重庆市地源热泵发展与应用后评估课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,GBUTtem,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,GBUTtem,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,GBUTtem,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,重庆市,2013,年地源热泵发展与应用后评估,丁 勇,重庆大学 教授,重庆市绿色建筑专业委员会 常务副秘书长,2013.8,主要内容,3,2,重庆市地源热泵建筑应用概况,1,地源热泵系统运行后评估,解决方法的研究,重庆市地源热泵建筑应用概况,2009,年，重庆市被,住建部和财政部确定为全国可再生能源建筑应用示范城市以来，积极推动项目建设，共组织,26,个项目,388,万平方米建筑开展了以水源热泵、土壤源热泵技术为主的工程应用,示范。,重庆市地源热泵发展进程,2010,年，重庆市巫溪、云阳两县成功申请全国可再生能源建筑应用农村地区县级示范，两县将结合自身优势，充分运用太阳能、江河水等特色资源，开展可再生能源建筑应用，预期分别建设,30,、,34,万平方米的可再生能源建筑应用示范工程。,2011,年至,2012,年期间，可再生能源建筑规模化应用面积达,180,万平方米，其中水源热泵系统建筑应用面积达到,120,万平方米，地源热泵系统建筑应用面积达到,30,万平方米,。,重庆市地源热泵发展进程,2013,年至,2015,年期间，可再生能源建筑规模化应用面积,将,达,270,万平方米，其中水源热泵系统建筑应用面积达到,180,万平方米，地源热泵系统建筑应用面积达到,50,万平方米,。,4,重庆市制定了一系列的发展规划、管理办法、地方标准以规范工程项目的设计及质量验收。重庆市,制定发布了重庆市可再生能源建筑应用示范项目管理办法和重庆市可再生能源建筑应用中长期规划，完成了地表水水源热泵系统设计标准等,多个,标准的编制工作,。,重庆市可再生能源建筑应用中长期发展规划,规划期分为十一五和,2020,年。,到,2010,年，浅层地能等可再生能源建筑应用面积占新建建筑面积达到,25%,以上；形成可再生能源建筑应用技术的法规、技术和标准体系等。到,2020,年，浅层地热能可再生能源建筑应用面积占新建建筑面积达到,50%,以上；形成产业链完整，达到国际化水平的可再生能源应用产业基地等。,重庆市可再生能源建筑应用示范项目管理办法,该办法主要对土壤源热泵、水源热泵和太阳能一体化示范项目申报流程、专项补助资金申请等方面做出了规范性要求。,地方标准管理促进,重庆市建筑节能“十二五”专项规划,重庆市建委于,2011,年,3,月发布，回顾总结“十一五”建设经验和教训的同时，提出了“十二五”建筑节能总目标：,实现新建,城镇建筑施工阶段建筑节能标准执行率达到,99,%,；,建立,发展低碳建筑评价,体系,；,新建,绿色建筑,1000,万,m,2,，,既有建筑节能改造,350,万,m,2,，,可再生能源,建筑应用,450,万,m,2,；采用,新型,节能墙体材料应用比例达到,65%,以上。,预计到“十二五”期末,，,重庆市,建筑,领域累计形成年节能,446,万吨标煤，减排当量,CO,2,1016,万吨的,能力,。,地表水水源热泵系统施工质量验收标准,DBJ50 -116-2010,2010,年由重庆市城乡建设委员会发布，标准对项目工程施工质量验收过程中水源热泵系统的取排水系统，换热系统安装，冷热源机房等进行了规范化要求。于,2011,年,3,月起实施，该标准为工程建设强制性标准。,地表水水源热泵系统设计,标准,DBJ50,-115-2010,2010,年由重庆市城乡建设委员会发布，标准对水源热泵系统的取水，水处理，排水，换热系统等进行了说明和要求。于,2011,年,3,月起实施，该标准为工程建设强制性标准。,地表水水源热泵系统适应性评估标准,DBJ50,-117-2010,2010,年由重庆市城乡建设委员会发布，标准对系统预评估及后评估的内容和方法进行了规范化要求。,于,2011,年,3,月起实施，该标准为工程建设强制性标准,。,地表水源热泵系统运行管理技术规程,DBJ50 -118-2010,2010,年由重庆市城乡建设委员会发布，标准对水源热泵系统运行管理，包括换热系统，主机以及建筑物供冷（热）系统运行管理做出了要求。