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1、1天津某酒店地热热泵供暖分析摘要：针对天津某酒店目前供热热源不足的情况，采用地热热泵，充分利用地热尾水，并结合酒店原有采暖空调设备的能力，进行了技术经济分析。Summary: To solve the problem of heat source shortage of a hotel in Tianjin, using Geo-heat pump, making the most use of tail water and the hotels old equipment ,make a comparison in technological and economical respects
2、.关键词：热泵 尾水 技术经济分析The key word: Heat pump tail water technological economic analysis 一、项目简介天津某大酒店现有地热井一口，每小时出水量为 120 吨、出水温度为 79。目前用于对 30000 平方米酒店（末端为中央空调系统）和 87000 平方米居民楼（其中81000 平方米为散热器采暖，6000 平方米为地板采暖）供暖。居民楼供暖由 5 路系统（45kw、30kw、45kw、30kw、22kw 的水泵各供一路 1 万多平方米）组成，居民楼系统回水 49；一级板换 65地热回水作为酒店热源，2 台 30kw
3、水泵并行，酒店使用 200 万大卡的直燃机（60出水）调峰。目前居民楼感觉室温偏低。除此之外，由于 4000 平方米的酒楼是在冷热源建成之后改造内容，所以夏季存在冷量不足问题；另外，还有直燃机燃烧重油运行费用过高等问题。二、现状分析与方案概述现状分析：居民楼设计负荷为 60w/m2，由计算可知总负荷为 6087000 =5220 KW ，在最冷季节，地热井全部供热给居民楼，这样地热井提供热量为 120(79-50)1.163=4047KW ，只能满足 67000 平米左右的供暖面积，不能满足 87000 平方米住宅最大冷负荷 5220kw 的需求，还欠缺大约 2 万平方米的供热量（1173kw
4、），所2以出现居民楼室温偏低的情况。30000 平方米的酒店采用风机盘管来供热，通过实际运行的数据测算，该直燃机（200 万大卡，2330KW，指制冷量，制热量为1900KW） 基本能满足酒店自身的负荷需要，其实际负荷指标为 63W/m2，故根据酒店的实际运行情况，酒店的负荷估算按照 70 W/m2 来计算是可行的。解决方案如果充分利用地热水中的热量，假如地热尾水的温度降低为 30 度（其中 50 度以上为直接利用），可以提供的热量达到：1201.163(79-50)+ 1201.1631.4(50-30)= 7955KW,而该项目（酒店居民楼）的总热负荷为 5220(居民楼)2100（酒店）
5、=7320KW,由此可见如充分利用地热水中的能量足以满足全部热负荷的需要。根据先达大酒店目前的现状，我们提出如下三种解决方案供用户选择：、 仍然采用地热水直接换热承担系统基本负荷（指初、末寒期），增设高温水源热泵对 87000 平方米的居民楼部分在中寒、严寒期进行调峰；酒店部分在中寒、严寒期仍采用直燃机组调峰供热，以解决系统目前冷热源不足的问题。同时该热泵还可以在夏季进行制冷，以节约直燃机组的运行成本。、 仍然采用地热水直接换热承担系统基本负荷（指初、末寒期），增设高温水源热泵对 87000 平方米的居民楼部分和酒店部分在中寒时期进行调峰，只有在严寒时期（大约 20 天左右）启动直燃机对酒店部
