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    0　引言

    當今社會環(huán)境污染與能源危機已成為全人類必須面對并要加以解決的重大課題，在這種背景下，以環(huán)保和節(jié)能為主要特征的綠色建筑及相應的供暖空調(diào)系統(tǒng)應運而生，而水源熱泵技術正是滿足這些要求的比較有代表性的低耗能新型供暖空調(diào)技術。

    1　水源熱泵技術的國內(nèi)外發(fā)展狀況

   水源熱泵系統(tǒng)（WLHPS：Water Loop source Heat Pump System）國外又習慣稱作閉式環(huán)路水源熱泵系統(tǒng)。60年代開始在美國提出之后，經(jīng)過30年不斷改進和發(fā)展，技術日趨成熟，其產(chǎn)品已逐漸商品化，迄今已經(jīng)在北美建筑中應用了40多年[1]。進入70年代后，這項技術在日本的推廣應用很快。東芝、三菱電機、PMAC公司均有水源熱泵產(chǎn)品出售，東京、名古屋、橫濱等城市在70年代初就有很多采用閉式環(huán)路水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工程實例[2]，例如，東京鐮倉河岸大廈、平和東京大廈、名古屋大廈、新日建大廈等。自80年代以來，我國采用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的建筑也逐年增多。目前，在深圳，上海，北京以及一些中小城市均有工程實例，例如，北京天安大廈、上海錦江第四號樓、西安建國飯店、青島華僑飯店。深圳同貿(mào)大廈、惠州大酒店、泉州大酒店等均采用了閉式環(huán)路水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。特別是2008年奧運會將在北京舉行，為辦好本屆奧運會，北京市主管部門和科研部門全力合作，利用得天獨厚的地熱條件，充分發(fā)揮地熱溫泉的清潔能源優(yōu)勢和保健作用，相繼將一些先進的技術，如地熱尾水回灌、水源熱泵等應用到地熱供暖系統(tǒng)上，同時水源熱泵式中央空調(diào)已成為2008年北京奧運會指定選用的空調(diào)型式。水源熱泵在我國的推廣應用前景極其廣闊。

    2　水源熱泵技術的優(yōu)越性

   水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種可以利用地球表面淺層水源（如地下水、河流和湖泊），和人工再生水源（工業(yè)廢水、中水、地熱尾水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。水源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位熱能的轉(zhuǎn)移。將水體和地層蓄能作為冬、夏季的供暖熱源和空調(diào)冷源，即在冬季，把水體或地層中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來，釋放到水體和地層中去。

   水源熱泵只取水中的熱或冷而不消耗水，并且基本作到水體或地層蓄能的年平均能量平衡，不會造成任何污染。通常水源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。而鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70%~90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量，供用戶使用，因此水源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量。因此，近十幾年來，尤其是近五年來，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發(fā)展，中國的水源熱泵市場也日趨活躍，可以預計，該項技術將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調(diào)技術。

   對于水源熱泵的節(jié)能及運行效果，已有一些文章作了介紹，但它們通常只是對這種系統(tǒng)運行能耗的靜態(tài)分析。本文結合一個正在運行的工程實例，用實際數(shù)字對水源熱泵的節(jié)能及運行效果作進一步探討。

    3　新舊系統(tǒng)對比分析

   2002～2003年采暖期中，在勝利油田管理局和有關部門的支持下，濱南社區(qū)華濱物業(yè)管理公司海濱小區(qū)使用康特姆水源熱泵替代采暖鍋爐，2002年12月建成投產(chǎn)，現(xiàn)運行情況良好。

    3.1　工程相關背景及項目介紹

   近年來，隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，社會文明程度的不斷進步，人們的環(huán)保責任意識不斷加強。對采暖行業(yè)而言，人們不但需要高質(zhì)量的供暖，同時還對該行業(yè)在環(huán)保、節(jié)能和安全文明生產(chǎn)方面提出了更高的要求。社會的要求使得各種使用清潔能源的安全高效的供暖技術應運而生。濱南社區(qū)華濱物業(yè)管理公司海濱小區(qū)因為靠近濱南采油廠濱一站，有豐富的污水余熱資源，小區(qū)地處山東省濱州市和東營市的交界處，采暖面積約3.7萬m2，采暖管網(wǎng)最大距離800m。該小區(qū)原有一座采暖生活鍋爐房，有2t（蒸汽）、4t（熱水）鍋爐各一臺，一直以原油為燃料，油耗一直保持在700～750t/a的水平。安裝熱泵后表明：水源熱泵技術先進，機組集成度高，安裝方便；操作全自動化；經(jīng)濟性能良好；安全性能優(yōu)越；操作簡單，實用性強；對廢熱以及地熱豐富的單位、地區(qū)而言有很強的實用性，具有廣泛的推廣價值。

   該項目的熱源是利用濱南采油廠濱一站外輸?shù)?0～50℃的污水余熱，通過高效換熱裝置加熱系統(tǒng)熱媒清水，換熱后的熱媒清水溫度上升約10℃左右，然后利用康特姆熱泵將10℃的熱量提取應用于采暖。設計污水流量為80m3/h時，熱媒清水溫度要求在35℃左右，壓力保持在3kg以上。

