某江水源熱泵能源站現(xiàn)存問(wèn)題及經(jīng)濟(jì)性分析

0 引言

社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)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(xù)沿用過(guò)去能源消費(fèi)模式，當(dāng)?shù)啬茉聪膶⑷諠u不堪重負(fù)，迫切需要研究開(kāi)發(fā)適合長(zhǎng)江中下游地區(qū)建筑冬季供熱技術(shù)和設(shè)備。在我國(guó)，水源熱泵能源利用技術(shù)

在一部分工程中已經(jīng)運(yùn)行并取得了良好的效益，如2008 年北京奧運(yùn)會(huì)、重慶江北城CBD

。雖然水源熱泵技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)迅猛，但其應(yīng)用管理過(guò)程中出現(xiàn)了各種新的問(wèn)題

，亟待研究解決，以規(guī)范其應(yīng)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(dāng)增加了0.64 m2的肋板面積時(shí)，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(lái)越低，但散熱效果的邊際效應(yīng)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(shí)油液最終溫度為94 ℃，說(shuō)明只增加肋板面積無(wú)法將液壓系統(tǒng)的溫度降低到80 ℃。

本文通過(guò)分析能源站所遇到的問(wèn)題和解決方案，為其他類(lèi)似項(xiàng)目的能源站運(yùn)行管理提供可操作可實(shí)現(xiàn)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 項(xiàng)目概況

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

，截至2020年底，項(xiàng)目供能面積共接入20.11 萬(wàn)m

，其中實(shí)際供能面積8.04萬(wàn)m

，現(xiàn)有用戶具體供能區(qū)域情況見(jiàn)圖1。其中供冷時(shí)間為每年的6 月至10 月，約為150 天；供熱時(shí)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(shè)備機(jī)房，主要放置熱泵、水泵、蓄能等設(shè)備。

2 能源站水源熱泵系統(tǒng)流程

1)供冷供熱流程

冬季，干流河水經(jīng)取水泵加壓后送至能源站，經(jīng)熱泵蒸發(fā)器（最低設(shè)計(jì)進(jìn)/出水溫度為7.0 ℃/5.0 ℃，取水溫度 10.0 ℃以上時(shí)，按 5.0 ℃溫差運(yùn)行）后，經(jīng)排水管道排入支流河道。一次網(wǎng)回水（設(shè)計(jì)溫度40.5 ℃）經(jīng)循環(huán)水泵增壓后進(jìn)入熱泵機(jī)組冷凝器側(cè)升溫至46.5 ℃，經(jīng)一次網(wǎng)供至各三級(jí)泵房，經(jīng)三級(jí)泵房直接供熱或板換間接換熱。

《綢繆》是一首新婚詩(shī)歌。 新婚的晚上，看到新人的美麗，如在夢(mèng)境之中，不知如何是好。 值得注意的是，這是正規(guī)的婚姻，不是其他國(guó)風(fēng)里大量反映的野合，所以樂(lè)而不放蕩。

夏季，干流河水經(jīng)取水泵加壓后送至綠色能源站，經(jīng)熱泵冷凝器（設(shè)計(jì)進(jìn)/出水溫度為28.0℃/35.0 ℃）后，經(jīng)排水管排入支流河道。一次網(wǎng)回水（設(shè)計(jì)溫度13.0 ℃）經(jīng)循環(huán)水泵增壓后進(jìn)入熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)降溫至5.0 ℃，經(jīng)一次網(wǎng)供至各三級(jí)泵房，經(jīng)三級(jí)泵房直接供熱或板換間接換熱，具體流程見(jiàn)圖2。

2)集中生活熱水供應(yīng)流程

（3）增加冷卻塔的數(shù)量進(jìn)一步提高冷卻能力。當(dāng)夏季天氣溫度較高時(shí)，會(huì)存在河水溫度可能超標(biāo)的問(wèn)題。當(dāng)進(jìn)口水溫超過(guò)設(shè)計(jì)溫度時(shí)，一方面會(huì)降低整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的效率，增加能耗；另一方面，也會(huì)對(duì)機(jī)組及設(shè)備的運(yùn)行壽命有嚴(yán)重的影響。因此，河水取水時(shí)溫度的控制及監(jiān)測(cè)對(duì)整個(gè)機(jī)組效率有著重要影響。針對(duì)河水溫度超標(biāo)問(wèn)題，能源站目前所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)比較合理，當(dāng)對(duì)外供冷量較大時(shí)，可增加冷卻塔的數(shù)量，進(jìn)而增加冷卻量。

冬季，河水經(jīng)取水泵加壓后送至綠色能源站，經(jīng)螺桿式全熱回收熱泵機(jī)組蒸發(fā)器（最低設(shè)計(jì)進(jìn)/出水溫度為 7.0 ℃/5.0 ℃，取水溫度10.0 ℃以上時(shí)，按5.0 ℃溫差運(yùn)行）后，經(jīng)排水管道排入河道。生活熱水水箱中的水經(jīng)過(guò)螺桿式全熱回收熱泵機(jī)組冷凝器（設(shè)計(jì)進(jìn)出水溫度55.0 ℃/60.0 ℃）后，經(jīng)制熱循環(huán)管道回至水箱，然后由加壓水泵經(jīng)熱水一次網(wǎng)輸送至各三級(jí)泵房分熱水的水箱，由三級(jí)泵房?jī)?nèi)的分區(qū)增壓循環(huán)熱水泵輸送至各用水點(diǎn)，能源站供熱水流程見(jiàn)圖4。

