地区铁路车站热泵应用情况分析及建议

地区铁路车站热泵应用情况分析及建议地区铁路车站热泵应用情况分析及建议 2013/09/30 1热泵技术11水源热泵系统及优缺点原理:水源热泵是利用地球表面水源，如井水、湖河水、污水、矿井疏干水等中低品位热能，采用热泵原理，通过输入少量高位电能，实现低位热能向高位热能转移的一种技术(见图3)。构成:水源热泵系统一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端散热系统三部分组成。其中，水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等，又分为单井和双井系统。优点:首先，水源热泵机组可利用的水源水体温度一般比环境空气温度高，能效比较高，最典型的项目如依附于热电厂运行的吸收式热泵，是效率较高一种热泵技术。其次，由于水的比热容大，因此水源热泵系统运行非常稳定。第三，常规项目下水源热泵投资相比较地源热泵投资较低。缺点:水源热泵对施工工艺的技术水平要求较高;对于地下水水源热泵，过度开采可能引发地下水资源浪费、水位下降和地面沉降等问题，地下水回灌过程中还可能引发二次污染。12空气源热泵系统及优缺点原理:空气源热泵主要是通过和室外空气进行热交换，将室外的低温空气能量回收，供室内采暖及人员的生活热水的一种热泵技术。构成:空气源热泵系统一般也由空气源系统、空气源热泵机房系统和末端系统三部分组成。现阶段在北方寒冷地区，为满足冬季采暖和热水需要，一般配置锅炉、太阳能等，必要时予以替代或补充。优点:首先，由于这种空气源热泵换热的媒介是空气，随处可得，应用不会受到地区限制;其次，工艺较水源、地源热泵系统简单，安装方便，投资相对较少。缺点:首先，空气源热泵效率对空气温度依赖程度较高，不如水源、地源稳定，在很冷或很热的环境中，它能发挥的作用与实际需要刚好相反;其次，在冬季室外空气温度很低(20)的时候效率降低迅速，仅比电加热稍好或相当，运行费用较高。13热泵方案综合比较对于晋陕蒙交界地区，冬季天气比较寒冷，最冷温度达到25，甚至更低，同时此区域多为山地，地质条件较为复杂。位于此区域的铁路车站多处于偏远地带，不具备大型集中供暖和制冷的条件，过去多采用小锅炉房满足采暖和热水要求，为响应节能减排政策，同时尽可能节省成本，近几年，以上区域尝试采用热泵技术，以替代小锅炉和高耗能的常规空调系统。针位该地区特点，对以上三种热泵技术和常规的燃煤锅炉+空调方案进行了分析对比(见表1)，比较边界条件如下:(1)项目为该地区某铁路车站办公楼，建筑面积10000m2，满足其采暖、制冷和热水需求;(2)夏制冷3个月，冬供暖6个月;(3)电费按06元/kWh;(4)煤价按600元/t，发热量按6000cal/kg;(5)厂区锅炉效率按70%;(6)生活热水量为50t/d，加热温度为1045;(7)值班人员工资按合同工计算;(8)如考虑采用EMC等模式，基建投资会有所增加。2某铁路公司热泵案例应用分析21地源热泵系统地源热泵目前主要用于铁路沿线新建站场，部分旧站场改造已开展前期工作，多布置在办公楼前广场、绿化带、停车场、堆煤场下方等，用于办公楼、公寓楼的采暖、制冷和生活热水，以替代燃煤锅炉或空调，在当地减排，从而达到节能目的。已投入运行的项目有十余个站场，现阶段设备运行总体可靠。选择地源热泵的原因一般是由于该地区环境温度较低，采用常规的空气源热泵满足不了冬季采暖需要，水源热泵又不具备水源条件，当采暖锅炉无法获批或出于节能减排需要时，主要考虑采用地源热泵系统。存在问题如下:(1)由于该地区地质较为复杂，打井成本较高，初期投资普遍较高。(2)该地区为严寒地区，冬季采暖期长，夏季制冷期短，导致冬季采暖时地下取热量大于夏季制冷时的地下排热量，因此当地埋管系统井间距较小时，易出现大地冷热不平衡现象。(3)部分项目由于施工、设计不规范，监管不严等问题，或项目未经正式验收，运行维护不到位，项目滴漏、堵塞严重，无法达到预期建设目的。22水源热泵系统水源热泵应用较少，原因是水源距铁路站场一般距离较远，管道敷设长，征地困难，投资过大，沿线热量损失偏大，节能环保及经济性较差，目前水源热泵没有被采用。水源热泵目前在该铁路公司尚无项目，常规需考虑以下问题:(1)地下水水源热泵可能存在回灌难的问题。(2)靠近污水厂的铁路车站有限，适用性受到了限制。23空气源热泵系统空气源热泵主要应用于铁路沿线站场的夏季制冷、过渡季采暖和非采暖季节制取生活热水，一般同时设置采暖(热水)锅炉、太阳能等，空气源热泵的作用是尽可能减少锅炉运行时间，尽可能提高节能减排效果。已正常投入运行的项目有3个:一个仅用于春、夏、秋季空调和制取热水，冬季由锅炉替代制热水，一个作为太阳能系统的补充制热水，另一个为试验项目，用于场站全年制取热水。存在问题如下:(1)冬季适应性较差，该公司空气源热泵项目主要用于夏季和过渡季制冷、制热水或配合太阳能做补充，尚无冬季采暖业绩。(2)冬季能效比较低，当温度达到20以下，为保证正常运行，宜采用低温空气源热泵技术，容量和运行费用大幅增加。该公司已投入使用的热泵项目对照情况。3结论和建议水源、地源、空气源热泵以及太阳能、锅炉等，都是很成熟的系统，针对晋陕蒙交界地区铁路车站，应结合当地条件，因地制宜，合理选择和组合热泵系统，也可与太阳能、锅炉系统灵活搭配，兼顾节能减排与经济适用性。建议采用以下原则:(1)有污水处理厂等水源的地方，宜结合投资等因素，优先考虑采用水源热泵的可行性。(2)在采暖锅炉无法批复、且无水源的地方，宜综合考虑铁路车站布置条件和地质因素等，可优先考虑地源热泵，必要时增加补热系统。(3)一是在水源热泵、地源热泵都无法适用时，可考虑采用空气源热泵系统;二是对于仅满足制热水需要且热水用量较小的项目，或能够获批采暖锅炉的地方(或已建)，宜在夏季和过渡季采用空气源热泵(或配合太阳能系统)用于制冷和制热水，冬季改用锅炉采暖和制热水。(4)不管采用哪种热泵技术，热泵项目都要特别注重项目建设的过程管理，从工艺设计、设备选型、施工质量和性能考核等全过程实行规范监管，确保达到设计指标，为移交用户和运行维护创造良好条件。作者：赵生光单位：神华集团有限责任公司 上一个文章： 双块式轨枕预制场构建技术探索下一个文章： 城际铁路连续梁转体牵引办法