多水源系统范文（精选8篇）
多水源系统 第1篇
在煤矿生产过程中, 往往有大量的矿井涌水从井底水仓不断排到地面, 矿井排水水温一年四季变化不大, 其中蕴含大量的低温热能。许多煤矿建设各类坑口电厂 (燃煤坑口电厂, 煤矸石、煤泥等各类资源综合利用电厂) , 采用凝汽式汽轮机组, 凝汽器冷却循环水温度一般在20～40 ℃, 通过冷却塔冷却, 热量直接散失到大气中去。
冀中能源股份公司章村矿矿井排水与坑口电厂冷却水废热资源丰富, 主要有:电厂冷却水量5 000 m3/h, 温度约30 ℃;矿井正常生产时, 4号矿井有400 m3/h的矿井水排至地面, 水温在22 ℃左右, 另有100 m3/h的清水排至地面, 水温在18 ℃左右;3号矿井有300 m3/h的矿井水排至地面, 水温在22～23 ℃, 主井有100 m3/h的清水排至地面, 水温在18 ℃左右;地面有1个100 m3/h的清水池, 水温在22 ℃左右, 这些废水资源中蕴含大量的低温热能未被利用。
目前, 章村矿使用由电厂产生的过热蒸汽为各建筑采暖、浴池洗浴热水、井口防冻提供热源, 矿区建筑的夏季制冷采用分体空调。其采暖制冷运行模式存在的问题主要有:电厂设备停机保养、检修, 冬季采暖、井口防冻、浴池热水无法保证;矿区冬季供热采暖、井口保温、浴池热水的热源采用热电厂的蒸汽, 增加了电厂锅炉煤炭的消耗, 煤炭燃烧产生CO2等有害气体, 造成环境污染;分体空调耗电量大, 空调舒适度较差。为解决上述问题, 章村矿决定运用水源热泵技术回收废水资源中的大量余热, 为煤矿生产、生活提供必需的冷热源。
热泵是一种以消耗少量电能为代价、将大量不能直接利用的低温热能变为有用的高温热能的装置。通过热泵技术回收矿区“废热”, 从而满足工业场地地面建筑采暖、井筒防冻及浴室热水的需求, 减少大气污染, 节能减排效果显著, 符合国家节能减排政策[1,2,3,4,5]。
2 废水余热资源提取方案
2.1 章村矿冷 (热) 负荷供需计算
根据建设方提供的资料, 该工程对工业场地及生活区需要的冷 (热) 负荷和煤矿现有余热资源进行了计算, 具体见表1。
kW
由表1可以看出, 煤矿现有废热资源能够提供的冷 (热) 源可以满足工业场地及生活区不同用途的冷热需求。
2.2 废热提取工艺流程
(1) 矿井水废热提取工艺流程。
矿井水排至地面后, 为了减少热量损失, 在矿井水进入污水处理厂前提取热能。由于矿井水中浊度高、悬浮物较多, 必须进行过滤后, 方能进入水源热泵机组进行热交换。
(2) 电厂水废热提取工艺流程。
在电厂冷却水上冷却塔之前, 直接使用从凝汽器中出来的冷却水。其优点:水温高, 机组运行效率高;可以充分利用电厂冷却水循环水泵压力, 进而减少热泵系统消耗的能量;减少电厂冷却水蒸发损失, 降低冷却塔负荷, 从而减少电厂冷却系统的水泵运行台数, 大大降低运行费用。
3 多水源废热回收热泵机组的运行
3.1 水源热泵工作原理
在夏季将建筑物中的热量转移到水源中, 由于水源温度低, 可以带走热量;在冬季则从水源中提取能量, 由热泵将空气或水作为制冷剂提升温度后送到建筑物中。水作为热泵制热、制冷过程的介质, 满足以下2个条件即可利用:①水温在7～30 ℃之间;②水量要充足。水源水可以是各种工业废水、生活用水、海水、江水、河水等[6,7,8]。
3.2 热泵机组选型
根据以上计算参数, 选择高温型水源热泵机组和低温热泵机组配合使用, 共选择5台高温机组、8台低温机组。
根据所选机组的参数, 可提供的总制热、制冷能力如下:①冬季热负荷为9 561 kW;②夏季冷负荷为2 900 kW。
