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1、一种低碳、绿色的冷源深井冬灌储存低温自来水在夏季空调制冷的新应用32制冷技术2010年第2期一种低碳,绿色的冷源深井冬灌储存低温自来水在夏季空调制冷的新应用袁国平,顾晓乐,魏学昶,翁奇望.,吕东(1一上海海螺服饰有限公司,上海201801;2一上海纺织节能环保中心,上海200082)【摘要】自来水冬灌复用是一种有着几十年运行经验积累的成熟制冷技术,它低碳,绿色,节能,环保,可再生.即使其优势明显,但目前应用案例很少.文章简述了该技术的特点,希望通过本文能够引起更多层面的广泛关注,在研讨应用方面更规范的跨进一步,服务于社会,做到提高生活水平和改善工作环境的同时能耗增加极少.【关键词】低碳绿色天然
2、冷源冬灌夏用机电制冷Alow-carbonandgreencoldsource-newapplicationofrecharginggroundwaterwellwithcitywaterinwinterandpumpingoutforsummerrefrigerationYuanGuoping,GuXiaole,WeiXuechang,WengQiwang,LvDung(1一ShanghaiConchApparelCo.,Ltd.Shanghai201801;2一ShanghmTextileEnergySaving&EnvironmentalprotectionCenter,Shan
3、ghai200082)【Abstract】Recharginggroundwaierwellwithcitywaterinwinterandpumpingoutforrefrigerationinsummerisamatureandwellexperiencedtechnologywhichhavebeenappliedforseveraldecades.Itisalowcarbon,green,energysaving,environmentprotectingandreproductivetechnology.However,therearelittlepracticalapplicati
4、oncasesnowevenifithadsuchobviousadvantages.Thus,webrieflyfeaturethistechnologyhopingthatitcouldarousewildspreadconcernsamongpeopleofallcircles,andmakeprogressinresearchandpractice,toservethesociety,forhigherstandardofliving,betterworkingenvironmentwithfewincreasingofenergyconsumption.【keywords】lowca
5、rbon,green,naturalcoldsource,groundwaterrecharginginwinterforrefrigerationinsummer,eleetromechanicalrefrigeration0前言我国服装行业车间空调夏季普遍采用压缩制冷机组制冷.几年前,我市一位年轻的纺织企业老总随团访问德国,初闻德国诸多企业夏季空调冷源竟是从地下抽出的水,直接使用在空调系统中作为冷源.他很诧异,后来了解到这种技术在其他一些发达国家也不乏范例.回国后,这位老总进一步了解到,其实这种冷源技术曾经在上世纪9O年代前已为上海纺织行业老厂中普遍应用,并且加入了冬灌体系,既扩大了利用温
6、差,又避免了地面沉降.二十多年前,上海纺织行业在市政府和地质,供水等部门的支持和配合下,曾经拥有此类冷井350多口,每年冬灌夏用冷水超过1000万吨,广泛应用于生产棉,毛,绢丝等行业的空调系统中,其规模约占整个纺织行业空调冷源的70%以上.只是近十几年,由于市区纺织战略收缩,工厂外迁,转业,因而这些冷井都相继废弃.上世纪90年代初,上海服装行业大发展中不可能加凿深井,生产车间空调普遍使用机电制冷辅以夜亲袁国平(1957一),工程师,上海海螺服饰有限公司综合管理部副部长,从事工业与民用建筑专业;通讯地址:浏翔公路2085号;邮编201801;电话:69157015;手机:138177248662
7、010年第2期制冷技术33蓄冷,以削减白天用电高峰时期的电负荷.在本世纪初,上海海螺服饰有限公司马陆新厂区的建设,在公司领导的重视下,在市有关部门及上海纺织节能环保中心支持配合下,参照原纺织行业冬灌夏用的资料和经验,利用该地区地下含砂水层,开凿深井冬灌储冷,夏季获得低温水作为空调冷源,为厂区各车间及仓库共计800m建筑面积,工作人员1600多人设计了空调制冷系统.实际使用中,该空调系统的夏季室内温度可保持在30C以下,相对湿度可以达到50%左右.免去了制冷机械能耗,大幅降低了能源消耗,取得了节约投资和降低运行费用的显着经济效益.这种清洁,低碳和绿色的冷源呈现其独特的优越性,承前启后具有光明的发
8、展前景.1深井冬灌低温自来水,含水砂层蓄冷,用于夏季空调制冷应用原理上海嘉定马陆地区地下,深度lO0m左右第二含水砂层,顶底板差近30m,水温19%,砂粒较粗,含水量丰富.我们开凿直径在250rnm的深井,冬季灌入天然低温水(010),低温水储于砂层中,由于地下水流速度很慢,灌入的低温水团仍存在于井的周围.夏季将低温水(加权平均出水温度12),抽上来作为空调系统的冷源.其工艺流程示意图见图1.外风图1深井冬灌用于夏季空调制冷工艺流程示意图2设计参数及运行数据上海海螺服饰有限公司是一家大型服装加工制造企业,在马陆基地共建厂房三幢,四层楼房,每幢楼的中间,由工艺附房横向相联.每层楼面的建筑面积在1
9、700m左右,层高4m.底层为原料及成品仓库.其余第(2,3,4)层设有缝纫,熨烫,裁减等生产车间.设计空调系统共九套,总送风50万1TI/h,回风率90%,总冷负荷1750kW.该系统投入使用三年,实际运行数据如下.储冷系统概况:设置冷井三口,井径250mm,深95m,出水量可达lO0t/h.每年冬灌时间从l2月IEt到第二年3月15日,约100天,灌水温度从初始12(3至结束l0,保持在(010)cI=以内,加权平均回灌水温6.8.夏季抽用水温度在(1012)cc,平均10.9C,实际每口深井出水量为90t/h.夏季最大冷负荷时需用水130t/h,作为9套空调室冷源.采取直接冷水二级喷淋.
