改进地源热泵设备技术 节约运营成本

摘要：采用地源热泵技术取暖制冷与燃煤、燃气等方式相比，既环保又经济，因此近年来地源热泵技术在国内外被广泛采用。我公司所有职场场所均采用了地源热泵技术，但建设期间所建深水井较多，存在深水热量不能充分利用，造成浪费的现象。为进一步节能降耗，降低使用维修成本，我们就烟台北站地源热泵设备技术改造方案进行了大胆的设想和深入的调研，从现有地源热泵设备缺陷、方案选择以及成本分析上详细分析了地源热泵设备改造的可行性、必要性。

关键词：地源热泵技术改进节能成本

1 设备现状

烟台北站信号楼、列检楼、10KV配电所三处职场采用地源热泵制冷、取暖，机组水源分别由3眼深60米、直径1米的深水井提供，每眼深水井内安装1台7.5千瓦的潜水泵进行提水。自2006年投入使用至今已五年多，通过设备的长期运行，发现存在以下缺点：一是深水井内提出的地下水在热交换后的剩余能量不能再次利用，造成能量浪费现象；二是深水井、潜水泵等设备数量配置较多，造成换泵、深水井维修等各项成本较高，近几年统计，3眼深水井维修及换泵费用每年约为5万元；三是三处职场地源热泵使用的深水井一旦其中一眼井发生塌陷，其他两眼井不能提供水源，造成地源热泵设备无法运行，影响职场制冷、取暖现象；四是3个潜水泵使用电量较多，电费成本较高。据统计，3个潜水泵年消耗电费为12万元。

2 数据测试

为解决上述问题，我们对设备运行状态进行了大量的观察、测试、分析，并在保证设备安全运行的基础上，充分研究各种解决方案，以达到节能降耗的主要目的。为了得出准确数据，我们对3台机组的进出水温度在不同季节进行了多次测试，具体情况如下：

2.1 夏季：地源热泵机组需要进水温度为15～24℃。信号楼井水进入地源热泵机组平均温度为17℃，列检楼井水进入地源热泵机组平均温度为17.5℃，10KV配电所井水进入地源热泵机组平均温度为16.8℃。

2.2 冬季：地源热泵机组需要进水温度为6～15℃。信号楼井水进入地源热泵机组平均温度为15℃，列检楼井水进入地源热泵机组平均温度为14.5℃，10KV配电所井水进入地源热泵机组平均温度为15℃。

3 方案选择

为从根本上解决三处职场地源热泵设备存在的问题，本着满足职场正常制冷、取暖需要和节能降耗的目的，对三处职场的地源热泵机组进、出水进行串联，即信号楼地源热泵机组的出水做为列检楼地源热泵机组的进水，列检楼地源热泵机组的出水做为10KV配电所地源热泵机组的进水。从测试数据分析，水温既满足各机组正常运行需要，又达到了节能降耗的目的，具体数据分析如下：

3.1 夏季：信号楼井水进入地源热泵机组温度为17℃，排水温度为19℃；进入列检楼地源热泵机组温度为19℃，排水温度为21℃；进入10KV配电所地源热泵机组温度为21℃，排水温度为23℃。以上进水温度均满足各地源热泵机组进水温度15～24℃的标准。

3.2 冬季：信号楼井水进入地源热泵机组温度为15℃，排水温度为12℃；进入列检楼地源热泵机组温度为12℃，排水温度为9℃；进入10KV配电所地源热泵机组温度为9℃，排水温度为6℃。以上进水温度均满足各地源热泵机组冬季进水温度6～15℃的标准。

从以上地源热泵改造方案的进水温度可以看出：三处职场地源热泵的进水温度均满足机组正常运行需要，能够保证三处职场3200m2的正常制冷、取暖。同时又解决了现有运行方式的四大缺陷：一是深水井内提出的地下水在热交换后的剩余能量可以得到再次利用，充分提取了水源能量；二是只使用一眼深水井、一台潜水泵就可以满足三处职场环境的正常制冷、取暖，降低了换泵及深水井维修成本；三是在使用的深水井系统发生故障后，现有的另外两眼井可以提供水源，保证三处职场地源热泵设备继续正常运行；四是使用1台潜水泵的电量远远低于3个潜水泵的使用电量，大大降低了电费成本。

4 成本分析

4.1 现有方式的成本：据以往数据统计，3眼深水井维修及换泵费用每年约为5万元，3台潜水泵年消耗电费为12万元，合计消耗成本约17万元。

4.2 改造后方式的成本：因使用一眼深水井和一台潜水泵供三处职场的正常制冷、取暖，所以使用维修成本降低为改造前的1/3，即5.7万元左右。

由此可见，对三处职场地源热泵设备改造后，每年可节约使用维修成本约11.3万元。

5 结束语

通过对烟台北站信号楼、列检楼、10KV配电所三处职场地源热泵设备改造，不仅保证了夏季制冷、冬季取暖效果，而且使用设备数量少，运营成本低，同时为今后地源热泵技术的研究提供了基础。