在選定的參數(shù)條件下，采集11次激光未剝蝕時(shí)的載氣空白信號(hào)。以11次載氣空白信號(hào)值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差與基體元素信號(hào)值的比值計(jì)算得到各待測(cè)元素對(duì)應(yīng)的檢出限，公式見(jiàn)式(2)，結(jié)果見(jiàn)表3。

3 能源站現(xiàn)存問(wèn)題

能源站在運(yùn)行過(guò)程中主要遇到以下幾個(gè)問(wèn)題：

納入標(biāo)準(zhǔn):均為2型糖尿病患者；研究取得患者同意后實(shí)施；獲得醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)；均符合高血壓診斷標(biāo)準(zhǔn)[2]。

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

2)水質(zhì)問(wèn)題

機(jī)房?jī)?nèi)已經(jīng)安裝有循環(huán)水反沖洗功能的過(guò)濾裝置，但是截至目前，反沖洗過(guò)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(zhì)要求。

同時(shí)能源站也要加強(qiáng)對(duì)取水口處生活垃圾的監(jiān)測(cè)，定期對(duì)取水口構(gòu)筑物、設(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行更新，識(shí)別并分析所有與環(huán)境相關(guān)的可能的始發(fā)事件，獲取并驗(yàn)證在前期風(fēng)險(xiǎn)分析中所假定的環(huán)境數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行趨勢(shì)分析。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)管理和運(yùn)行管理，始終確保攔污柵和機(jī)械格柵處于完好運(yùn)行狀態(tài)，并且認(rèn)真做好取水口打撈雜物的形態(tài)和數(shù)量分析工作，以減少取水口堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。

能源站所使用的熱泵在夏季運(yùn)行時(shí)經(jīng)熱泵冷凝器進(jìn)/出水溫度為 28.0 ℃/35.0 ℃，該地區(qū)最熱月份其溫度見(jiàn)圖6。由圖6可知，該地區(qū)在7月份存在河水溫度可能超標(biāo)的現(xiàn)象。類(lèi)似項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，河水溫度超標(biāo)會(huì)使整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的效率降低，并且增加能耗。為了解決此問(wèn)題，能源站目前采用冷卻塔作為夏季運(yùn)行時(shí)的補(bǔ)充冷卻，其設(shè)計(jì)方案可行，但是冷卻量偏小。

4 解決方案

1)取水段設(shè)置攔污柵

針對(duì)取水口位置附近出現(xiàn)的大量塑料泡沫板、編織袋、塑料水瓶、樹(shù)枝等生活垃圾，可在河流主干道與支流取水段的交匯處設(shè)置孔為8 cm的鋼制攔污柵，對(duì)河水中體積較大的漂浮物進(jìn)行攔截，鋼制攔污柵設(shè)置位置見(jiàn)圖7所示。

“301條款”設(shè)立的原因是美國(guó)意識(shí)到知識(shí)產(chǎn)權(quán)在本國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)際貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮著重要作用，并認(rèn)為1980年之后美國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力減弱、經(jīng)濟(jì)衰退是由知識(shí)產(chǎn)權(quán)沒(méi)能在世界范圍內(nèi)得到保護(hù)導(dǎo)致的，進(jìn)而導(dǎo)致在知識(shí)產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生不公平的貿(mào)易行為。

3)水溫問(wèn)題

2)針對(duì)水質(zhì)問(wèn)題，定期去污并做好監(jiān)測(cè)

（2）定期檢測(cè)循環(huán)水反沖洗功能的過(guò)濾裝置的除污性能，分別對(duì)反沖洗功能的過(guò)濾裝置在啟動(dòng)前/后的水質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)反沖洗過(guò)濾裝置投運(yùn)前/后水質(zhì)均達(dá)到機(jī)組運(yùn)行合格水質(zhì)，則反沖洗過(guò)濾裝置可停運(yùn)；若反沖洗過(guò)濾裝置停運(yùn)后水質(zhì)不合格，則反沖洗過(guò)濾裝置必須運(yùn)行。

當(dāng)河水中藻類(lèi)等生物大規(guī)模繁殖涌入時(shí)，如處理不及時(shí)將導(dǎo)致冷凝器產(chǎn)生大量污垢，如繼續(xù)惡化可能導(dǎo)致取水量下降而影響整個(gè)機(jī)組運(yùn)行。因此，制定此類(lèi)情況下的應(yīng)急措施是十分必要的。針對(duì)水質(zhì)問(wèn)題，可以采取以下應(yīng)急措施：

