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海水源热泵在中央空调与热水系统中的应用


        引言
    海水源是一项国家大力鼓励的环保节能型技术。它具有能效比高、经济、灵活的特点,而且具有供热、制冷、供应热水的功能。[2]我国的海水源热泵系统使用目前主要集中在沿海地带,可以充分利用当地海水资源。在本文中通过浙江省临海的一项商业中心项目,详细介绍了海水源热泵系统的经济效益以及节能环保作用。 
    1、工程实例 
    1.1工程概况 
    本案例选取某商业中心进行分析。某商业中心是一栋集商业、办公、酒店、娱乐于一体的综合楼。主楼23层,其中裙楼3层,南楼17层,北楼14层。地下建筑面积7500m2,地上建筑面积80000m2。主楼设有公寓350套,南楼设有公寓180套,北楼设有公寓100套,对于地上建筑要求设置全年的舒适性的空调。 
    1.2设计中参数使用 
    设计中主要涉及的参数包括室外主要的气象参数夏季计算中的干球温度、湿球温度,室内的空气计算参数夏季温度和冬季温度,生活热水温度50℃到55℃,日平均用水量一般为1000t/d。其中干球温度Td=33℃,湿球温度Tw=28.5℃。室内夏季气温T=23℃~25℃,夏季气温T=20℃~25℃。[3] 
    1.3空调冷热负荷估算 
    1.3.1空调冷热负荷 
    1.3.2计算热水负荷 
    整栋商业中心每天的热水需求量为1000t,温度53℃。根据公式(1)得热水负荷Q=1720KW 
    Q=CM△t       (1) 
    其中,C—水比热;M—供应的热水质量;△t—热水冷水之温差 
    1.3.3制冷设备的配置 
    选用7台40STD-E1630HDB螺杆式海水源热泵机组。空调系统的总热负荷为5550kw。单台40STD-E1630HDB的制热量为1963.4kw,采用3台机组能够满足冬季使用要求。 
    空调系统的总冷负荷为11200kw,单台40STD-E1630HDB的制冷量为1633.2kw,采用7台机组能够满足夏季使用要求。冷冻水的进出水温12℃/7℃,冷却用的海水进出水温分别为15℃/26℃,单台机组的热回收量是490kw,机组的热回收量为75%,7台机组在满负荷时刻回收2573kw。[4] 
    1.4采用海水源热泵中央空调的优点 
    海水源热泵中央空调具有以下优点:
    (1)节约能源。海水源属于可再生性能源,使用海水源可以大大节约能源;
    (2)节省土地资源。可以大大节省锅炉房、配套油库的占地;
    (3)保护环境。采用此方法多环境无污染;
    (4)节约水资源。利用海水,可以大大节省水资源的消耗;
    (5)大大节省资金。海水源热泵中央空调的运行成本只有传统的中央空调的60%左右。 
    1.5可行性分析 
    该系统由三部分构成,分别为主机系统、末端系统、水系统。本工程中采用的是满液式海水源中央空调系统。该系统以海水作为提取、存储能量的基本源体,然后凭借压缩机系统,耗费少量的电能,从而达到能量转换的目的,在转化过程中只提取海水中蕴藏的能量,不消耗海水质量,同时对海水无污染。该产品属于如今空调领域中能效值比较高的产品,费用也低于传统的采暖季供冷系统。 
    该商业中心处于浙江,浙江冬季气温一般在5℃,采用传统的方法不能满足业主采暖供冷需求。 
    该商业中心所处地区不宜打井,采用水源机组也不能满足要求。而且该地区海水资源丰富,利于海水源热泵空调系统的利用。 
    综上,采用海水源热泵空调系统是可行的。[5] 
    1.6经济性分析  
    1.6.1初期投资比较 
    海水源热泵空调系统初期投资额为1190万元,水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)初期投资额为1000万元。 
    1.6.2运行中的费用比较 
    (1)海水源热泵中央空调系统。海水源热泵中央空调系统冬季及夏季运行费用见表2 
    备注:表中取制冷天数为180天,供暖天数为120天,每天制冷和供暖均为18小时。电价按0.95元/kwh计算。 
    同理,计算出夏季用电估算费用为4600785元。热水运行费用按一年6个月计算,20.5%的时间在100%负荷耗电量为2551051.8kwh,79.5%的时间在75%负荷耗电量为1898364.6kwh,用电估算费用为2423499元。计算中取使用天数为180天,每天使用24小时,电价取0.95元/kwh计算。 
    (2)水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)。水冷螺杆式的冷水机组空调运行费用选用参数与海水源热泵系统相同,制冷天数为180天,供暖天数为120天,每天制冷和供暖均为18小时。油价按4元/kg计算。得到的耗油估算费用为3863617元,夏季用电估算费用为 5766087元,热水运行费用为7464280元 
    1.7综合评价 
    从海水源热泵中央空调系统与水冷螺杆式的冷水机组比较分析中,可以发现初期投资海水源热泵中央空调系统为1190万元,水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)为1000万元,运行期间海水源热泵中央空调系统冬季空调费用为2268486元,夏季空调费用为4600785元,热水系统费用为2423499元;水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)冬季空调费用为3863617元,夏季空调费用为5766087元,热水系统费用为7464280元。海水源热泵中央空调系统比水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)节约5901214元。总体上节约400多万元。证明了海水源热泵中央空调系统较水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)具有较好的经济效益,同时无污染,节能。 
    2、小结 
    通过对某商业中心实例分析可以发现,采用海水源热泵中央空调系统及热水系统具有较大的利润,能够使投资者的投资收益最大化。但是,此系统的应用受到地域限制,在前期的可行性论证中必须进行详细论证。
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