某江水源热泵能源站现存问题及经济性分析

0 引言

社会的经济发展和人民生活水平的不断提高，目前建筑供热、供冷已成为老百姓普遍要求，如果继续沿用过去能源消费模式，当地能源消耗将日渐不堪重负，迫切需要研究开发适合长江中下游地区建筑冬季供热技术和设备。在我国，水源热泵能源利用技术

在一部分工程中已经运行并取得了良好的效益，如2008 年北京奥运会、重庆江北城CBD

。虽然水源热泵技术发展态势迅猛，但其应用管理过程中出现了各种新的问题

，亟待研究解决，以规范其应用管理。

图6为油箱增加不同面积的肋板后液压油的温度曲线。当增加了0.64 m2的肋板面积时，油液的热平衡温度为98.1 ℃。随着肋板表面积不断增加，油液温度越来越低，但散热效果的边际效应递减。即使肋板表面积增加到十倍，肋板表面积约等于油箱表面积，此时油液最终温度为94 ℃，说明只增加肋板面积无法将液压系统的温度降低到80 ℃。

本文通过分析能源站所遇到的问题和解决方案，为其他类似项目的能源站运行管理提供可操作可实现的宝贵经验。

1 项目概况

本项目为河水源热泵供冷供热供生活热水工程，主要建设为一座绿色能源站以及配套供能管网和取退水管网，进行集中供冷、供热和供生活热水。能源站规划供能面积为105 万m

，截至2020年底，项目供能面积共接入20.11 万m

，其中实际供能面积8.04万m

，现有用户具体供能区域情况见图1。其中供冷时间为每年的6 月至10 月，约为150 天；供热时间为每年的11 月中旬至第二年的3月份，约为135天。

能源站占地6亩，总建筑面积3 100 m

。其中，地上600 m

主要用于日常办公，地下2 500 m

为设备机房，主要放置热泵、水泵、蓄能等设备。

2 能源站水源热泵系统流程

1)供冷供热流程

冬季，干流河水经取水泵加压后送至能源站，经热泵蒸发器（最低设计进/出水温度为7.0 ℃/5.0 ℃，取水温度 10.0 ℃以上时，按 5.0 ℃温差运行）后，经排水管道排入支流河道。一次网回水（设计温度40.5 ℃）经循环水泵增压后进入热泵机组冷凝器侧升温至46.5 ℃，经一次网供至各三级泵房，经三级泵房直接供热或板换间接换热。

《绸缪》是一首新婚诗歌。 新婚的晚上，看到新人的美丽，如在梦境之中，不知如何是好。 值得注意的是，这是正规的婚姻，不是其他国风里大量反映的野合，所以乐而不放荡。

夏季，干流河水经取水泵加压后送至绿色能源站，经热泵冷凝器（设计进/出水温度为28.0℃/35.0 ℃）后，经排水管排入支流河道。一次网回水（设计温度13.0 ℃）经循环水泵增压后进入热泵机组蒸发器侧降温至5.0 ℃，经一次网供至各三级泵房，经三级泵房直接供热或板换间接换热，具体流程见图2。

2)集中生活热水供应流程

（3）增加冷却塔的数量进一步提高冷却能力。当夏季天气温度较高时，会存在河水温度可能超标的问题。当进口水温超过设计温度时，一方面会降低整个机组运行的效率，增加能耗；另一方面，也会对机组及设备的运行寿命有严重的影响。因此，河水取水时温度的控制及监测对整个机组效率有着重要影响。针对河水温度超标问题，能源站目前所设计的系统比较合理，当对外供冷量较大时，可增加冷却塔的数量，进而增加冷却量。

冬季，河水经取水泵加压后送至绿色能源站，经螺杆式全热回收热泵机组蒸发器（最低设计进/出水温度为 7.0 ℃/5.0 ℃，取水温度10.0 ℃以上时，按5.0 ℃温差运行）后，经排水管道排入河道。生活热水水箱中的水经过螺杆式全热回收热泵机组冷凝器（设计进出水温度55.0 ℃/60.0 ℃）后，经制热循环管道回至水箱，然后由加压水泵经热水一次网输送至各三级泵房分热水的水箱，由三级泵房内的分区增压循环热水泵输送至各用水点，能源站供热水流程见图4。