于,2011,年,3,月起实施，该标准为工程建设强制性标准,。,瑞安重庆天地,开县人民医院,秀山锰都酒店,秀山人民医院迁建工程,彭水两江假日酒店,永川港联检大楼,合川华地酒店,南川区市民广场与商务中心,忠县人民医院迁扩建项目,永川区会议服务中心及司法综合办公大楼,国家示范项目,序号,项目名称,示范类型,示范面积（）,项目情况,1,瑞安重庆天地,水源热泵,54000,已完工准备验收资料,2,开县人民医院,水源热泵,38000,已验收,3,南江水文地质工程地址对集资楼,土壤源热泵,32300,已完工准备验收资料,4,重庆大剧院,水源热泵,82600,已验收,5,祁年,悦城,土壤源热泵,108943.32,已完工准备验收资料,6,涪陵,CBD,中央商务区集中供冷供热二期工程（日兴大厦、南门山商业街、金科酒店）,160800,目前正在进行取水船招标、配电系统设计等工作,合计,476643.32,10,城市级示范项目,序号,项目名称,示范类型,示范面积（）,项目情况,1,彭水自治县乌江明珠大酒店,水源热泵,11995.9,已验收,2,中国人民银行重庆营业管理部新建附属用房及其他特殊用房项目,土壤源热泵,6554,已验收,3,希尔顿体育度假中心体育设施房,A,湖水源,+,土壤源热泵,10000,已竣工并投入使用,4,涪陵,CBD,中央商务区（文化艺术中心、景观大道,A,区）,水源热泵,49168,已竣工，进入调试阶段,5,重庆市江北城,CBD,区域江水源热泵集中供冷供热项目二期工程,水源热泵,能源站已完成，进入调试阶段,6,万州清江,金水御景,水源热泵,302670.34,已竣工，进入调试阶段,7,国汇中心,太阳能光电,29197,已竣工，进入调试阶段,8,云阳县市民活动中心,水源热泵,13197,已竣工，进入调试阶段,9,后勤工程学院绿色建筑示范楼,土壤源热泵,11600,已验收,10,潼南县人民医院,土壤源热泵,28829.3,已竣工，进入调试阶段,11,城市级示范项目,序号,项目名称,示范类型,示范面积（）,项目情况,11,合川华地王朝大酒店,水源热泵,49053.42,已验收,12,秀山人民医院迁建工程,水源热泵,59142,机组安装阶段,13,涪陵,CBD,中央商务区（金科超高层、海怡天等）,水源热泵,153976,目前正在进行取水船招标、配电系统设计等工作。,14,重庆大学主教学楼节能改造工程,湖水源热泵,55155,已竣工，进入验收阶段,15,重庆大学农学院及生命科学研究院,复合式土壤源热泵,10493,已竣工，进入调试阶段,16,永川港联检大楼,水源热泵,14294.5,目前正在进行设备询价阶段,17,重庆市,CBD,总部文化创意经济区,水源热泵,800000,施工阶段,18,秀山锰都大酒店,河水,+,污水源热泵,11914,已验收,19,南温泉主题公园,温泉废水水源热泵,11148,已验收,20,重庆轨道交通大竹林车辆段综合楼,土壤源热泵,45485,已竣工，进入调试阶段,12,城市级示范项目,序号,项目名称,示范类型,示范面积（）,项目情况,21,南川区市民广场与商务中心,水源热泵,43000,设备安装前期准备工作,22,永川产业大厦,土壤源热泵,10188,施工阶段,23,永川区新城服务外包产业楼,土壤源热泵,98020,施工阶段,24,彭水两江假日酒店,水源热泵,34096,设计阶段,25,双桥区企业服务中心,水源热泵,33483,施工阶段,26,忠县人民医院迁扩建项目,土壤源热泵,+,冷却塔复合式,10634.7,设计阶段,27,永川区会议服务中心及司法综合办公大楼,土壤源热泵,42899,施工阶段,28,重庆盘溪水产品综合批发市场,水源热泵,82030.39,施工阶段,29,重庆市会议展览馆二期项目,地源热泵,22000,通过可研评审,合计,3510223.55,13,重庆市地源热泵项目增长迅速，在,2008,年，,2009,年的基础上翻了一番，,2012,年延续了,2010,年良好的发展态势，一方面是政策扶持的结果，一方面是越来越多的投资商认识了解到地源热泵系统的巨大节能潜力。