摘要：本文對高溫水源熱泵應(yīng)用于大港油田的案例進行了應(yīng)用分析，在經(jīng)濟性等多方面比替代方案具有巨大的優(yōu)勢。

　　一、項目概況

　　大港油田集團鉆井工程公司第一鉆井公司位于天津大港，現(xiàn)有地熱井一口，地熱水出水水溫為55℃，水量為25t/h，2003~2004年采暖季采用北京清源世紀科技公司生產(chǎn)的高溫水源熱泵一臺，總供熱面積為8500㎡，其中5500㎡為平房面積，辦公樓面積為3000㎡。在2003年之前，采用地熱水直接供熱的方式，供熱效果不佳;采用高溫水源熱泵后，經(jīng)過一個采暖季的實際運行，供熱效果良好，超過了原定設(shè)計要求。

　　二、負荷計算

　　經(jīng)查有關(guān)規(guī)范，該地區(qū)冬季采暖室外計算溫度為-9℃，室內(nèi)計算溫度為18℃。負荷指標辦公樓按照60W/㎡來計算;平房按照100W/㎡來計算。

　　辦公樓總供暖面積：F=3000㎡

　　辦公樓總熱負荷：Q=q×F=60×3000=180kW

　　平房總供暖面積：F=5500㎡

　　平房總熱負荷：Q=q×F=100×5500=550kW

　　三、現(xiàn)狀分析

　　大港油田集團鉆井工程公司第一鉆井公司總供熱面積為8500㎡，2003年采暖季以前采用地熱水直接供暖，地熱水直接供暖地熱水的可用溫降是有限的，按天津地區(qū)地熱供暖的經(jīng)驗，末端為散熱器片的供暖系統(tǒng)地熱水的最低排放溫度不宜低于35℃，按此計算地熱水供暖時可放出的熱量為：Q=25×(55-35)×1.163=582kw，與系統(tǒng)最大熱負荷730kw相比差了20%;實際供暖中因供暖用戶較分散，供暖的供、回水主管道均為室外架空敷設(shè)，熱損較大，同時系統(tǒng)多年來未做大的改動，存在漏水及較為嚴重的結(jié)垢現(xiàn)象，散熱效果不好，供熱系統(tǒng)不是按此低供、回水溫度運行工況設(shè)計的，散熱器的散熱面積不足，這些原因?qū)е鹿岵蛔氵_40%，供暖時室內(nèi)溫度多在12℃以下，嚴重影響了正常工作。

　　四、供暖方案

　　55℃地熱水首先通過原系統(tǒng)供給平房，盡可能釋放熱量后進入熱泵，經(jīng)板式換熱器與循環(huán)水進行熱量交換，進行完熱量交換的循環(huán)水進高溫水源熱泵機組經(jīng)熱量提升后，輸出75℃高溫熱水供給末端為散熱器片的3000㎡辦公樓供暖。地熱水供應(yīng)平房溫度降低后，進入、板換之前溫度降低至不足36℃。

　　辦公樓里共有118個房間，該公司的大多數(shù)職工在該樓內(nèi)辦公，對環(huán)境要求較高，平房部分夜間大多無人居住因而相對對供熱效果要求較低，所以，本項目的關(guān)鍵在于：在徹底解決辦公樓供暖問題的同時很好的改善平房系統(tǒng)的供熱效果。

　　改造方案的實施主要包括下列內(nèi)容：

　　1.將原供熱系統(tǒng)分成兩套系統(tǒng)，分別為辦公樓系統(tǒng)與平房供熱系統(tǒng)，原平房供熱系統(tǒng)沿用地熱水直接供暖的方式不變，重新敷設(shè)供、回水主管道，作好管道的外保溫，通過計算后增加平房供熱系統(tǒng)末端散熱器片的面積，全部地熱水首先為平房系統(tǒng)供熱，地熱水可放熱582kw，考慮管網(wǎng)熱損，基本能滿足550kw平房系統(tǒng)最大熱負荷的需求。

　　2.為防止地熱尾水對熱泵機組的蒸發(fā)器造成腐蝕，辦公室供熱系統(tǒng)設(shè)鈦合金板式換熱器，為平房系統(tǒng)供熱后的地熱尾水進入板換與熱泵蒸發(fā)器側(cè)的循環(huán)水進行熱量交換，經(jīng)熱泵機組的壓縮機作功在冷凝器放熱同時輸出75℃的高溫熱水為辦公室供暖，熱泵蒸發(fā)器側(cè)的循環(huán)水及辦公室供暖系統(tǒng)循環(huán)水均采用軟化水，避免了地熱水的腐蝕及熱泵機組、系統(tǒng)管網(wǎng)的結(jié)垢。