    3.2　運行的經(jīng)濟性比較

   熱泵系統(tǒng)輸入功率是556kW，輸出功率為2224kW，總輸入、輸出功率的大小可自動調(diào)整。從運行情況看，在停用鍋爐的情況下，運行參數(shù)穩(wěn)定，換熱能力和系統(tǒng)出力完全符合設計要求。熱媒清水進出水溫度分別保持在30～40℃和20～32℃之間，主機做功時的溫差在8～12℃之間，系統(tǒng)運行時可保證出水溫度大于73℃（溫度可以設置）。實際耗電情況：2003年1月份零下15℃時，每天耗電量在11000kW?h電左右；其他時間耗電一般在7000～9000kW?h，電價按勝利油田結算價0.37元/kW?h計算，最冷時“燃料”成本為4 070元，一般情況下為2 590～3 330元；如果按照工業(yè)用電價格0.5元/kW?h計算，那么每天“燃料”成本在3 500～4 500元之間，由此可以推斷出水源熱泵系統(tǒng)單位面積運行成本約為0.10～0.13元，而在水源熱泵投產(chǎn)前使用的燃油鍋爐每天的燃料成本在10 800元左右。熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)自動化，無需人工操作，這樣大大節(jié)約了人員工資。熱泵供暖系統(tǒng)與原有的燃油鍋爐相比每個采暖季可以節(jié)省816 000元，與電鍋爐供暖系統(tǒng)相比每年可以節(jié)省1 653 360元。熱泵運行費用大大低于燃油鍋爐的成本，因此熱泵產(chǎn)品經(jīng)濟效益明顯。

    3.3　運行的安全及環(huán)保性

    使用水源熱泵系統(tǒng)時燃油鍋爐系統(tǒng)完全停用，大大降低了系統(tǒng)危險系數(shù)，使單位安全生產(chǎn)管理的壓力大為降低；環(huán)保方面，由于新系統(tǒng)只消耗二次能源，使得與純消耗一次能源的老系統(tǒng)相比幾乎沒有環(huán)境污染。無論是廢水、廢氣、固體廢棄物、噪聲還是其他環(huán)境污染物的產(chǎn)生量均大大降低，發(fā)生污染事故的可能性基本為零。

    3.4　操作與運行管理方面優(yōu)越性

    一段時間的運行實踐表明，該系統(tǒng)操作簡單，管理相對容易。實現(xiàn)了以下幾方面的自動控制功能：

    1）輸出功率自動調(diào)節(jié)及保護功能；

    2）污水壓力自動調(diào)節(jié)及保護功能；

    3）熱媒清水溫度、壓力自動調(diào)節(jié)及保護功能；

    4）系統(tǒng)進口精細過濾及自動排污功能；

    5）系統(tǒng)變頻自動補水。

    該系統(tǒng)實現(xiàn)較高程度的自動化后，只需一次設置好出水溫度，運行負荷的調(diào)整甚至運行全過程均無需操作人員干預。
對于管理人員而言，新系統(tǒng)的安全性、環(huán)保性、運行的穩(wěn)定性均有較大程度的提高。工作現(xiàn)場環(huán)境有了較大變化。相應的管理重點也發(fā)生了較大轉(zhuǎn)變，管理工作中以前的查找安全事故隱患，調(diào)整運行狀態(tài)至相對較為高效低耗的平臺上，杜絕環(huán)境污染事故等項工作基本上被現(xiàn)在的抓現(xiàn)場管理，提高操作人員綜合技術素質(zhì)的工作代替。管理難度大大降低，管理責任相對減輕，工作組躍過了較低層次階段，直接邁上了一個新的臺階。

    4　結論

    1）從工作原理即可得出，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)具有效率高、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點；同時，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成熟，在我國符合條件的地方，特別是有余熱、廢然可利用的地方應大力推廣該技術。

    2）通過對一個正在運行的工程實例的分析，表明水源熱泵空調(diào)供暖系統(tǒng)運行費用大大低于電鍋爐及燃油鍋爐供暖系統(tǒng)的成本，因此熱泵產(chǎn)品經(jīng)濟效益明顯。

    3）水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)廢水、廢氣、固體廢棄物的排放均較少，是真正的節(jié)能環(huán)保型空調(diào)；同時，其操作及運行管理也相對簡單。

    參考文獻

    1　徐偉，等譯，朗四維，校.地源熱泵工程技術指南.北京：建筑工業(yè)出版社，2001

    2　范存養(yǎng).熱泵空調(diào)及各種熱回收系統(tǒng)和空調(diào)節(jié)能措施.同濟大學科技情報站

    3　李先瑞，郎四維.熱泵的現(xiàn)狀與展望.建筑熱能通風空調(diào)，1999（3）

    4　丁衛(wèi)東，袁魯濱.水源熱泵技術在供熱空調(diào)工程中的應用.節(jié)能，2002（5）