,10,项,9,项,11,项,249,万,106,万,43,万,地源热泵系统运行后评估,通过验收的项目,开县人民医院（水源热泵）,彭水自治县乌江明珠大酒店（水源热泵）,重庆大剧院（水源热泵）,合川华地王朝大酒店（水源热泵）,秀山锰都大酒店（水源热泵）,南,温泉,主题,公园（水源热泵）,后勤工程,学院绿色建筑示范楼（土壤源热泵）,中国人民银行重庆营业管理部新建附属用房及其他特殊用房项目（土壤源泵）,测试时间：,2011,年,8,月,工程信息：,2007,年国家可再生能源建筑应用示范工程实施计划项目,，,空调面积,24247.8m,2,，空调设计冷负荷,2912.7kW,，设计热负荷,1117.2kW,。,某湖水源热泵项目,采用,紧邻,水库作为系统冷热源，系统采用分体式水源热泵机组，水库水容量常年维持在约,1622,万,m,3,范围内，水体表面积约,33000 m,2,，水体深度常年保持,5,7.5m,，水质较好。,17,系统原理图,工作原理：系统从水库取水经板式换热器与空调侧了冷却水换热，空调侧冷却水进入分水器至系统末端，末端机组工作制冷直接对末端降温。,系统能效,设计系统能效,比：,3.3,实测,系统能效,比：,2.3,水源,热泵系统运行时实测机组负荷率仅为,30%,。,系统能效,该水源热泵系统,夏季设计冷,负荷为,2912.7kW,，冷负荷指标为,120.1W/,，机组装机制冷量为,3318kW,实测制冷量平均为,1000kW,，最高不到,1800kW,，负荷率也仅为,41%,能效测评要求负荷率,80%,可行性分析中夏季,水体为,1830,。,实测,机组冷却水进水温度为,35,，出水温度为,37,，取水水温过高,。,设计取水温差,为,4,，实测温差为,2,，温差过小。,21,问题总结,后评估实测：,测试期间,系统,平均能效比为,2.59,，平均负荷率为,31%,，,第一天,8,：,0022,：,30,，,系统平均能效,比为,2.32,，平均负荷率为,26%,；,第二天,8,：,3017,：,00,，,系统能效比平均为,2.36,，平均负荷率为,28%,，,机组负荷率过低,机组,低负荷率,运行，原始设计负荷计算存在偏大的问题，导致机组选型偏大，导致机组,在全年周期内始终处于半负荷甚至低负荷运行工况，导致节能效果下降,。,问题总结,冷却水温过高,冷却水取水温度,35,，高于可行性分析中明确夏季水温的,1830, ，机组冷凝温度偏高，制冷能力下降，节能效果下降,。,冷却水温差过小,冷却水进出水温差仅有,2,，低于原工程设计温差,4,，低温差导致冷却水、冷冻水输送泵流量增大，进而能耗增大，导致节能,效果下降。,某水源热泵系统,测试时间：,2010,年,8,月,工程信息：,总,建筑面积,为,17963.45m,2,，中央空调系统,2008,年,7,月开始改造，改造将原有水冷螺杆制冷机组变更为螺杆水源热泵机组，直接从江水中获得冷热量实现冬季供热、夏季供冷，,而,春秋过渡季节，,则,采用梅江河水直接交换热量（即不开机组）实现供冷。,改造,于,2008,年,11,月竣工。,空调系统采用,制冷量,904.5kw,、制热量,926.9kw,的双机头水源热泵单螺杆机组一台。螺杆水源热泵机组运行状况根据负荷大小，分别采取单机头与双机头运行模式。检测期间水源热泵空调系统处于正常使用状态。,水源热泵主机夏季制冷能效比,主机平均能效比：,4.1,水源热泵系统夏季制冷能效比,系统整体平均能效比：,3.9,测试期间室内外温湿度,室外温湿度参数：,检测对象,平均值,最高值,最低值,室外温度（）,35.4,37.8,32.8,室外相对湿度（,%,）,49.9,60.2,39,检测结果,室外温度变化曲线,系统存在的一些问题,水源热泵能耗测试结果说明系统运行效果很好，但系统运行中仍然存在部分问题：,不同房间温差大,从室内空调温度汇总表中可以看出，室内各房间平均温度最高为,27.6,，最低为,22.9,，总体温度偏低。,压缩机卸载不及时,该酒店采用的是双机头螺杆式机组，单机头和双机头切换是根据冷冻水进回水温差自动调节的。测试过程中发现，由于系统自带温度测量装置老化等原因，制冷机自控存在问题，当末端负荷下降到单机头工况时，压缩机并不能按要求卸载。本来出于节能考虑的自控系统反而导致了能耗上升，机组整体性能下降。,某土壤源热泵项目,测试时间：,2010,年,8,月,工程信息：,该,土壤源热泵项目是,2009,年重庆市市级可再生能源示范工程项目，位于重庆市区，项目性质为办公综合楼，总建筑面积,13410.3m2,，共,7,层，地下,2,层，地上,5,层，建筑高度,19.8m,。项目采用地源热泵三联供空调系统，满足制冷、采暖和卫生热水需求。主机采用地源热泵机组，末端采用风机盘管加新风系统。经过对本建筑进行逐时负荷计算，夏季冷负荷为,713KW,，冬季热负荷为,313KW,。