某江水源熱泵能源站現存問題及經濟性分析

0 引言

社會的經濟發展和人民生活水平的不斷提高，目前建筑供熱、供冷已成為老百姓普遍要求，如果繼續沿用過去能源消費模式，當地能源消耗將日漸不堪重負，迫切需要研究開發適合長江中下游地區建筑冬季供熱技術和設備。在我國，水源熱泵能源利用技術

在一部分工程中已經運行并取得了良好的效益，如2008 年北京奧運會、重慶江北城CBD

。雖然水源熱泵技術發展態勢迅猛，但其應用管理過程中出現了各種新的問題

，亟待研究解決，以規范其應用管理。

圖6為油箱增加不同面積的肋板后液壓油的溫度曲線。當增加了0.64 m2的肋板面積時，油液的熱平衡溫度為98.1 ℃。隨著肋板表面積不斷增加，油液溫度越來越低，但散熱效果的邊際效應遞減。即使肋板表面積增加到十倍，肋板表面積約等于油箱表面積，此時油液最終溫度為94 ℃，說明只增加肋板面積無法將液壓系統的溫度降低到80 ℃。

本文通過分析能源站所遇到的問題和解決方案，為其他類似項目的能源站運行管理提供可操作可實現的寶貴經驗。

1 項目概況

本項目為河水源熱泵供冷供熱供生活熱水工程，主要建設為一座綠色能源站以及配套供能管網和取退水管網，進行集中供冷、供熱和供生活熱水。能源站規劃供能面積為105 萬m

，截至2020年底，項目供能面積共接入20.11 萬m

，其中實際供能面積8.04萬m

，現有用戶具體供能區域情況見圖1。其中供冷時間為每年的6 月至10 月，約為150 天；供熱時間為每年的11 月中旬至第二年的3月份，約為135天。

能源站占地6畝，總建筑面積3 100 m

。其中，地上600 m

主要用于日常辦公，地下2 500 m

為設備機房，主要放置熱泵、水泵、蓄能等設備。

2 能源站水源熱泵系統流程

1)供冷供熱流程

冬季，干流河水經取水泵加壓后送至能源站，經熱泵蒸發器（最低設計進/出水溫度為7.0 ℃/5.0 ℃，取水溫度 10.0 ℃以上時，按 5.0 ℃溫差運行）后，經排水管道排入支流河道。一次網回水（設計溫度40.5 ℃）經循環水泵增壓后進入熱泵機組冷凝器側升溫至46.5 ℃，經一次網供至各三級泵房，經三級泵房直接供熱或板換間接換熱。

《綢繆》是一首新婚詩歌。 新婚的晚上，看到新人的美麗，如在夢境之中，不知如何是好。 值得注意的是，這是正規的婚姻，不是其他國風里大量反映的野合，所以樂而不放蕩。

夏季，干流河水經取水泵加壓后送至綠色能源站，經熱泵冷凝器（設計進/出水溫度為28.0℃/35.0 ℃）后，經排水管排入支流河道。一次網回水（設計溫度13.0 ℃）經循環水泵增壓后進入熱泵機組蒸發器側降溫至5.0 ℃，經一次網供至各三級泵房，經三級泵房直接供熱或板換間接換熱，具體流程見圖2。

2)集中生活熱水供應流程

（3）增加冷卻塔的數量進一步提高冷卻能力。當夏季天氣溫度較高時，會存在河水溫度可能超標的問題。當進口水溫超過設計溫度時，一方面會降低整個機組運行的效率，增加能耗；另一方面，也會對機組及設備的運行壽命有嚴重的影響。因此，河水取水時溫度的控制及監測對整個機組效率有著重要影響。針對河水溫度超標問題，能源站目前所設計的系統比較合理，當對外供冷量較大時，可增加冷卻塔的數量，進而增加冷卻量。

冬季，河水經取水泵加壓后送至綠色能源站，經螺桿式全熱回收熱泵機組蒸發器（最低設計進/出水溫度為 7.0 ℃/5.0 ℃，取水溫度10.0 ℃以上時，按5.0 ℃溫差運行）后，經排水管道排入河道。生活熱水水箱中的水經過螺桿式全熱回收熱泵機組冷凝器（設計進出水溫度55.0 ℃/60.0 ℃）后，經制熱循環管道回至水箱，然后由加壓水泵經熱水一次網輸送至各三級泵房分熱水的水箱，由三級泵房內的分區增壓循環熱水泵輸送至各用水點，能源站供熱水流程見圖4。