在选定的参数条件下，采集11次激光未剥蚀时的载气空白信号。以11次载气空白信号值的3倍标准偏差与基体元素信号值的比值计算得到各待测元素对应的检出限，公式见式(2)，结果见表3。

3 能源站现存问题

能源站在运行过程中主要遇到以下几个问题：

纳入标准:均为2型糖尿病患者；研究取得患者同意后实施；获得医院医学伦理委员会批准；均符合高血压诊断标准[2]。

一级水处理装置原设计方案是在取水的进水口前设置小于40目的斜板机械格栅，但在主干道与支流取水段的交汇处没有设置格栅，因而造成取水段位置附近出现了大量的生活垃圾，如塑料泡沫板、编织袋、塑料水瓶、树枝等漂浮物，如图5 所示。这些漂浮物的大量存在可能会随着取水泵运行时，在水流的作用下进入引水管渠或者附着在取水口斜板机械格栅处,最终导致在取水管道的取水口处大量堆积造成堵塞，使机组技术供水的水压降低、水量不足，不仅威胁机组运行性能而且影响水质和引水流量。

2)水质问题

机房内已经安装有循环水反冲洗功能的过滤装置，但是截至目前，反冲洗过滤装置尚未投入使用，未知该装置的排污能力能否满足水质要求。

同时能源站也要加强对取水口处生活垃圾的监测，定期对取水口构筑物、设备和相关系统的环境参数进行更新，识别并分析所有与环境相关的可能的始发事件，获取并验证在前期风险分析中所假定的环境数据，并对其进行趋势分析。同时加强对设备的维护管理和运行管理，始终确保拦污栅和机械格栅处于完好运行状态，并且认真做好取水口打捞杂物的形态和数量分析工作，以减少取水口堵塞的风险。

能源站所使用的热泵在夏季运行时经热泵冷凝器进/出水温度为 28.0 ℃/35.0 ℃，该地区最热月份其温度见图6。由图6可知，该地区在7月份存在河水温度可能超标的现象。类似项目的运行经验数据显示，河水温度超标会使整个机组运行的效率降低，并且增加能耗。为了解决此问题，能源站目前采用冷却塔作为夏季运行时的补充冷却，其设计方案可行，但是冷却量偏小。

4 解决方案

1)取水段设置拦污栅

针对取水口位置附近出现的大量塑料泡沫板、编织袋、塑料水瓶、树枝等生活垃圾，可在河流主干道与支流取水段的交汇处设置孔为8 cm的钢制拦污栅，对河水中体积较大的漂浮物进行拦截，钢制拦污栅设置位置见图7所示。

“301条款”设立的原因是美国意识到知识产权在本国经济发展和国际贸易竞争中发挥着重要作用，并认为1980年之后美国国际竞争力减弱、经济衰退是由知识产权没能在世界范围内得到保护导致的，进而导致在知识产权领域内产生不公平的贸易行为。

3)水温问题

2)针对水质问题，定期去污并做好监测

（2）定期检测循环水反冲洗功能的过滤装置的除污性能，分别对反冲洗功能的过滤装置在启动前/后的水质进行对比，当反冲洗过滤装置投运前/后水质均达到机组运行合格水质，则反冲洗过滤装置可停运；若反冲洗过滤装置停运后水质不合格，则反冲洗过滤装置必须运行。

当河水中藻类等生物大规模繁殖涌入时，如处理不及时将导致冷凝器产生大量污垢，如继续恶化可能导致取水量下降而影响整个机组运行。因此，制定此类情况下的应急措施是十分必要的。针对水质问题，可以采取以下应急措施：

（1）在取水源头方面，安排运行人员及时将取水口拦污栅等设备中的杂物去除。

1)取水段中存在大量漂浮物

河水经取水泵房的除砂、过滤等处理后，为防止蒸发器、冷凝器长时间运行产生污垢，影响机组换热效率和可靠性，能源站采用胶球清洗装置，水源侧蒸发器（或冷凝器）进行定期清洗。

