237基于渗滤取水方案的江水水源热泵系统的技术经济分析.docx

基于渗滤取水方案的江水水源热泵系统的技术经济分析重庆大学城市建设与环境工程学院李文王勇吴浩摘要本文通过对重庆地区某大型江水水源热泵系统的介绍重点分析了其取水方案——河床渗滤取水方案的可行性和独特性分析取水系统对江水源热泵系统的影响并提出取水系统在江水水源热泵系统中的重要性。简单分析了整个系统的初投资费用和运行费用并与常规的中央空调系统形式做比较得出大型的江水水源热泵系统虽然在初投资方面费用比较高但综合考虑仍然具有较好经济性可以达到良好的节能减排的目标值得在合适的条件下推广使用。关键词：江水水源热泵渗滤取水节能经济分析引言重庆市政府为了更好的开展节能减排工作在建筑行业提出了节能65％的目标。为了确保目标的实现政府不仅出台了一系列的政策、法规也同时开展了可再生能源建筑示范工程。在重庆地区因为水资源特别是江水资源丰富江水水源热泵系统作为可再生的、清洁的中央空调系统形式在这样的前提情况下有了更大的推广意义。本为将对重庆某酒店采用的江水水源热泵系统方案进行介绍、分析和评估并与常规冷水+热水锅炉空调系统方案比较从节能的效果分析江水水源热泵系统的可取性。1、技术分析1.1工程简介酒店由酒店标准客房、公共用房（会所）、商务办公、及其配套设备用房组成。建筑总面积为102628m2。地上39层建筑高度为148.6米属于超高层综合楼。酒店的总冷负荷约为12000KW；总热负荷约为6000KW。酒店地处江津长江段边为江水水源热泵系统取水提供了较为便利的条件。在水温、水质方面由文献⑴可知重庆市长江江水平均温度夏季一般为22～25℃；冬季一般为11～16℃左右。下图为作者所在课题组测试数据。图一：长江江津段水温测试数据由图（一）可知在夏季江水全天最高温度为24.1℃其全天波动温差不大于0.4℃；冬季江水全天最低温度为10.7℃其全天波动温差不大于0.2℃；可见江水水温可以很好的满足供冷、供暖季节的要求。长江江水矿化程度不高江水呈弱碱性但含沙量较高特别是夏季洪水期其含沙量远高于国家冷却水水质标准（GB50050-95）对水质含沙量的不大于5mg/l的要求⑴。除含沙量外江水的其它水质指标均能满足机组对水质的要求在实际运用中提倡直接利用江水减少江水的温度损失⑵。1.2取水方案设计江水水源热泵系统和常规中央空调系统相比由于使用江水作为冷热源故不需要冷却设置也不需单独设置热源设备。所以江水水源热泵系统其运行节能的效果很大程度的取决于取水方案的合理性。虽然在已有运行的地表水源热泵工程中有许多成功的取水方案。比如武当山丹江口水库水源热泵工程使用的浮船取水方式⑶湘潭市中心水源热泵工程使用人工湖从湘江引水的取水方式⑷。但对于具体工程可以适用什么样的取水方案可以达到怎样的效果还要从具体情况分析。下面结合本工程的实际情况分析其取水方案的设定。根据建筑夏季冷负荷按进出水温差为5℃计算夏季江水用水量可达到2700m3/h采用进出水温差为10℃时夏季江水用水量可减少至1400m3/h。本文分析数据均建立在温差为5℃的基础上采用大温差运行对节能更加有利应该在使用中加以推广。用传统的水厂水处理方式进行取水将消耗大量的土地和空间。综合考虑各方面因素本工程采用了天然河底滤床反向渗滤取水方案。其示意图如图二所示。图二：取水方案示意图该方案利用长江河床的卵石层作为天然过滤器通过渗透滤嘴在河底硐室内汇集江水各个硐室内汇集的江水通过江底集水隧道、导井送至竖井然后利用水泵直接抽往热泵机组使用。取水方案设计时还应该注意枯水季节水位与取水硐室集水量的关系确保取水水量可以满足冬季负荷所需的水量。所以该开式取水方案存在施工难度比较大初期投资比较高的难题。但结合本工程实际与其它取水方案相比有以下四种优点。水泵能耗低。一般情况下采用开式系统时取水水泵的扬程因需要克服进出口水位差造成的扬程损失但本工程因其地理位置的优势其竖井处取水位置比机组进水口位置的标高约高一米采用开式系统不仅避免了闭式系统中需要在江中铺设大体积的换热装置还可以避免取水水泵扬程过大的问题。⑵、除沙效率高本工程冷、热负荷比较大所以需要比较大的取水水量。从而需要有效的除沙装置。江水通过河床的卵石层过滤、渗透至酮室后水中含沙量将大幅度降低经简单处理后就可以直接进入机组避免使用沉淀池等占地面积大的除沙设备。⑶、环境影响小虽然取水工程较大但具体工程大都位于地下不仅节省了建筑周围空间也不会影响到长江航道。同时渗滤取水技术充分利用了天然河床砂砾石层的净化作用和河水对淤积层的自动更新不需药剂简化了取水工艺是一种生态取水技术。四川、重庆的渗滤取水工程实践证明这种取水技术具有很高的技术经济效益能大大降低净水成本提供优质水。⑷、水温稳定好如果江水经换热器换热后水温一般会损失2℃左右而江水经过简单处理后直接进入机组可以避免经换热器造成的热量或