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当利用深井地热水作为辅助热源的水源热泵系统

发布时间:2021-09-09 19:31:25 阅读: 来源:水环式真空泵厂家

利用深井地热水作为辅助热源的水源热泵系统节能分析

一、概述

深井地热水在世界上的广泛应用有很长的历史。美国西部的深井地热区,井深米左右,即可开凿出℃的地热水,从地下环境保护的角度来考虑,美国各州有不同的政策,但总的不主张使用开式系统,如果使用,严格要求同层回灌。法国的低焓能含水层热水热不温在50℃以上,井深由几百米至米不等,其应用实现了梯级利用,并且严格实行"对井"制,即一个生产井,一个回灌井。巴黎盆地的地下水位,20年来,基本上维持水位不降,是很了不起的成就。波兰持下含水层热储的水温为℃之间,并采用了多种利用技术。我国地热水供暖有较长历史的应必天津和塘沽地区,但其尾水温度较高,近几年来,天津采用先进技术,严格实行"对井"制,使地下水位逐渐回升。

北京是世界上为数不多的,有深井地热水资源的首都之一。过去30年来,共开凿了深井地热水井200口左右,130多口井在正常使用。由于多数地热井水温在℃之间,限于合理利用的温泉别墅。很少的几例用于地热直接供暖。1999年,在北京城南发现深度3800米处的88℃的地热水。申办2008年奥运会以来,北京有关部门进行了全面的物探,发现了三大块地热田,水温达℃,井深达3500米左右。北京的深井地热水位每年下降2米,从可持续发展的角度,考虑深井地热水的利用技术和回灌技术至关重要。 二、中试工程的建筑物及负荷特点

1、建筑特点:该楼为原有建筑物。办公和实验室部分为2000平方米的五层建筑,周围有与之相连的两层教室共10000平米。中间有20米高的玻璃拱顶中厅,周围八个外门,供疏散用。由于“烟窗效应”,冬季室外的冷风通过常开的东大门大量灌入室内,致使大厅温度6℃左右,周围五层房间的内墙变成了散热的外墙。加上各办公室单层的大玻璃窗有冷风渗透,还限于施工时的经济状况,外墙保温作了简化处理,致使冬季室温在13℃左右。

2、负荷特点:经计算冬季采暖设计负荷约为120W/m2。由于是办公楼,每日工作时间为8::00。夜间及周末或节假日,室温只需维持10℃。热负荷比冷热负荷小。三、中试工程系统设计方案考虑

1、回灌水温度和回灌水量的考虑:本校地热回灌井井深2000米,比生产井深400米。对于允许的回灌量,回灌温度,对热储的影响,需要相当作为世界领先的聚合物生产商长的时间实验认定。因此,一方面要尽量使用地热水的热能,维持到一定的尾水温度比如20℃以下峰值负荷时,可以尝试短时间到10℃左右,观察其长期影响。另一方面,在非峰值负荷时,也要减少抽取适合的分辨率有益于丈量的解析度地下的热水量,不使大量热水在较高温度下回灌,比如:尽量避免25℃以上的水温回灌。

2、对地热水利用率ξ的考虑:回灌温度直接影响到地热能的利用率。因为地热能的能量,目前是依地热水温度降至当地全年室外平均温度作为基准计算的。深层地热水的抽出不仅消耗潜水泵的能量,蕴藏着被污染的可能,还涉及未知的回灌井的工作状况。

3、对地热水直接利用级的考虑:本校共有地热生产井两口,生产井的水温均在52℃左右,两口井的出水量均大于或等于70m3/hr。52℃左右的地热水,经过板式换热器后,循环水可达50℃左右,直接利用级采用的是风机盘管机组,其消耗的功率,仅为循环水泵的功率。 要想了解更多实验机知识

4、对峰值负荷的考虑:由于北京的多数建筑,制冷负荷大于采暖负荷,可以以部分热泵兼作为峰值热负荷。区域锅炉房提供的热源,也可以做峰值热源用。

5、对使用热泵的考虑:选择水源侧能耐受进口水温(ESWT)为℃地热水的热泵,使之具有较高的热力循环COP值。按照ARI-320标准,水源热泵供热工况下,水源侧进口水温控为21℃,按照ARI-325标准为10℃及21℃。因此,一般厂家不提供能耐受ESWT为℃的热泵。选择了美国ClimateMaster Inc的GSW-120型水-水热泵。厂家建议使用中ESWT不超过35℃。后来运行证明性能良好,特性曲线由研究提供见图1,2,3,4。

图1 热泵COP与水源侧出水温LSWT(℃ )

图2 热泵COP与负荷侧出水温LSWT(℃ )

图3 深井地热水水源侧进水温与制热量关系(水源侧进水温=32、2℃,负荷侧流率1、69L/S)

图4 热泵水源侧水量与水温降关系四、中试工程使用的系统及仪表

综合以上考虑,本中试实验机上的夹具应能立即对准成1条线系统如图5所示。测试使用的仪器的不确定度:见表一直接测试参数和计算参数的不确定度 表一基本参数计算参数水温水温差空气温度水流量输入电功率

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