,27,测试参数及能效,该工程设计冷冻水温差为,45,，,实测冷冻水温差：,4,28,机组制冷量和功率,机组额定制冷量为,503.5kW,，实测制冷量平均为,350kW,实测机组平均负荷率：,70%,29,机组,COP,和系统,COP,系统能效平均为,3.19,机组平均能效为,4.00,测试时间,9,：,0017,：,00,测试期间机组温差维持在,45,。,机组制冷量维持在,350KW,左右，功率为,90kw,左右，该机组额定制冷量为,503.5kw,，负荷率维持在,70%,左右。,测试期间系统能效平均为,3.19,，机组平均能效为,4.00,。,埋管出水温度维持在,22,度左右，埋管进水温度维持在,28,度左右，进出水温差维持在,6,度左右。,该地源热泵系统能效比测试效果较为理想，其决定因素有以下几点：,问题总结,地埋管回水温度恒定,由于系统运行特点，地埋管所在片区土壤可以利用夜间和周末机组停机时间充分得以恢复，使得地热资源得以缓解，保证了机组运行时地埋管回水温度稳定。,空调机组负荷率较高,负荷率保持在,70%,左右的水平，并且机组持续运行，保证了机组的稳定性，从而使得机组,COP,水平较好。,某土壤源热泵工程,测试时间：,2013,年,1,月,工程信息：,位于重庆市北部新区，紧邻机场高速，占地面积,25610,，建筑面积约,3.6,万，有四栋建筑组成，建筑按功能划分为,3,类：,1,、,2,号楼为科研办公楼，,3,号楼为员工公寓及专家公寓，裙房设餐厅和物业配套，,4,号楼为具有国际练习场标准的羽毛球运动中心，内设有乒乓球室、健身房、水吧、桑拿等，该中心于,2009,年,3,月建成，总投资约,2,亿元。,32,机组能效与负荷率,机组额定,COP,为,4.19,实测结果机组,COP,为,3.5,系统设计,COP,为,2.86,，实测,结果,COP,为,2.3,机组,COP,平均水平保持在,3.0,左右，,机组频繁,启,停机，采用间歇运行形式，负荷率从,0-33%-66%-100%,变动,33,地埋管供回水温度,工程设计,冬季地埋管进水温度为,10.9,，出水温度为,13.9,。,实测结果显示地埋管进水温度为,12.3,，出水温度为,14,。,虽然采用机组间歇运行，但负荷率仍然小于设计状态,初始地温,原始地温与目前地温,目前地温,原始地温各个深度的温度分层现象不明显，保持在,20.0,。经冬季运行后，地温出现明显分层现象，地下,15m,深度的温度变化最大，温度降幅有,4,左右，地下,5m,深度温降,3,，地下,35m,处温降,1.5,，地下,50m,处温降,3,，地下平均温度水平保持在,16.5,，相较原始地温,20,，下降了,34,。,35,该地源热泵系统能效比偏低，其导致原因主要集中在技术层面和管理层面：,问题总结,系统运行状态不合理,地,源热泵系统在末端负荷偏小时，系统无法及时调节采用单台机组运行来达到减少机组开停机次数的需要，同时机组间歇运行时，循环泵恒定运行导致循环泵能耗比重增大，整体能效降低。,机组频繁启停,由于,负荷率的关系，,该,系统机组运行,23-30,分钟，停机,7-10,分钟，运行周期为,30-40,分钟，在启停机节点附近，机组,COP,在,0.1,左右，从一个运行周期看，,机组启动,，负荷率从,33%,到,66%,到,满负荷，,机组,COP,在机组停机前基本处于逐渐增大的趋势，未平稳就已停机，导致整体水平下降。,解决方法的研究,系统能效的影响因素耦合,动态负荷,环境参数,空气温度,冷却水的,状态,输送能效,系统主,机工况,冷水供,回水温度,蒸发器,工作状态,冷凝器,工作状态,输送水,泵工况,地表水,取水流量,主机能效,系统能效,性能曲线,系统监测参数,室内温湿度,热泵机组电耗,机组蒸发器侧进出水温度,机组蒸发器侧水流量、流速,机组冷凝器侧进出水温度,机组冷凝器侧水流量、流速,水源热泵取水泵功率、电耗,可再生能源建筑应用工程评价标准GB/T50801-2013,系统运行调节策略,室外空气温湿度,水源热泵取水流量,水源热泵取排水温度,末端冷冻水输送泵功率、电耗,土壤源热泵地埋管侧进出水温度,地埋管侧水流量,地埋管侧岩土温度,系统监测参数,室内温湿度,热泵机组电耗,机组蒸发器侧进出水温度,机组蒸发器侧水流量、流速,机组冷凝器侧进出水温度,机组冷凝器侧水流量、流速,水源热泵取水泵功率、电耗,谢 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