长江上游地区江水源热泵系统节能量对比分析

长江上游地区江水源热泵系统节能量对比分析

制冷与空调 Vol.24 No.2 第24卷第2期

2010年4月 Refrigeration and Air Conditioning Apr. 2010.91～94 文章编号：1671-6612（2010）02-091-04

第24卷第2期 邓斌等： ·91·

长江上游地区江水源热泵系统节能量对比分析

杨正武 闵晓丹 高庆龙

（中国建筑西南设计研究院有限公司 成都 610081）

【摘 要】 江水源热泵系统的应用受到地理位置的制约，取水系统能耗往往高于传统冷却塔系统能耗，与传

统的冷水机组+燃气热水锅炉相比较，采用江水源热泵系统是否具有节能性，还需根据不同系统综合考虑。针对具体工程项目,应用TRANSYS系统能耗分析软件，对比分析采用江水源热泵系统与传统冷水机组冷却塔系统能耗，得到江水源热泵系统的节能量大小。

【关键词】 能耗；模拟；江水源；节能量；效益；TRANSYS 中图分类号 TK7 文献标识码 B

comparative analysis on the energy saving amount of river water-source heat pump system at upper

stream of Yangtze River

Yang Zhengwu Min Xiaodan Gao Qinglong

（China Southwest Architectural Design & Research Institute (CSWADI), Chengdu, 610081）

【Abstract】 River Water Source Heat Pump System under the constraints of geographical location, energy consumption is often higher than conventional cooling tower system, compared With the traditional gas-fired hot water boiler chiller systems, Use of river water-source heat pump systems whether save energy, Comprehensive consideration of different systems must be in accordance. In this paper, for specific projects，Application TRANSYS consumption analysis software system，Comparative analysis of using river water-source heat pump system and traditional chiller cooling tower energy consumption，To be the size of the amount of energy saving.

【Keywords】 energy-consumption；Simulation；river water-source；amount of energy saving；Efficiency；TRANSYS

0 引言

我国长江流域水资源丰富，长江多年平均流量

为10930m3/s。近年来，随着水源热泵技术的日趋成熟与完善，利用江、河、湖库水作为空调系统冷热源越来越受到人们的关注，许多城市把其列为可再生能源利用的一种形式而制定了相应的补贴政策。水源热泵的冷热源温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，具有很好的能源利用价值。但江水源热泵系统的应用受到地理位置的制约，导致取水系统能耗往往高于传统冷却塔系统能耗，与传统的冷水机组+燃气热水锅炉相比较，采用江水源热泵系统是否具有节能性，还需根据不同系统综合考虑。

本文针对具体建筑，利用TRANSYS软件进行能耗模拟，分别计算出两种方案的全年运行能耗，比较采用江水源热泵系统与传统中央空调具有的节能量。为便于比较分析，将不同系统的能耗均折合为标准煤进行比较。

1 对比分析说明

本次能耗对比分析选取重庆主城区典型办公建筑，位于长江与嘉陵江汇合段下游，三峡大坝成

基金项目：国家“十一五”科技支撑计划课题（2007BAB21B03）资助 作者简介：杨正武（1982-），男，工程师，硕士。 收稿日期：2010-03-19

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·92· 制冷与空调 2010年

库夏季蓄水水位145，冬季蓄水水位175（均以黄海高程）。冷热源机房与长江水平距离50米，取水高程30米，不同方案的末端系统设置相同，在能耗模

拟中不做比较。图1、图2为采用DOE-2计算的建筑

物空调冷负荷。

图1

典型气象年综合逐时空调冷负荷曲线图

图2 设计日综合空调冷负荷逐时曲线图

1.1 常规冷热源系统

按照实际工程经验，分析空调负荷的构成，夏季采用四台离心式冷水机组供冷，冷却水系统采用开式循环系统，冷却塔选择逆流型。冬季采用三台常压间接型燃气热水机组制热，全年生活热水采用一台常压间接型燃气热水机组供给。空调冷水机组的能效比按EER值5.8选择，锅炉的额定热效率按90%选择。冷却塔与冷水机组一一对应，冷却水供回水温度按32/37℃设计。设计夏季冷冻水供回水温度为7/12℃；冬季空调热水供回水温度为60/50℃；常年供应的生活热水供水温度设计为60℃，控制容积式热水加热器水温55℃。空调冷冻水泵、热水泵、生活热水泵按其流量、扬程的不同分别设置。

夏季按末端负荷需求自动控制选择冷水机组投入运行的数量，自控方式以空调负荷为依据，测量负荷侧的流量和供、回水温差。冷冻水一次循环泵、冷却水泵、冷却塔的开启与冷水机组连锁运行。冷冻水二次循环泵采用定压差方式控制。冬季热水锅炉的启停与空调热水一次泵连锁运行，由热水锅炉的供水温度自动控制天然气供给管路上的电磁