系统的负荷分配:①空调和井口防冻系统, 共用5台KDRB-HE640机组。冬季, 井筒防冻供热负荷为2 202.9 kW, 空调热负荷为959.3 kW, 总热负荷为3 163.2 kW, 5台热泵机组可提供的热量为3 261 kW。夏季, 建筑空调冷负荷为2 552.6 kW, 5台热泵机组可提供的冷量为2 900 kW。②卫生热水系统, 共用3台KDRB-HE640低温热泵机组。机组供热量为1 920 kW, 大于热水负荷1 526 kW。
所选机组的总制热、制冷能力均大于建筑物的总冷、热负荷, 故所选机组完全满足要求。
3.3 废热资源水源热泵运行方案
该系统以电厂冷却水和矿井排水、水池清水等多水源作为热泵系统取热源, 热源温度可以在7～50 ℃之间变化, 系统采用高温热泵机组和低温热泵机组优化匹配, 可以输出70～80 ℃高温热水、40～55 ℃中温热水和7～12 ℃空调冷水。
通过现场调研, 针对该项目现场条件和冷热负荷分配, 系统运行如下:①高温水源热泵系统采用5台高温水源热泵, 冬季供生活区及工业场地的其他建筑在电厂检修期间的热维护性采暖, 在不使用时可作为低温水源热泵机组的备用机组。②低温水源热泵采暖/空调系统采用5台低温水源热泵为工业场地办公职工公寓、调度楼、职工浴室、3#井筒-1、4#井筒-1的采暖 (井筒保温) /空调和3#井筒-2、4#井筒-2、4#井筒-3的冬季保温。③低温水源热泵洗浴水加热系统采用3台低温水源热泵为浴室喷淋、浴池热水和浴池保温。建150 m3保温水箱2个, 水源热泵机组首先加热新建的热水蓄水箱, 由热水蓄水箱提供浴池加热及淋浴二路独立循环系统。④电厂检修时, 矿井水可满足5台高温热泵及8台低温水源热泵机组运行需要。
4 效益分析
4.1 经济效益
以18 450 m2建筑的采暖/空调、井筒防冻/2个井口空调及洗澡热水的运行费用为例, 进行经济效益分析。
采用蒸汽系统+分体空调系统, 年采暖/空调 (生活热水) +井筒防冻/空调运行费246.3万元 (不含工人工资及换热站维护费) , 电厂减少发电收益80.64万元, 共需326.94万元;采用水源热泵系统, 年运行费用为188.5万元。
通过分析可以看出, 水源热泵系统运行与蒸汽加分体空调系统相比, 每年节省费用138.44万元, 经济效益显著。
4.2 环境效益
热泵系统耗电总量统计见表2。
按标煤低位发热量29.271 kJ/kg计算, 热泵系统耗电折合标煤401.30 t;原系统消耗标煤4 896.0 t, 则利用水源热泵技术回收废水余热资源可实现年减少煤炭耗量4 494.7 t, SO2减排量146.88 t, CO2减排量12 729.6 t, 节能减排效益显著。
5 结论
(1) 通过该项目的应用研究, 开发了电厂冷却水、矿井水、水池水多水源热泵系统。提出的高温热泵机组和普通低温热泵机组优化组合运行方案, 既可以为冬季供暖、井筒防冻及洗浴热水提供热源, 又能为夏季空调提供冷源。
(2) 研制的高温型水源热泵机组, 能够适合电厂冷却水20～50 ℃的温度变化范围, 机组输出水温为70～80 ℃, 满足了原有散热器的供暖需求。
(3) 应用热泵技术回收矿井排水和电厂冷却水废热资源, 开创了供暖 (空调) 新技术途径, 系统运行可靠, 运行费用低, 维护简单, 且每年可减少煤炭消耗, 减少CO2、SO2排放, 同时节约运行费用, 符合国家节能减排政策, 有十分广泛的推广前景。
摘要：针对冀中能源股份公司章村矿矿井排水与坑口电厂冷却水废热资源丰富的实际情况, 开发了电厂冷却水、矿井水、水池水多水源热泵系统。提出了高温热泵机组和普通低温热泵机组优化组合运行技术方案, 该方案的实施, 既可以为冬季供暖、井筒防冻及洗浴热水提供热源, 同时又能为夏季空调提供冷源。系统运行可靠, 维护简单, 运行费用低, 并可减少煤炭消耗, 降低CO2和SO2的排放量, 符合国家节能减排政策。
关键词：多水源热泵,废热回收,节能减排
参考文献
[1]刘卫华, 高秀峰.热泵的应用现状与发展[J].流体机械, 1998 (3) :56-59.