6、分调峰，以兼顾冷热源容量和运行费用的问题。同时该热泵还可以在夏季进行制冷，以更大程度地节约直燃机组的运行成本。、 同时解决冷热源容量不足问题以及目前直燃机组在冬季和夏季的高昂运行费用问题，全部取消直燃机组。在初、末寒期仍采用地热水直接换热承担系统基本负荷（初、末寒期），增设高温水源热泵在中寒和严寒期对整个系统进行调峰，充分利用地热尾水的温度，使最冷季节时的地热尾水温度降低到 30 度左右排放。3这三种情况在冬季的运行投入顺序示意如下（初末寒期总时间约 70 天，中寒期约40 天，严寒期约 20 天，共 130 天）： 由供热系统调节理论可以得到一系列调节曲线和运行转换数据（见后面第五部分：系统
7、调节），目前系统初、末寒期负荷为 5124KW（转换外温为零下一度）、中寒负荷为 6222KW（转换外温为零下 5 度）、严寒负荷为 7320KW（零下 5 度到零下 9 度）。下面对这三种方案分别进行分析计算。三、方案内容方案一、热量计算和设备容量估计：机组需要输出热量：5220-4047=1173KW从地热尾水中提取热量（机组 COP=3.5）：11733.52.5=838KW地热水温降：8381201.163=6即把 50地热尾水温度降低到 44。电负荷为 336KW。选择两台 QYHP-600 高温水源热泵，输出水温与水量与原供热系统匹配，就可以满足系统的负荷需要。同时还要增加的设备为
8、：板式换热器 一台新增或更换水泵 两台对系统的改造工程量不大。4该种方案的单台高温水源热泵夏季制冷能力为 520KW，两台共 1040KW，在夏季可以替代 1040KW 的直燃机负荷，最热季节制热机承担剩余的 1360KW 的冷量。图示如下：机房布置示意图如下：（A1000mm，建筑高度 4.2 米）方案二、热量计算和设备容量估计：机组需要输出热量：6222-4047=2175KW选择三台 QYHP-600 高温水源热泵，总供热量为 1800KW，虽然不能确保室温达到 18 度，但可以确保室温在 16 度以上，同样满足供热的舒适度标准。从地热尾水中提取热量（机组 COP=3.5）：18003.
9、52.5=1285KW地热水温降：12851201.163=9.2即把 50地热尾水温度降低到 41。电负荷为 514KW。同时还要增加的设备为：板式换热器 两台新增或更换水泵 两台对系统的改造工程量不大。该种方案的单台高温水源热泵夏季制冷能力为 520KW，三台共 1560KW，在夏季可以替代 1560KW 的直燃机负荷，最热季节直燃机承担剩余的 840KW 的冷量。图示如下：机房布置图：5（A800，B1000） 方案三、热量计算和设备容量估计：机组需要输出热量：1173+2100KW=3273KW须从地热尾水中提取热量（机组 COP=3.5）：32733.52.5=2337KW地热水温降
10、：23371201.163=16.8即把 50地热尾水温度降低到 33。电负荷为 935KW。选择两台 QYHP-600 高温水源热泵，和 QYHP-1000 高温水源热泵输出水温与水量与原供热系统匹配，就可以满足系统的负荷需要。同时还要增加的设备为：板式换热器 两台新增或更换水泵 四台撤掉直燃机组与系统的连接，用高温水源热泵机组来取代。在夏季，该种方案的四台高温水源热泵夏季制冷能力为 2760KW，足以满足夏季全部冷负荷的需求。图示如下：四、经济性分析1、 初投资对比表 方案一(万元)方案二（万元）6方案三（万元）热泵主机120热泵主机180热泵主机320其它设备24其它设备36其它设备58
11、工程改造107工程改造15工程改造20初投资合计154初投资合计231初投资合计398对于散热器采暖方式，可以采用如下的调控手段：表：质调节曲线：最佳调节曲线：分阶段变流量质调节曲线： 8风机盘管系统的调控手段如下：质调节曲线：（）、分三个阶段的量调节策略：分阶段变流量计算表调节曲线：假设以零下两度作为开启热泵或燃油吸收式机组的启动点，此时的总负荷为：1778+3867=5645KW,此时按照上面的计算，回水的温度大约在度左右，地热水能够输出的总热量应该可以达到 120*1.163*(79-43)=5024KW,可见还不能满足负荷要求，此时就需要再次提高调峰外温，例如提高到零下一度。六、方案特
