地热热泵供暖技术DOC.docx
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地热热泵供暖技术DOC
第一章地热热泵供暖技术
2.
技术介绍
供暖系统介绍
2.1
工程概况
2..
2.2
资源条件简述
2.
2.3
设计方案简述
2.3.1地热井情况
2.3.2地热热泵供暖能力
2.3.3燃气锅炉调峰.....
2.
2.
3.
3.
.4.
可行性分析
3.2经济可行性
3.2.1
.4.
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
能耗情况*基本假设..节能量*....投资费用*投资回收期
4.
5.
5.
社会环境效益分析
■6.
4.1社会效益
6.
4.2环境效益
6.
参考资料
技术介绍
地热热泵供暖是集地热井的钻凿、地热水回灌、热能梯级利用、热泵对地热尾水进行热能回收等为一体的综合系统。
利用水源，通过少量的电能输入，采用热泵原理，实现低位热能向高位热能转移的技术。
3.1技术可行性
地热是人类的宝贵资源，只有最大限度利用地热，才能取得较高的经济效益。
为此，一般地热供热系统中，地热水除了直接或间接换热应用外，其低温尾水中的热量还可通过水源热泵将水温提高后再加以利用，实现地热水的梯级利用。
梯级利用的合理性直接影响到地热供热的经济性。
地热供热系统原理：
地热水经抽水泵提升后，经板式换热器换热，直接提供采暖用户，其低温尾水经水源热泵升温后再供给采暖用户；地热水经水处理后可直接提供用户洗浴。
1供暖系统介绍
1.1工程概况
本章调研的供暖系统为北苑家园地热热泵供暖系统。
如表1所示为该供暖系统基本情况。
表1.供热系统基本情况调研
项目
单位
数据
图片编号
名称
北苑家园
图片1
地址
亚运村北约3公里
总供暖面积
万m2
60
建筑物性质
住宅
换热介质
热水
地热井
眼
6
图片3
1.2资源条件简述
北苑地区由于有黄庄-高丽营断裂穿过，断裂两盘的热储层及其深度有较大差异。
经计算，该区热储层地热水总储量为3.7亿立方米，蕴涵热量8.75>1013kJ,年可开采地热水量为259万立方米，年可利用热量为5.29>1011kJo
断裂北西盘：
沙井6眼，井深2418米，每天出水量3000多吨，出水温度为
70C；
断裂南东盘：
京热94井，井深3610米，每天出水2000多吨，出水温度720。
1.3设计方案简述
北苑家园包括六区，建筑面积48万平方米，公建区32万平方米，均采用地热结合热泵负担基础负荷，燃气锅炉负担尖峰负荷。
生活热水由地热尾水，经处理后供给。
公建区夏季空调利用热泵结合冷却塔实现。
1.3.1地热井情况
北苑地区拟钻凿热井10眼，其中6眼为抽水井，出水量为2000m3/d，出水温度为70r。
地热水采用梯级利用，一级地热水67r，经一级板换换热，一级地热尾水温度为45r,二次水为供暖用循环水。
二级地热尾水一部分经水处理后作为生活热水，另一部分经二级板换，二次水为水源热泵的低温热源。
地热供
回灌井
地热井
热原理见图1所示。
图1地热供热原理图
1.3.2地热热泵供暖能力
经计算，选用水源热泵情况如表2所示。
表2.热泵基本情况调研
项目
单位
数据
图片编号
数量
台
26
图片4
单台制热量
kW
826.8
供水温度
r
55
回水温度
r
45
电功率
kW
239.5
1.3.3燃气锅炉调峰
燃气锅炉承担尖峰负荷为13.02MW，调峰范围为住宅及配套建筑，在原小区锅炉房增设一台15MW的天然气锅炉即可。
调峰方式：
一级、二级板换的二次水及热泵冷凝器循环水混合后作为采暖循环水，温度为55r，当基础负荷不能满足实际负荷时，由原燃气锅炉承担，通过板式换热器加热循环水不小于6or。
可行性分析
2.1
技术可行性
热泵技术已经是一项成熟技术，在使用中无问题。
2.2
经济可行性
2.2.1能耗情况*
2004年9月1日~2005年3月21日，总计试运行采暖面积为171745.8平方
米。
具体能耗情况如附表2所示。
