水源热泵技术在油田建筑节能中的作用

2011-08-15于海萍大庆油田工程有限公司

石油石化节能 2011年2期

于海萍（大庆油田工程有限公司）

水源热泵技术在油田建筑节能中的作用

于海萍（大庆油田工程有限公司）

能源工业受到了来自经济发展和环境保护两方面的挑战，一方面，为了确保经济的高速发展，能源需求日益增加；另一方面，在能源开发和利用过程中一直存在环境问题。地下水源热泵技术是油田建筑空调系统既环保又节能的替代技术，水源热泵空调系统的效费比与传统供热（制冷）技术相比具有明显的优势，应用前景广阔。

能源水源热泵环保建筑节能

目前，油田日常室内环境温度调整的能源主要来自于油井伴生气和煤炭。冬季时，直接用油井伴生气和电厂余热取暖，夏季则利用油井伴生气或煤炭发电，之后使用分体式空调制冷。这种能源利用方式虽然就近利用了油井伴生气，具有一定的经济优势，但在节能和环保上相对落后。油井伴生气俗称“湿气”，含有一定量的SO2等酸性气体，油井伴生气的大量燃烧不但造成资源的浪费，而且也造成了环境的污染。丰富的水资源和水源热泵技术为解决室内环境温度的调控与资源和环境之间的矛盾提供了一条有效的技术途径。

1 技术优势

水源热泵技术就是以地下水作为冷热源，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑室内环境供热，在夏季热泵将其吸收到的建筑室内环境的热量向其排放，实现制冷效果。

水源热泵空调系统主要具有以下技术优势：

（1）水源热泵是利用地球水体为冷热源进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体包括地下水、地表部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射的能量，比目前人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接地接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对均衡。地表土壤和水体可以储存近乎无限的太阳能或地能，所以说，水源热泵技术的优势是利用了清洁的可再生的无限能源。

（2）水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12～22℃，水体温度比环境空气温度高，热泵的能效比也提高。而夏季水体为18～35℃，水体温度比环境空气温度低，制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式制冷系统，机组效率提高。据美国环保署（EPA）估计，设计安装良好的水源热泵，用户平均可以节约30%～40%的空调运行费用。

（3）水体的温度一年四季相对稳定，其波动范围远远小于空气温度的变动。水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性，不存在空气源热泵的冬季除霜等问题。

（4）水源热泵使用的是电能，电能本身为一种清洁的能源。所以节能设备本身的污染就小。设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比，减少30%以上，与电供暖相比，减少70%以上。

水源热泵空调技术与传统供热（冷）技术效果比较，见表1。

由表1中数据对比可以看出，水源热泵中央空调系统的效费比与传统供热（制冷）技术相比，具有明显的优势。

2 在油田建筑中的应用前景

大庆被称为“百湖之城”，拥有丰富的地下水资源。尽管在多年的油田开发过程中，对地下水资源保护重视程度不够，造成了一定的地下水位下降，但近年来由于加强地下水资源管理，先后取缔了非法地下水开采井100多口，同时大力开发利用地表水资源，先后关闭了齐家水源、喇嘛甸水源、让胡路水源，其他地下水源年开采量也在逐年减少，地下水位也在逐年上升。丰富的地下水资源为水源热泵空调系统的推广应用提供了稳定的冷热源。

原油开采过程中产生的大量污水含有大量余热，这些余热大部分随油田注水工艺注入地下，造成了大量的热能浪费。可以利用水源热泵技术对污水一次、二次沉降罐中污水余热进行回收，冬季为回收泵房、反洗滤间等供暖，在一定程度上可以达到节能的目的。