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水源热泵与未利用能

在全国的总能耗中，民生用采暖、空调耗能比例逐年增长。目前，采暖、空调存在能效低、恶化城市大气环境质量等问题，以低温、空调方式，具有耗能少，不污染利用方式，如水源热是一种较理想的采暖、空调方式，具有耗能少，不污染环境等优点，符合可持续发展的要求。中国工程院能源与矿业学部，东北电力集团总工黄其励院士提出了《关于城市小区热、电、冷三联供技术》咨询项目。通过实验论证了以热电厂冷却循环水、矿井水为热源的水源热泵采暖空调系统的可行性，经济性和节能性；提出了发展热、电、冷三联供的咨询报告。一、未利用能及利用方式《未利用能》指的是还没有利用的能，它不等同于余热、废热。表1为未利用能的分类。未利用大至分为自然类和城市基础设施（人工类），若按温度高未利用能的分类表1能源温度分类自然类地热中温-高温温泉中温河水、海水、湖水、地下水低温城市基础设施（人工类）清扫工厂、工业废弃物、下水污泥高温工场、发电厂低温-高温下水、变电站地下送电电缆、地下铁地下室、冷冻仓库、游泳池冰场、公共浴室低温低区分，可分为低温、中温和高温。低温指的是数℃～40℃接近环境温度的热源，可利用的能量是温差显热。中温是从数拾℃的燃烧气体等的热源，可利用发生蒸汽的潜热。图1表示低温热源的利用方式。民用设施上利用低温热能的方式大致分为，（a）热泵，（b)直接利用，采暖、生活热水需要40℃以上温度的热能，因此，必须采用热泵，除使用制冷机（或热泵）制冷之外，直接将冷水流过空气冷盘管也可实现制冷，此时，由于冷却盘管出日空气的温度为16~19℃，因此，可利用的最高温度为15一18℃，它比空调用冷水（5一7℃）高，其除湿能力较小，为了扩大低温热的利范围，在使用热泵的条件下，有时还必须投入补助能源。因此，评价其节能效果时，不仅要了解贮存热量的多少，还应符合热力学第二定律。图2表示直接或间接利用中温热进行采暖、生活热水的方式，制冷使用吸收式制冷机。利用中温热能时，贮热量直接和一次能的减少率相关，因此，仅用热量就进行评价。图3表示垃圾焚烧：热等的高温热能利用方式。即，首先利用高温高压蒸汽发电，然后，直接或间接地利用抽气或排气蒸汽进行采暖、行活热水和空调。地球环境问题，城市大气环境污染问题，能源供应不足问题等可持续发展促进了国家和各级政府关心、重视未利用能源的问题。随着经济发展和人民生活水平的提高，民用能源的需求量不断提高，大部分民用能源并不要求高温热源。这就为未利用能源的利用提供了机会。现在，未利用能源的利用是大家经常讨论的课题、国家的有关法律，如节能法都予以支持、鼓励。二、以电厂冷却循环水为热源的水源热泵采暖空调系统。1、水源热泵系统水源热泵是一个双管封闭的水系统，并联连接住宅建筑中每户的热泵机组，从而构成一个中央采暖和空调系统。这个水源热泵系统的理想正常运行温度（指热泵进水温度）为15℃到35℃之间。冬天，如果水源的水温低于15℃时，则必须由辅助和热器向系统加入热量，以维持水温达到最低温度15℃。反之在夏季，当水系统水温升达35℃以上时，多余的热量需要通过排热设施或冷却塔排放到室外。综上所述，水源热泵空调系统一般由开式冷却塔、换热器、双管封闭水系统、热泵、循环和补助热装置等组成。2。电力大厦采用水源热泵空调系统的有利条件及优越性大连发电总公司拟建电力住宅大厦，是由发电总厂、大连电业局、东电二公司和大连电力工业学校四家联合投资共建。占地面积约为2880平方米，距发电总厂约6oo米，地下两层，地上三十层（三层以下是公建，四层以上为住宅）。住宅总建筑面积44000平方米，公建8000平方米，地下部分2000平方米。①有利条件大连地区气象条件：冬季采暖室外计算温度一11℃，采暖期131天，采暖期室外平均温度一14℃。夏季室外空调计算温度28.5℃，空调期约为90天。电力住宅大厦室内气象条件：冬季，室内温度18℃，相对湿度40一50%；夏季，室内温度26℃，相对湿度60一70%。大连第一发电厂循环水温度统计值见表2。从表中可知，冬季以循环水出口水为热泵供水，夏季则以循环水人口为热泵供水一表2大连第一发电厂循环水温度统计值项目1月2月7月8月9月入口水温℃25.72527.631.729.1出口水温℃34.432.437.238.936.8由于大连发电总厂冷却循环水冬季（11月、12月、1月、2月）水温约25℃，热泵冬季运行时，可以用循环水作热源，水设辅助加热装置；夏季水温约为30℃，低于热泵机组要求的35℃，故夏季运行时，也可以不设冷却塔。②优越性A、可降低供热空调系统初投资。由于系统采用电厂冷凝循环水作为水源热泵的热源，水温在热泵系统需要的正常范围之内，与一般的水源热泵空调系统相比，可不设冷却塔和补助加热装置，初投资约降低10％。B、节约了采暖耗能节能的原因在两方面，一是冬季循环水温