表3所示为能耗汇总表。
表3.能耗汇总表
面积
（m2）
米暖能耗费用
（元）
单位面积费
用（元/m2）
热水能耗费
用（元）
单位面积费
用（元/m2）
2004~2005
171745.8
1030350.6
6
185085.1
1.1
注：
电价0.68元/kWh，燃气费用1.95RMB/m3自来水价6元/m3。
2.2.2基本假设
表4.计算中假设数据
天然气
天然气的低位发热值，
GJ/m3
Hgas
0.035
CO2排放系数
tonsCC2/GJ
CO2,gas
0.055
煤
煤低位热值
GJ/kg
Hcoal
0.022
含硫量
%
Scoal
1.0
SO2排放系数
kg/GJ
SO2,coal
0.909
CO2排放系数
tonsCC2/GJ
CO2,coal
0.095
烟尘排放系数
kg/GJ
Dcoal
0.300
2.2.3节能量*
如果同样的供暖面积使用燃气锅炉供暖，则能耗计算如表4所示。
表中单方能耗按照北京市统计的平均值计算。
表5.能耗比较表
项目
总电耗
单方电耗
（kWh）
（kWh/m2）
总水耗
（kg）
单方水耗
（kg/m2）
燃气耗量
（m3）
单方气耗
（m3/m2）
北京市平均能耗
580119.1
3.38
15266293.33
88.9
2747932.8
16
使用热泵能耗
837468
4.88
3082000
18
253757.6
1.48
3m
“er-Qgas=2747932.8-253757.6=2494175.2
3
m；
3
m;
3
m。
（1）燃气量比较
Qsav=Qa式中：
Qsav-节约燃气耗量，
Qgas-系统总耗气量，Qaver-平均耗气量，
⑵耗水量比较
Wsav=Wwat-Waver=15266.3-3082=12184.3t
式中：
Wsav-节约水量，t；
Wwat-系统总耗水量，t；Waver：
平均耗水量，t。
（3）耗电量比较：
Esav=Eele-Eaver=837468-580119.1=257348.9kWh
式中：
Esav-节约电量，kWh；
Eele-系统总耗电量，Eaver-平均耗电量，
（4）节约费用
A=QsavX1.95+Wsav>6-Esav
=2494175.2X95+12184.36-257348.9（X58=4761750.2元
kWh；
kWh。
%.68
224投资费用*
投资费用6000万，不包括二次管网建设、高压电力建设、末端建设等。
2.2.5投资回收期
回收期的含义应用该系统后，多支付的费用可在这个期限内，从少支付的费用中得到补偿。
回收期：
PB=Q/A
=60000000/4761750.2=12.6年
3社会环境效益分析
3.1社会效益
该技术没有任何负面社会影响。
它不但可以减少设备和管道散热损失，节省一次能源，而且能减小污染，改善供热质量。
3.2环境效益
北苑家园项目采取地热热泵供暖后，每个采暖季可替代燃煤5300吨，替代
天然气250万立方米。
（1）对于一个供热面积为17万m2的燃煤锅炉供暖系统，如使用地源热泵，其环境效益主要结果如下：
CO2减排量：
△CQ,coa=△QcoalXHcoalCQ2,coal
=5300000X0.022X0.095X10-3=11tons/年
SQ2减排量：
△S2,coa=AQcioalXHcoalXSQ2,coal
=5300000X0.022X0.909X10-3=105.9tons年
（2）对于一个供热面积为17万m2的燃气锅炉供暖系统，如使用地源热泵，其环境效益主要结果如下：
CQ2减排量：
△CQgas=AQgasXHgasXCQ2,gas
=2500000X0.035X0.055X10=4.8tons/年
4参考资料
《地源热泵工程技术指南》
注：
本文中所有带*号的数据为被调研单位提供的数据。
附表1北苑家园地源热泵技术调研相应部分数码照片
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