地热能与水源热泵的联合开发应用.pdf

节雒经济 ，EnergyConservationEconomy 地热能与水源热泵的联合开发应用 王燕 付 苗 苗 (1．华北油田技术监督检验处；2．华北油 田供水供 电服务 中心) 摘要 华北油 田某供热 中心利用一眼中温地热井和水源热泵机组作为新建小区的供暖方 案 ，然而在 实际运行 中出现 了若干 问题导致运行不畅。经改造优化后 ，最终实现 了地热能利用 率 最大化 ，同时大幅度降低 了电能消耗 ，达到 了低碳 、绿 色供暖，这 为同类项 目的设计和 实施 提供 了借鉴经验 。 关键词 地热能 水源热泵 节能减排 绿 色低碳 D0I：10．3969／i．issn．2095-1493。2015．11．022 华北油 田某供热中心在2014年结束 由小型燃 器，热泵负责低 区供暖。系统配置了PLC系统 ，可 煤锅炉为矿 区集中供暖的现状。该供热中心有两眼 实现 自动化控制。 优质 自喷地热井 ，一采一灌 ，出 口温度 105oC，出 方案流程如图1所示 ，地热来水经过三通阀一 口压力0．30MPa，流量65m ／h。结合矿区新建小 区 支进入一级板式换热器 ，一级板式换热器一次侧出 面临采暖的契机 ，采用换热联合热泵进行地热能的 水 (设计 45℃)汇 同三通 阀另外一支地热来水一 梯级开发利用 ，满足 12×10m 新建小区的采 暖需 并进入二级板式换热器 ，地热水经二级板式换热器 求 ，同时为绿色低碳发展之路辅以绵薄路石之力 。 后 回水回灌地下 (设计 l5qC)，二次侧与热泵蒸发 器完成热量交换 。一级板式换热器为高区供暖，热 1 设计方案 泵则为低 区供暖。此设计充分提取地热潜能，设计 新建小区采暖面积 12×10m ，以高层建筑为 最终回灌温度是 15℃，既能满足当前小区采 暖的 主 ，除部分一楼商户外均为居 民住宅 ，末端采用地 热负荷又可充分保证水源热泵的实际COP处于较高 板采暖，分成高、低 区供暖。根据 当地气候条件和 值 ，有效降低水源热泵 电能消耗 。 设计规范t”，设计热负荷为45W／m ，供暖总热负荷 5400kW；现有地热井井水 出 口温度 105℃，考虑 管道输过程热损失 ，可利用的温度为 100℃，流量 为 65m ／h，地热利用后 的回灌温度需在 27℃以 下 。如果单纯利用直接换热作为最终的利用形式 ， 一 ：器蒸发热泵凝器冷L：；： 回灌温度最低为45℃左右 ，远满足不了小 区热负 荷要求 ，因此需要对地热能进行梯级利用 ，利用热 图1 小区供暖方案流程图 泵技术对45℃的低品位热能继续提取 ，以满足小 区热负荷需求 。 2 存在 的问题 经需求分析后 ，制定 出了对地热能进行梯级利 按照设计 ，项 目如期竣工并投运 ，但在应用中 用 的设计方案 ，采用换热加水源热泵的形式对地热 却发现了问题 ，导致热泵机组无法安全使用。 能深度利用 。首先地热水经过一级板式换热器 (负 1)热泵蒸发器冷冻水 (井水)人 口温度偏高 责高 区供暖)；一级换热后 的尾水进入二级板式换 存在安全隐患。为充分利用地热能 ，设计 了地热井 热器 ，二级板式换热器二次侧连接水源热泵蒸发 来水三通阀，目的是在满足一级板式换热器供热负 荷时将富余 的少量高温地热水直接 引入热泵蒸