地表水水源热泵系统应用实例分析中运输带
悍特五金网 2022-07-29 08:01:58
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年12月10日 来源: 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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