10、13常空调系统开启运行(67)套,每套平均用深井水15t/h,深井总取水量约100t/h,且多数时间在部分负荷下运行,即使在最大冷负荷也只需开2口井就足够空调供冷量,在一般条件下,只需开一口井,轮流开启.平均每口井年运行时问约320h,实际每年夏季抽水不足l0万t.3社会效益和技术经济效益分析显然,利用自来水冬灌储冷,可以节约大量制冷能源消耗.例如,为获得1163kW制冷量,电制冷主机需要耗电约250kW;溴化锂吸收制冷机则需消耗6kg/cm蒸气1.6t/h,电20kW;而冬灌储冷只需自来水作为制制冷剂介,如果洗涤室排水能够充分回收利用,既可大幅度减少运行成本,又可以减轻盛夏高峰用水压力.根据
11、目前制冷技术现状,与上述实际运行情况,可与机电制冷系统做如下经济比较.表1设备投资成本表2日常运行成本冷源名称深井冬灌夏用电制冷制冷量/kW11631163/kWhl5250耗电折合人民币/万元/年1.525m/h100回用1/3耗水折合人民币/万元/年20.3全年运行时间/h回灌水价/元/m回用水价/.Vr_/in电费/元/kWh深井水利用温差13常维修费/万元/年回收水资源费用/万元/年累计总合/万元/年成本比较篓主臂篓荔i藿冬4深井冬灌夏用制冷应用特点(1)利用天然季节的温差,冬季自然低温水(010),把地下含水砂层作为巨大的保温蓄水池,此种冷源可说是取之不竭,无噪声,无污染,无氟利昂泄
12、漏,无废气排放,绿色环保,符合低碳,可再生的,可持续发展的循环经济模式.m55.0咖mmml23(1制冷技术2010年第2期(2)制冷成本低.利用地下蓄水砂层进行天然保温储冷,初期投入和其他类型制冷相比低很多.(3)设备简单,使用方便,稳定可靠.夏季只需用深井泵将井下储存的低温水(12C)抽上来,进入空调喷淋室喷淋即可,冷量调节也十分简单.(4)城市夏季用电高峰,主要是大量空调用电形成了白天的负荷峰值.冬灌夏用制冷由于省却了制冷用电,对缓解上海地区夏季用电高峰负荷有着积极意义.(5)实践证明,l2冬灌低温井水,可以作为一套独立的空调制冷系统,使得夏季热湿地区室内做到(2830),湿度50%,不
13、仅适用于湿度要求较高的纺织厂,也完全可以采用风机盘管的冷热交换形式,用于一般的夏季降温去湿空调,包括其他工业行业,大型商场,写字楼,展览厅以及剧场等娱乐场所.尤其是对于有大量用水的工业园区以冬灌夏用作为制冷模型,那么它的综合优势将更能够充分体现.(6)单口井灌用,以洁净,可饮用水冬灌,可以减少对井重复利用造成的污染.由于沿海平原地区地下水流速度很慢,冬灌水基本上仍聚集在井的周边,按地质部门的测定,地下水年扩散半径在50m的水圈以内,抽用时,水圈内的水首先向井中心流动,因此对整个地下水资源的影响较小,而多灌少用已证明可以缓解地面沉降问题.在控制地面沉降和开发利用方面今后还需与地质,供水部门共同配
14、合,继续研究,合理开发和利用.5结束语和展望深井冬灌夏用技术作为提供低碳绿色冷源的一种途径,服务于我们这个社会的需求,无论是该技术本身,还是实际运用,都是十分可取的,它节能,节费,便捷.当前海螺公司马陆厂区全部采用冬灌井水作为独立冷源,取得夏季降温去湿的明显效果,是在历史经验基础上的继承和进一步发展.值得注意的是,天然冷源的载体一水的回收利用是降低运行成本的关键.同时21排水也是很好的冷源,可用来预冷新风,在盛夏进一步发挥冷却作用,降低室温.总的来说,条件很好,节能潜力还是很大.其排放水不必净化就可直接用于生活的洗涤用水.总之,低碳绿色冷源一深井冬灌夏用技术的开发和利用前景无限美好,需要大家的
15、广泛关注研讨和各方面的支持及配合.参考文献本文初稿曾征求原上海纺织工业局教授级高工刘锦章的意见并经他审阅.下面附他有关的学术论述.1论上海纺织空调现代化冷量问题,1979.10,中国纺织工程学会全代会1979年学术年会论文(南京)2地下含水层储冷及其纺织空调的有效利用,1982.10,全国空调制冷1982年学术年会论文集3地下含水层储能灌水温的模拟计算,1999,上海纺织工程学会1999年优秀论文汇编4上海地下储能技术的发展和应用,1999,上海纺织工程学会1999年优秀论文汇编5夏季室外气候和空调制冷能源消耗,2000.7,第六届陈维稷优秀论文汇编6冷量是南方夏季空调的首要问题,2009.12,上海纺织工程学会国内空调环保年会论文集地下水人工补给与储能简介中国是世界上开展含水层储能研究最早的国家之一.地下水人工回灌,冬灌夏用,基本防治