夏季，生活热水箱中的水经过螺杆式全热回收热泵机组冷凝器（设计进/出水温度 55.0 ℃/60.0 ℃）后，经制热循环管道回至水箱，然后由加压水泵经热水一次网输送至各三级泵房分热水箱，由三级泵房内的分区增压循环热水泵输送至各用水点，流程见图3。

5 项目分析

能源站在 2020 年 11 月-2021 年 3 月的供暖季共消耗天然气 28.40 万 m

，所用费用 95.35 万元，假设天然气燃烧所释放的热量全部用能源站目前所使用的热泵进行替代，其方案是使用离心式水源热泵或螺杆式热泵替代燃气锅炉对水进行加热，分别按照冬季制热、冬季蓄热、冬季制热水三种工作场景进行运行，最终测算使用热泵替代燃气锅炉所消耗电量、节约能量及费用详见图8和图9。

经测算，项目使用离心式热泵、螺杆式热泵替代燃气锅炉进行制热或蓄热时，每年可节约费用分别约为40.27万元、31.89万元。螺杆式热泵替代燃气锅炉进行制热或蓄热时，每年可节约费用分别约为 34.72 万元、32.60 万元。当用户侧需要热水时，使用螺杆式热泵替代锅炉对水加热，每年可节约费用13.18万元。由此可见，在产生同等热量情况下，使用热泵替代燃气锅炉，经济性更好。

图5(a)、(b)分别是A组器件和B组器件在10 mA/cm2电流密度下的归一化电致发光光谱.从图中可知，A、B两组器件都有一个在474 nm的主峰，以及一个波长在496 nm的偏振峰，为Firpic的特征光谱，此外，没有观察到任何传输层材料和母体材料发光，说明激子复合区域主要位于发光区中且母体和客体材料之间实现了充分的能量转移.随着电子传输层厚度的增加，偏振峰的强度逐渐增强，以mCP为母体，B3PyPPM的厚度为55 nm的器件中，偏振峰的强度超过主峰，这是由于光学微腔效应引起的.具有发光层的发光薄膜结构可以用类似于Smith提出的用于描述法布里- 珀罗结构的透射率的方法来表达

按《中国成人超重和肥胖症预防控制指南》标准诊断中心性肥胖：男性腰围≥85 cm、女性腰围≥80 cm者为中心性肥胖。按照《中国成人血脂异常防治指南》标准诊断低高密度脂蛋白胆固醇血症：HDL-C＜1 mmol／L的个体判断为低高密度脂蛋白胆固醇血症。

1.5.1 色谱条件。色谱柱：Agilent C8(2.1 mm×100 mm，2.7 μm)；柱温40 ℃；进样量为10 μL，流动相：A为水溶液(含2 mmol/L甲酸铵和1‰甲酸)，B为乙腈溶液(含2 mmol/L甲酸铵和1‰甲酸)，采用等度洗脱方式，A/B=20/80(V/V)；流速350 μL/min。

6 结论

1）取水段中存在大量漂浮物。可在河流主干道与取水段之间设置多级钢制拦污栅进行拦截，以减少取水口堵塞的风险，提高水泵等设备的运行寿命。

2）定期去污并做好监测河水经取水泵房的除砂、过滤等处理后，对胶球清洗装置、水源侧蒸发器等进行定期清洗。

3）河水温度超标。当进口水温超过设计温度时，可增加冷却塔的数量，以增加冷却量。

对于性质1和性质2，第二学段教材的正文，没有明显地呈现其相关应用，第三学段主要将其应用于证明和计算相关问题．

4）能源站经济性。在同等供热量的条件下，使用热泵替代燃气锅炉进行供热，经济效益好，且社会效益显著；同时也有利于实现城市“节能减排”工作推进、贯彻国家排放标准要求、保护环境的需要。

[1]田慧峰.我国地表水水源热泵技术研究及应用现状[J].建筑热能通风空调，2014(3):25-29.

[2]吴明华.地表水源热泵在重庆地区的工程应用研究[D].重庆:重庆大学，2007.

[3]夏盛.重庆江北嘴CBD区域集中供冷供热项目能源站夏季运行优化研究及应用[J].重庆建筑，2020(6):55-57.

[4]李杨.辽阳市白塔区水源热泵应用管理存在问题及对策探析[J].地下水，2019(3):28-29.