在選定的參數條件下，采集11次激光未剝蝕時的載氣空白信號。以11次載氣空白信號值的3倍標準偏差與基體元素信號值的比值計算得到各待測元素對應的檢出限，公式見式(2)，結果見表3。

3 能源站現存問題

能源站在運行過程中主要遇到以下幾個問題：

納入標準:均為2型糖尿病患者；研究取得患者同意后實施；獲得醫院醫學倫理委員會批準；均符合高血壓診斷標準[2]。

一級水處理裝置原設計方案是在取水的進水口前設置小于40目的斜板機械格柵，但在主干道與支流取水段的交匯處沒有設置格柵，因而造成取水段位置附近出現了大量的生活垃圾，如塑料泡沫板、編織袋、塑料水瓶、樹枝等漂浮物，如圖5 所示。這些漂浮物的大量存在可能會隨著取水泵運行時，在水流的作用下進入引水管渠或者附著在取水口斜板機械格柵處,最終導致在取水管道的取水口處大量堆積造成堵塞，使機組技術供水的水壓降低、水量不足，不僅威脅機組運行性能而且影響水質和引水流量。

2)水質問題

機房內已經安裝有循環水反沖洗功能的過濾裝置，但是截至目前，反沖洗過濾裝置尚未投入使用，未知該裝置的排污能力能否滿足水質要求。

同時能源站也要加強對取水口處生活垃圾的監測，定期對取水口構筑物、設備和相關系統的環境參數進行更新，識別并分析所有與環境相關的可能的始發事件，獲取并驗證在前期風險分析中所假定的環境數據，并對其進行趨勢分析。同時加強對設備的維護管理和運行管理，始終確保攔污柵和機械格柵處于完好運行狀態，并且認真做好取水口打撈雜物的形態和數量分析工作，以減少取水口堵塞的風險。

能源站所使用的熱泵在夏季運行時經熱泵冷凝器進/出水溫度為 28.0 ℃/35.0 ℃，該地區最熱月份其溫度見圖6。由圖6可知，該地區在7月份存在河水溫度可能超標的現象。類似項目的運行經驗數據顯示，河水溫度超標會使整個機組運行的效率降低，并且增加能耗。為了解決此問題，能源站目前采用冷卻塔作為夏季運行時的補充冷卻，其設計方案可行，但是冷卻量偏小。

4 解決方案

1)取水段設置攔污柵

針對取水口位置附近出現的大量塑料泡沫板、編織袋、塑料水瓶、樹枝等生活垃圾，可在河流主干道與支流取水段的交匯處設置孔為8 cm的鋼制攔污柵，對河水中體積較大的漂浮物進行攔截，鋼制攔污柵設置位置見圖7所示。

“301條款”設立的原因是美國意識到知識產權在本國經濟發展和國際貿易競爭中發揮著重要作用，并認為1980年之后美國國際競爭力減弱、經濟衰退是由知識產權沒能在世界范圍內得到保護導致的，進而導致在知識產權領域內產生不公平的貿易行為。

3)水溫問題

2)針對水質問題，定期去污并做好監測

（2）定期檢測循環水反沖洗功能的過濾裝置的除污性能，分別對反沖洗功能的過濾裝置在啟動前/后的水質進行對比，當反沖洗過濾裝置投運前/后水質均達到機組運行合格水質，則反沖洗過濾裝置可停運；若反沖洗過濾裝置停運后水質不合格，則反沖洗過濾裝置必須運行。

當河水中藻類等生物大規模繁殖涌入時，如處理不及時將導致冷凝器產生大量污垢，如繼續惡化可能導致取水量下降而影響整個機組運行。因此，制定此類情況下的應急措施是十分必要的。針對水質問題，可以采取以下應急措施：

（1）在取水源頭方面，安排運行人員及時將取水口攔污柵等設備中的雜物去除。

1)取水段中存在大量漂浮物

河水經取水泵房的除砂、過濾等處理后，為防止蒸發器、冷凝器長時間運行產生污垢，影響機組換熱效率和可靠性，能源站采用膠球清洗裝置，水源側蒸發器（或冷凝器）進行定期清洗。