12、点1、余热利用、经济节能采用高温水源热泵机组可直接回收利用低温地热水、地热尾水及其它各种温度在3060之间的中低品位余热资源，从根本上解决了此类余热资源不能被热泵机组直接回收利用的现状。机组制热工况出水温度可根据用户需求调节，最高出水温度可达 90，可满足不同用户的空调、供暖、制备生活热水的需求，低温地热水+高温水源热泵取代燃煤锅炉进行冬季供暖无须改造供暖末端及现有供暖管网，从而使现有资源得到了最合理的利用。能源利用率提高，投入 1KW 的电能可得到 4KW 的高品位热能，运行费用与常规方式相比更节约。2、绿色环保、效益显著采用地热水加高温水源热泵取代燃煤锅炉可取得很好的环保效应和经济效应，避
13、免了燃煤锅炉的废气、废渣对周围环境的污染，省掉了燃煤的运输费用、贮煤场地9费用、除尘费用、灰渣的运输处理费用等。同时解决了低温地热水或地热尾水排放后对环境造成的热污染的问题。3、一机多用，节约资金在该项目中，利用高温水源热泵提供冬季供暖的同时，还可提供夏季制冷，一机多用,从而避免了中央空调系统的重复投资,提高了设备的利用率。4、性能稳定、安全可*水源热泵运行自动化程度高，便于操控,运行人员少，无压力容器存在，安全性好。地下水温度稳定，水源热泵供热为连续供热温度恒定，人体的舒适感好。机组体积小，可灵活安置在任何地方，节约空间。 参考文献：供热系统运行调节与控制，石兆玉 清华大学出版社高温水源热泵
14、样本 北京清源世纪科技有限公司暖通空调常用数据手册2002 年 2 月第 2 版 中国建筑工业出版社 行费用比较方案一中，热泵作为调峰来用，运行时间大约是两个月左右，同时直燃机也需要启动时间为两个月，根据目前的甲方人员测算，大约每天直燃机花费 6000 元；根据供热系统的特点取连续运行的热指标为 32，大约热泵只承担 87000 平米中的 20000 平米热负荷。热泵的运行费用为：3220000246010003.50.42(大工业电价)11 万元；直燃机的运行费用为：600060=36 万元共 47 万元方案二中，热泵的运行费用为：25.620000246010003.50.42(大工业电价
15、)103030000246010003.50.4224 万元；直燃机的运行费用为：400020=8 万元共 32 万元方案三中，热泵的运行时间同样取为两个月，热泵共承担 5 万平米的调峰负荷。热泵的运行费用为：3250000246010003.50.42(大工业电价)27.5 万元分析表: 方案一方案二方案三初投资154 万元231 万元398 万元冬季运行费用47 万元32 万元27.5 万元其它11夏季可提供部分 43%的空调制冷负荷夏季可提供部分 65%的空调制冷负荷夏季可提供全部空调制冷负荷该种高温热泵机组的夏季出力与冬季出力基本相同。在夏季运行成本方面，电制冷每 KW 冷量的制取费用
16、约为 0.20.15 元之间，而采用直燃机制冷，每 KW 冷量的费用约为 0.29 元，可见至少可以节约运行费用 30%（以直燃机为基准），按照目前的开关水平来测算，全部采用电制冷比全部采用直燃机制冷年节约运行费用1520 万元，同时没有排烟等环保问题。五、系统调节室外温度曲线（来自国家气象资料）： 天津市采暖室外设计温度是9 度（不保证率为 50 个小时），当室外温度发生变化时，负荷也不是一成不变的，必须加以随动变化，才能确保节能，其负荷随室外温度的变化关系如下所示：可以看出，在每个采暖季的初末寒期，室外温度的平均值还比较高，高于 0 度的天数大约为 40 天；高于 2 度的天数大约为 30 天，当室外温度超过 5 度时，按照国家有关规定，就可以不必供热了。当室外温度达到 4以上时，负荷只有设计值的一半，充分说明能量调节具有很大的节约空间。
