某小区地源热泵效益分析.pdf

某生态住宅小区水源热泵空调系统方案的技术经济分析 冯小平 龙惟定 熊占野 鞠晓芳 摘要：根据崇明某住宅小区实现“绿色、环保、节能”的建设目标，可以利用长江水资源优越的地 理优势，分析了选用大型水源热泵机组作为住宅小区内住宅空调系统的冷热源，以长江水作为水源热泵 机组的冷热源的可行性。并对水源热泵的技术经济进行了分析，与常规空调系统冷热源 （燃气锅炉+冷 水电制冷机组）进行了分析比较。结果表明，水源热泵机组初投资虽然比常规空调略高，但运行费用低， 投资回收期较短，说明水源热源空调系统是一种绿色、环保、高效、节能的空调，是崇明生态住宅小区 集中空调形式的首选。 关键词：生态住宅小区 水源热泵 节能 技术经济分析 0 引言 水源热泵空调系统是一种可以利用地球表面浅层水源 （如地下水、河流和湖泊），和人工再生水源 （工业废水、中水、地热尾水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵通过输入少量的 高品位能源 （如电能），实现低温位热能向高温位热能的转移。将水体和地层蓄能作为冬、夏季的供暖 热源和空调冷源，即在冬季，把水体或地层中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季， 把室内的热量“取”出来，释放到水体和地层中去。 水源热泵系统60 年代开始在美国提出之后，经过30 年不断改进和发展，技术日趋成熟，其产品已 逐渐商品化，迄今已经在北美建筑中应用了40 多年。进入70 年代后，这项技术在日本的推广应用很快。 东芝、三菱电机、PMAC 公司均有水源热泵产品出售，东京、名古屋、横滨等城市在70 年代初就有很 多采用闭式环路水源热泵空调系统的工程实例。自80 年代以来，我国采用水源热泵空调系统的建筑也 逐年增多。 目前，在深圳、上海、北京以及一些中小城市均有工程实例，例如，北京天安大厦、上海锦江第四 号楼、西安建国饭店、青岛华侨饭店。深圳同贸大厦、惠州大酒店、泉州大酒店等均采用了闭式环路水 源热泵空调系统。但大多数水源热泵系统以地下水作为冷热源，据报道，目前我国青岛建起了以海水为 冷热源的水源热泵空调系统，湖南湘潭市政府新大楼里的水源热泵中央空调利用市中心区人工湖地表湖 水为冷热源的水源热泵系统。水源热泵因具有“绿色、环保、节能”的优势，在我国的推广应用前景十 分广阔。 1 崇明生态住宅小区概况 崇明岛是一座具有独特文化的生态之岛，拥有“水清、土洁、气净”优越的生态环境，是上海地区 唯一的一个国家级生态示范区。上海为了探索“健康、舒适、生态、节能”的住宅小区的建设，实现“节 能、节水、节地、节材、治污”的目标，选择崇明作为建设“人与自然和谐发展”的资源节约型住宅的 示范地。 崇明某生态住宅小区总规划建筑面积93490 ㎡，其中，住宅建筑48230 ㎡，原住宅建筑面积10000 ㎡，住宅户数473 户，住宅人数1514 人。 2 空调系统冷热源方案和可行性分析 2.1 空调系统冷热源方案 本工程水源热泵系统原理图如图1 所示。冬季，工质通过板式换热器从河水中吸收热量，通过热泵 系统的冷凝器加热空调系统的循环水，向用户供暖。夏季工质通过板式换热器向河水中排出热量，通过 热泵系统的蒸发器吸收空调系统的循环水的热量，向用户供冷。由于冬季江水温度较低，为了提高换热 效果，直接利用江水和板式换热器进行换热。为了得到更低的蒸发器温度，工质采用乙二醇溶液(加防 冻剂等添加剂)。 图1 水源热泵系统原理图 2.2 水源热泵方案可行性分析 首先，崇明某生态住宅小区紧靠长江 （距江堤约1000 米），江堤附近的河面开阔，根据最低和最高 水位的实际情况，引水管的取水口的安设位置对航道不会造成影响，因此，水源热泵具备利用长江水资 源的条件。另外，小区附近有一条通向长江的排水明渠，可直接利用该明渠向长江排水，只需安设一根 引水管，因此敷设取水管道的初投资可以相应减少。其次，根据上海市的气象、水文条件，夏季长江水 最高月 （8 月）平均温度一般为 27.6～28 .0℃，以换热器5 ℃温差考虑，则热泵机组夏季的进水平均温 度不高于 33 ℃，如果夏季热泵的冷却水侧进出口温差为5℃，则热泵机组出水温度不高于38℃，根据 热泵机组的技术要求，这时的冷却水供回水温差是能够保证夏季热泵机组制冷正常运行。在冬季，崇明 长江水最低月 （2 月）平均温度一般为 5.6～6.7℃左右，以换热器2 ℃温差考虑，则热泵机组冬季的