夏季，生活熱水箱中的水經過螺桿式全熱回收熱泵機組冷凝器（設計進/出水溫度 55.0 ℃/60.0 ℃）后，經制熱循環管道回至水箱，然后由加壓水泵經熱水一次網輸送至各三級泵房分熱水箱，由三級泵房內的分區增壓循環熱水泵輸送至各用水點，流程見圖3。

5 項目分析

能源站在 2020 年 11 月-2021 年 3 月的供暖季共消耗天然氣 28.40 萬 m

，所用費用 95.35 萬元，假設天然氣燃燒所釋放的熱量全部用能源站目前所使用的熱泵進行替代，其方案是使用離心式水源熱泵或螺桿式熱泵替代燃氣鍋爐對水進行加熱，分別按照冬季制熱、冬季蓄熱、冬季制熱水三種工作場景進行運行，最終測算使用熱泵替代燃氣鍋爐所消耗電量、節約能量及費用詳見圖8和圖9。

經測算，項目使用離心式熱泵、螺桿式熱泵替代燃氣鍋爐進行制熱或蓄熱時，每年可節約費用分別約為40.27萬元、31.89萬元。螺桿式熱泵替代燃氣鍋爐進行制熱或蓄熱時，每年可節約費用分別約為 34.72 萬元、32.60 萬元。當用戶側需要熱水時，使用螺桿式熱泵替代鍋爐對水加熱，每年可節約費用13.18萬元。由此可見，在產生同等熱量情況下，使用熱泵替代燃氣鍋爐，經濟性更好。

圖5(a)、(b)分別是A組器件和B組器件在10 mA/cm2電流密度下的歸一化電致發光光譜.從圖中可知，A、B兩組器件都有一個在474 nm的主峰，以及一個波長在496 nm的偏振峰，為Firpic的特征光譜，此外，沒有觀察到任何傳輸層材料和母體材料發光，說明激子復合區域主要位于發光區中且母體和客體材料之間實現了充分的能量轉移.隨著電子傳輸層厚度的增加，偏振峰的強度逐漸增強，以mCP為母體，B3PyPPM的厚度為55 nm的器件中，偏振峰的強度超過主峰，這是由于光學微腔效應引起的.具有發光層的發光薄膜結構可以用類似于Smith提出的用于描述法布里- 珀羅結構的透射率的方法來表達

按《中國成人超重和肥胖癥預防控制指南》標準診斷中心性肥胖：男性腰圍≥85 cm、女性腰圍≥80 cm者為中心性肥胖。按照《中國成人血脂異常防治指南》標準診斷低高密度脂蛋白膽固醇血癥：HDL-C＜1 mmol／L的個體判斷為低高密度脂蛋白膽固醇血癥。

1.5.1 色譜條件。色譜柱：Agilent C8(2.1 mm×100 mm，2.7 μm)；柱溫40 ℃；進樣量為10 μL，流動相：A為水溶液(含2 mmol/L甲酸銨和1‰甲酸)，B為乙腈溶液(含2 mmol/L甲酸銨和1‰甲酸)，采用等度洗脫方式，A/B=20/80(V/V)；流速350 μL/min。

6 結論

1）取水段中存在大量漂浮物。可在河流主干道與取水段之間設置多級鋼制攔污柵進行攔截，以減少取水口堵塞的風險，提高水泵等設備的運行壽命。

2）定期去污并做好監測河水經取水泵房的除砂、過濾等處理后，對膠球清洗裝置、水源側蒸發器等進行定期清洗。

3）河水溫度超標。當進口水溫超過設計溫度時，可增加冷卻塔的數量，以增加冷卻量。

對于性質1和性質2，第二學段教材的正文，沒有明顯地呈現其相關應用，第三學段主要將其應用于證明和計算相關問題．

4）能源站經濟性。在同等供熱量的條件下，使用熱泵替代燃氣鍋爐進行供熱，經濟效益好，且社會效益顯著；同時也有利于實現城市“節能減排”工作推進、貫徹國家排放標準要求、保護環境的需要。

[1]田慧峰.我國地表水水源熱泵技術研究及應用現狀[J].建筑熱能通風空調，2014(3):25-29.

[2]吳明華.地表水源熱泵在重慶地區的工程應用研究[D].重慶:重慶大學，2007.

[3]夏盛.重慶江北嘴CBD區域集中供冷供熱項目能源站夏季運行優化研究及應用[J].重慶建筑，2020(6):55-57.

[4]李楊.遼陽市白塔區水源熱泵應用管理存在問題及對策探析[J].地下水，2019(3):28-29.