加药间　内采用吸音材料、隔音门及隔音窗，不会对值班人员及周围环境产生　影响。　３、净水系统排出的废水（泥）的影响　系统排出的废水（泥），主要是沉淀池排泥水、回收水池排泥　水，废水中的固态物有原水中的泥沙和少量的混凝剂，这些成分不会　够成对环境的危害，废水由管道排入厂外排水系统，对环境影响轻　微。　２．采用湍流絮凝反应池，不使用机械设备，全水力反应、混合，　絮凝效率高能耗低　３．采用Ｖ形沉淀设备，沉淀效率高，不使用机械设备，且停留时　间短，大大节约了土建投资。　４．采用虹吸滤池，自动完成反冲洗过程，不需要反冲洗泵等机电　设备，节约能耗，减轻劳动强度，减少系统自用水，效益显著。　５．设备选型采用高效、低耗的产品，杜绝采用国家命令的淘汰产　品。　‘　综上所述，本工程不会对周围环境产生不利影响。目前，改造　后的净水系统已运行快一年时间，运行情况表明，工程已达到预期的　目标，经检验水质达到了《生活饮用水卫生标准》　特别是今年云　南大旱，该系统有效地保证了曲靖卷烟厂的正常生产、生活用水。　６．净水构筑物布置紧凑，呈直线布置，减少水头损失。　（二）环保措施　净水系统对周围环境可能造成不利影响的因素有以下几方面：　１、ＨＣＬ对环境的影响　由于用于制取消毒剂的ｔｔＣＬ是有毒物质，对人体有害，且具有强　烈腐蚀性，泄漏后对人体、环境会造成巨大伤害和破坏。本系统采　参考文献：　［１］给排水设计手册编委会，《给排水设计手册》，北方工业　出版社，２００　７　［２］崔玉川，《净水厂设计知识》，中国建筑工业出版社，　１９８７　［３］中华人民共和国卫生部，《生活饮用水水质卫生规范》，　２００１　用了先进的二氧化氯发生器，并设有漏酸自动报警装置和漏酸吸收装　置及常备抢修器材。通过提高操作人员业务素质和安全意识，严格遵　守操作规章制度，可基本杜绝事故的发生　２、设备噪声对环境的影响　—　［４］陈超，王燕蓉，冯修梅，赵树秋，《微絮凝直接过滤工　艺处理微污染水库水源的应用研究》，山东工业大学学报，２　０　０　０　（上接第９３页）　表２不同温度下的机组ＣＯＰ值：　序号　ｌ　２　机组供热输入功率约１２３ｋｗ，对应ＣＯＰ＝４．５８（符合节能设计标准　ＧＢ５０１８９—２００５第５．４．５条规定４．３０）　ｏ。　＆ｍ　ｎ　麴鬣机组精曩删咀翻哪磊热热裹锄嘲叼鞠皤Ｉ峨温水豫　水沮囊℃髓度℃　林沮窿　３０　３６　Ａｔ　１窘．５　２３．６　４．２．２、冷水机组采用三台螺杆式水源热泵冷水机组，同时用户侧　配备四台循环泵（一台水泵备用），所有循环泵均采用一对一变频控制；　系统补水为软化水，整个系统定压采用变频补水泵定压方式。冷热源侧　通过管道（最远抽水井距机房２００ｍ，摩阻１９．０ｍｉｎｉ－１２０）和蒸发器的阻力　６．０ｍｍＨ２０，深井泵总扬程约５０ｍＨ２０；在机房内远距离控制深井泵的启　动，每一深井泵配以变频器。　４．３工艺流程　４．３．１冬季供热：　用户侧：回水管网一一循环泵一一冷凝器一一供水管网一一用户：　冷水侧：取水井泵～一分水器一蒸发器一集水器～一回水井　４．４监测与控制：　回承温疰　２５　∞　供水沮度　１１　１１　回水灌暖　ｆ　Ｔ　３　４　５　４０　４６　５０　３６　４０　４５　ｌ１　１１　１１　ｒ　Ｔ　７　勰．６　３３．５　瓤５　ｔ蕾　∞　量话　３．３室内采暖温度的选择　３．３．１、根据《实用供热设计手册》的推荐和乌鲁木齐市常用的地　面辐射设计温度，考虑到供回水温度对水源热泵机组ＣＯＰ值的影响，依据　建筑物保温性能、布管规格与形式、其实际散热量与建筑热负荷对比，　地埋管水流平均温度４０℃即可；本工程采暖侧温度采用４０／３５℃。　４水源热泵采暖系统设计　４．１取水回灌井的设置　４．１．１本设计地下取水井水位按５０ｍ考虑，冷水稳定出水量不小于　４．４．１根据本方案的节能要求，本项目设有包括远距离室内温度监　控的节能自动控制系统（ＤＤＣ）。热泵机组的蒸发器、冷凝器每一出　水管上均须设一电动二通阀与压缩机的开启进行同步连锁启停（由制　冷设备商供货），其启动顺序为：深井泵一一循环水泵一热泵机组，　系统停车时顺序与上述相反。　１００ｍ３／ｈ，回灌井与取水井的最小间距应大于５０ｍ，排水管在回灌井水　位（动态水位）以下５ｍ。深井取水１　０　０％排入回灌井，以防地面下　沉。管井按照取水井二口，回灌井四口配置。为防止“回扬”六　口井内均应设深井泵，当回灌量减少时必须切换开启回灌井水泵供　水。每次回扬持续时间以水清为标准，每周不少于二次（按实际回　结束语　本工程的设计考虑到当地的气象条件，热源采用水源热泵机组，　灌量减少确定）。为防止地表水渗入管井，应封闭井口外围，封闭　深度大于３．０ｍ，为避免腐蚀，管井内应抽真空侯用纯氮填充气置。　４．２热泵机组的选型　４．２．１由于冷水侧温度与水源热泵机组标准工况不同，设计时对机　组运行工况进行了修正　表３　热泵机组实际运行与名义规定值的偏差：　…　在保证室内满足舒适、健康的前提下室内建筑采用低温地面辐射采　暖，热水供、回水温度为４５／４０℃或４ｏ／３５℃时，可以满足供暖要求。　又提高了水源热泵机组Ｃ０Ｐ值，同时减少了污染，减少运行费用。响　应了国家提出的建设节约型社会的号召。通过一年运行，各项指标基　本达到设计要求，获得了良好的经济效益。　参考文献：　ｈ）　雇质如、　…’　供求黼膻　）　热水　州术锰度　（℃）　４０　拎水　承１ｉ＝ｌ艇　（℃）　Ｉ　球嵩　生　｛℃）　０　热，ｋ流　冷水淹　艟　（１１１￣／　】帅　［１］陆亚俊，马最良，邹平华．暖通空调．北京：中国建筑工业出　版社，２００２　［２］陆耀庆．实用供热空调设计手册（第二版）．北京：中国建筑　工业出版社，２００８　６３０ｋ．　１“　＾５　Ｈ０　宴　５驯ｈ　ｌｆＪ　３５　ｌｌ　】∞　】鲫　Ｉ；；善　一铀ｌｃ－　～５　—５　一ｄ　＿３　（】