（1）在取水源頭方面，安排運(yùn)行人員及時(shí)將取水口攔污柵等設(shè)備中的雜物去除。

1)取水段中存在大量漂浮物

河水經(jīng)取水泵房的除砂、過(guò)濾等處理后，為防止蒸發(fā)器、冷凝器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行產(chǎn)生污垢，影響機(jī)組換熱效率和可靠性，能源站采用膠球清洗裝置，水源側(cè)蒸發(fā)器（或冷凝器）進(jìn)行定期清洗。

夏季，生活熱水箱中的水經(jīng)過(guò)螺桿式全熱回收熱泵機(jī)組冷凝器（設(shè)計(jì)進(jìn)/出水溫度 55.0 ℃/60.0 ℃）后，經(jīng)制熱循環(huán)管道回至水箱，然后由加壓水泵經(jīng)熱水一次網(wǎng)輸送至各三級(jí)泵房分熱水箱，由三級(jí)泵房?jī)?nèi)的分區(qū)增壓循環(huán)熱水泵輸送至各用水點(diǎn)，流程見(jiàn)圖3。

5 項(xiàng)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(wàn) m

，所用費(fèi)用 95.35 萬(wàn)元，假設(shè)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(jìn)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?xì)忮仩t對(duì)水進(jìn)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(chǎng)景進(jìn)行運(yùn)行，最終測(cè)算使用熱泵替代燃?xì)忮仩t所消耗電量、節(jié)約能量及費(fèi)用詳見(jiàn)圖8和圖9。

經(jīng)測(cè)算，項(xiàng)目使用離心式熱泵、螺桿式熱泵替代燃?xì)忮仩t進(jìn)行制熱或蓄熱時(shí)，每年可節(jié)約費(fèi)用分別約為40.27萬(wàn)元、31.89萬(wàn)元。螺桿式熱泵替代燃?xì)忮仩t進(jìn)行制熱或蓄熱時(shí)，每年可節(jié)約費(fèi)用分別約為 34.72 萬(wàn)元、32.60 萬(wàn)元。當(dāng)用戶側(cè)需要熱水時(shí)，使用螺桿式熱泵替代鍋爐對(duì)水加熱，每年可節(jié)約費(fèi)用13.18萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，在產(chǎn)生同等熱量情況下，使用熱泵替代燃?xì)忮仩t，經(jīng)濟(jì)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(fā)光光譜.從圖中可知，A、B兩組器件都有一個(gè)在474 nm的主峰，以及一個(gè)波長(zhǎng)在496 nm的偏振峰，為Firpic的特征光譜，此外，沒(méi)有觀察到任何傳輸層材料和母體材料發(fā)光，說(shuō)明激子復(fù)合區(qū)域主要位于發(fā)光區(qū)中且母體和客體材料之間實(shí)現(xiàn)了充分的能量轉(zhuǎn)移.隨著電子傳輸層厚度的增加，偏振峰的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，以mCP為母體，B3PyPPM的厚度為55 nm的器件中，偏振峰的強(qiáng)度超過(guò)主峰，這是由于光學(xué)微腔效應(yīng)引起的.具有發(fā)光層的發(fā)光薄膜結(jié)構(gòu)可以用類(lèi)似于Smith提出的用于描述法布里- 珀羅結(jié)構(gòu)的透射率的方法來(lái)表達(dá)

按《中國(guó)成人超重和肥胖癥預(yù)防控制指南》標(biāo)準(zhǔn)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(guó)成人血脂異常防治指南》標(biāo)準(zhǔn)診斷低高密度脂蛋白膽固醇血癥：HDL-C＜1 mmol／L的個(gè)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(jìn)樣量為10 μL，流動(dòng)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(jié)論

1）取水段中存在大量漂浮物?？稍诤恿髦鞲傻琅c取水段之間設(shè)置多級(jí)鋼制攔污柵進(jìn)行攔截，以減少取水口堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，提高水泵等設(shè)備的運(yùn)行壽命。

2）定期去污并做好監(jiān)測(cè)河水經(jīng)取水泵房的除砂、過(guò)濾等處理后，對(duì)膠球清洗裝置、水源側(cè)蒸發(fā)器等進(jìn)行定期清洗。

3）河水溫度超標(biāo)。當(dāng)進(jìn)口水溫超過(guò)設(shè)計(jì)溫度時(shí)，可增加冷卻塔的數(shù)量，以增加冷卻量。

對(duì)于性質(zhì)1和性質(zhì)2，第二學(xué)段教材的正文，沒(méi)有明顯地呈現(xiàn)其相關(guān)應(yīng)用，第三學(xué)段主要將其應(yīng)用于證明和計(jì)算相關(guān)問(wèn)題．

4）能源站經(jīng)濟(jì)性。在同等供熱量的條件下，使用熱泵替代燃?xì)忮仩t進(jìn)行供熱，經(jīng)濟(jì)效益好，且社會(huì)效益顯著；同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)城市“節(jié)能減排”工作推進(jìn)、貫徹國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求、保護(hù)環(huán)境的需要。

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