　　3.在辦公樓供暖系統(tǒng)中增設(shè)補水定壓系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng);

　　主要設(shè)備的電功率：

　　QYHP-220H高溫水源熱泵：66kW

　　循環(huán)水泵(一用一備)：1.5kW

　　熱源水循環(huán)泵(一用一備)：1.5kW

　　補水泵(一用一備)：1.1kW

　　實際工況驗算：

　　25t/h，55℃的地熱水經(jīng)過平房后，溫度降低至36℃后，釋放的能量為：

　　Q=582kW，考慮管網(wǎng)熱損，基本能滿足550kw平房系統(tǒng)最大熱負荷的需求。

　　QYHP-220H高溫水源熱泵機組在此設(shè)計工況下，實際制熱量為193kW，完全能夠滿足辦公樓在最冷天氣下的供暖需求。

　　五、經(jīng)濟性分析

　　根據(jù)一個采暖季的運行情況分析，高溫水源熱泵機組的工作情況良好，由于熱泵本身具有完備的自動控制功能，運行管理人員根據(jù)天氣情況，自行設(shè)定熱泵的出水溫度，使熱泵的平均COP得到了很大的提高，例如在天氣不太冷的情況下，將熱泵的出口溫度設(shè)定為55℃，此時熱泵的COP達到了5以上，節(jié)能性非常好。

　　在下面的計算中，我們考慮熱泵系統(tǒng)(已經(jīng)考慮水泵的耗電情況)的采暖季平均COP為3.8;電價：該項目電價采用大工業(yè)電價：0.45元/kW.h;供暖時間為120天/年

　　平均熱指標：考慮按照24小時不間斷供熱的平均熱指標為32w/㎡。

　　該項目的全年運行費用為(不考慮地熱水費)：32740

　　每平方米平均為：10.91元/㎡

　　如果不采用高溫水源熱泵，該地區(qū)將采用燃油鍋爐(取效率為90%)，則全年運行費用為：108336元，折合為單位供暖面積為：36.11元/㎡,運行費用是熱泵的330%。

　　采用高溫水源熱泵系統(tǒng)，在投資回報方面具有極佳的優(yōu)勢。

　　六、項目特點

　　1.余熱利用、經(jīng)濟節(jié)能

　　本項目充分利用了地熱尾水中的熱能，使一口井發(fā)揮了兩口井的用處，不僅滿足了供暖的需求，同時使地熱水的尾水溫度明顯降低，有利于油田對這些地熱水的進一步利用。

　　2.綠色環(huán)保、效益顯著

　　采用地熱水加高溫水源熱泵取代燃油鍋爐可取得很好的環(huán)保效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)，避免了燃油鍋爐對環(huán)境的污染。同時沒有安全問題。

　　3.優(yōu)化系統(tǒng)、節(jié)約泵耗

　　原方案是采用地熱水直供的方式，地熱水對系統(tǒng)存在這嚴重的腐蝕，據(jù)現(xiàn)場實際情況，大約只用了兩年，外網(wǎng)管道便全部蝕穿?，F(xiàn)在供暖系統(tǒng)中最重要的辦公樓系統(tǒng)改為間供，大大降低了供熱系統(tǒng)的檢修費用。同時，直供改間供，也會帶來水泵電耗的極大降低，該項目中的循環(huán)水泵電耗只要1.5kW。

　　4.重點突出，兼顧其余

　　經(jīng)改造后，不僅實現(xiàn)了辦公樓采暖的需要，原列為次要的平房部分的供暖問題也得到了很好的解決，優(yōu)化了工作環(huán)境，得到上全部職工的好評。

　　5.一機多用，節(jié)約資金

　　在該項目中，利用高溫水源熱泵提供冬季供暖的同時，還可提供夏季制冷，尚有100KW的制冷能力，可約為1000㎡普通建筑物實施夏季供冷，一機多用,從而避免了中央空調(diào)系統(tǒng)的重復(fù)投資,提高了設(shè)備的利用率。

　　6.性能穩(wěn)定、高度自控

　　高溫水源熱泵運行自動化程度高，便于操控,運行人員少，經(jīng)現(xiàn)場人員反映，只需設(shè)定好出水溫度，熱泵的壓縮機就會根據(jù)回水溫度自動的實現(xiàn)上載和下載，節(jié)能程度非常好。