阀，其二次泵的控制与夏季相同。 1.2 江水源热泵系统

江水源热泵系统冬季采用江水源热泵机组为建筑提供热量，夏季采用江水源热泵机组与江水源冷水机组联合供冷的方式。

根据选定的主机设备配置潜水泵，源水侧夏季按11℃温差设计，冬季按6℃温差设计。夏季按末端负荷需求自动控制选择江水源冷水机组与热泵机组投入运行的数量，优先开启江水源离心式冷水机组，不满足要求的前提下，开启热泵机组。

2 能耗分析

2.1 模型建立

利用TRNSYS软件进行能耗模拟，分别计算出两种方案的全年运行能耗。为便于比较分析，将不同系统的能耗均折合为标准煤进行比较。按照国家发改委《节能中长期专项规划》，我国电能折算成一次能源，每kW·h电能相当于0.360kg标准煤，每千克标准煤折合一次能为29271kJ；每立方米天然气折合一次能为36270kJ，相当于1.239千克标准煤。

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图3 TRANSYS夏季模型 图4 TRANSYS冬季模型

2.2 模拟结果统计

不同方案的冷热源系统能耗量统计如表1、表2所示。

表1 方案一：冷水机组+燃气锅炉系统耗能量

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

类别 冷水机组 冷却塔 冷却水泵 一次冷冻水泵 二次冷冻水泵 热水锅炉 一次热水泵 二次热水泵 卫生热水 合计

折合标煤（万kg） 合计标煤（万kg）

夏季 冬季

3

用电量（万kWh）用气量（万Nm）用电量（万kWh） 用气量（万Nm3）

175.5 —— —— —— 11.1 —— —— —— 52.6 —— —— —— 35.7 —— —— —— 20.1 —— —— —— —— —— 1.1 23.2 —— —— 1.3 —— —— —— 1.4 ——

0.4 4.1 0.6 7.1 295.4 4.1 4.4 30.3 106.3 5.1 1.6 37.5

150.5

表2 方案二：江水源热泵系统耗能量

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11

类别

江水源热泵机组 江水源冷水机组

潜水泵 一次冷冻水泵 二次冷冻水泵 一次热水泵 二次热水泵 卫生热水 合计

折合标煤（万Kg） 合计标煤（万Kg）

夏季 冬季

3

用电量（万kWh）用气量（万Nm）用电量（万kWh） 用气量（万Nm3）

13.8 —— 30.9 —— 151.0 —— 0 —— 37.3 —— 10.0 —— 24.0 —— 0 —— 20.1 —— 0 —— 5.8 —— 0 —— 2.6 —— 0 —— 11.1 —— 19.4 —— 265.7 —— 60.3 —— 95.7 —— 21.7 0.0

117.4

注：卫生热水的冬季能耗中包含过渡季节的能耗。

注：卫生热水的冬季能耗中包含过渡季节的能耗。

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3 节能效益分析

从表1、表2可见，采用冷水机组+燃气锅炉系统全年运行能耗折合标煤为150.5万Kg，采用江水源热泵系统全年运行能耗折合标煤为117.4万Kg，方案二相比于方案一，全年运行节省标煤33.1万Kg，全年运行能耗节约率为22.0%，主要原因是江水源热泵/冷水机组以长江水为排/吸热体，江水水温夏季在20～25℃之间，而常规空调系统冷水机组所用的冷却水是利用冷却塔将热量排放到空气中，冷却塔的效率与空气湿球温度息息相关，重庆市夏季湿球温度在20～30.2℃之间，变化范围较江水大，冷却塔出水温度大部分情况下是在27～33℃之间，高于江水温度。而冷却水温度低，主机的EER值高，运行能耗降低。在制热工况下，冬季长江水的温度为10～13℃，此时主机的COP仍可达到5.0

左右，因此方案二的能耗低于方案一。

电kW.h平均消耗0.36Kg标准煤，同时伴随产生的其

SO2为8.23 它污染物量分别为：CO2为1.17kg/kW·h，

灰质为56.71g/kW·h。g/kW·h，NO2为2.99g/kW·h，

由以上分析可以计算，方案二相比于方案一，全年运行节省标准煤331吨/年，减少CO2排放1075.8吨/年，减少SO2排放7567.0Kg/年，减少NO2排放2749.1Kg/年，减少灰渣排放52141.7Kg/年。

5 结论

本文对两种方案的比较是以重庆市主城区典型办公建筑为对象，三峡大坝蓄水成库后，长江上游全年水位变化基本确定，重庆市主城区建筑取水点高度确定，而建筑物离长江距离各不相同，导致输送系统能耗各不相同，江水取水侧采用“小流量，大温差”的方式可降低取水泵能耗。通过对全年运行能耗的比较，采用江水源热泵系统较传统的冷水机组+热水锅炉具有较大的节能优势。

参考文献：

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研究报告[M].北京:建筑工业出版社,2009.

图5 两种方案能耗对比

根据我国现阶段火力发电的统计平均水平，发

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分析，这对改善空调房间的热环境具有很好的参考[6] ISO7730:1994. Moderate thermal environments- 价值，节省了时间、人力、财力以及物力。 Determination of the PMV and PPD indices and

specification of the conditions for thermal comfort [S] .

参考文献：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/crj4.html