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[4]G.Lorentzen, 桂芝藩.通过 (火用) 分析来改进热泵[J].制冷, 1988 (4) :75-76.
[5]黄胜春, 张文辉.热泵技术的应用现状及其发展[J].冶金丛刊, 2003 (3) :11-13.
[6]薛志方, 朱秋兰, 卢苇, 等.采用中高温工质HTR02的水源热泵机组的性能试验[J].流体机械, 2005 (9) :35-38.
[7]史琳, 昝成.中高温热泵工质的研究方法及性能分析[J].中国科学, 2009 (4) :603-608.
中民酒店水源热泵系统考察报告 第2篇
近年来国内对水源热泵系统的应用日益广泛，我院设计的中民酒店工程业主方已对空调及热水系统提出采用水源热泵方案。水源热泵系统可利用地表水（本工程为西耳河河水）热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，该系统在具有供热、供冷功能的同时更宜优先采用水源热泵系统提供或预热生活热水，但由于现在还缺乏相应的热水系统规范，为避免今后盲目性的设计与施工，2006年3月5日至10日业主方会同我院暖通及给排水专业相关人员分别对部分国内水源热泵系统设备的生产过程及实施案例进行了考察。
地表水地源热泵系统属于地源热泵的一种，它以地表水为低温热源，由水源热泵机组，地表水换热系统和建筑物内系统组成，其中地表水换热系统又分为开式和闭式地表水换热系统。通过本次考察学习，我们认为在设计前期及过程中应注意以下几点，以真正实现该系统的节能与环境效益，并做到技术先进、经济合理、安全适用的要求。
一、方案设计前还应对西耳河地表水源的水文状况进行深入勘察
1、工程相应位置的河床断面高程、水面用途、深度等。
2、近几十年的最高和最低水温、水位及最大和最小水量等。
3、流速、水质及其动态变化等。
二、取水水源系统
1、开式地表水换热系统取水口应在西耳河上游靠近建筑，并远离回水口，以避免热交换短路，取水口设置污物过滤装置，且最好设置初次沉砂调节吸水井。
2、取水循环泵应采用变流量变频控制，以降低系统运行费用。
3、供、回水管进入西耳河处应设明显标志。且应掌握附近现有的地下管道、电缆、地下构筑物等具体位置情况资料。
4、开式地表水换热系统的水源水质应满足《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019第7.3.3条条文说明的要求，当水质达不到时应进行水处理，如除砂、过滤等等。
三、建筑物内系统
1、水源热泵机组性能应符合国标《水源热泵机组》GB/T19409的要求。
2、由于水源热泵为低位置加热，故热水系统需在机房内设置贮热水箱及相对于冷水供水系统的变频调速热水泵组分区供水。另外贮热水箱应采用板式等换热器设备间接加热。
3、热水回水系统应设置电磁阀、可调减压阀、限流阀以保证其系统的正常回水控制。
4、对贮热水箱、热水管、回水管等应认真做好保温的设计与施工，以尽量减少热损失。
5、由于水源热泵机的制热水温属低温水，故在方案设计时应由相应生产厂家根据实际水源水温参数配合进行设备配置选型设计。按照五星级酒店的热水使用及规范要求，热水系统回水点温度应≥50℃，故贮热水箱的供热水温度应≥55℃，若确实不能满足应考虑由辅助热源解决。
6、设备厂家应提供相应的设备价等资料，以供设计进行设备配置，控制造价。
四、其它
由于本工程取水口及回水口等设施位于工程范围红线以外，故请业主方及时与相关职能管理部门进行沟通协调（如：水务、城建、环保等），以取得相应的许可文件及相关资料，使工程方案能顺利实施。
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作者介绍：
多水源用水网络优化模型研究 第3篇
关键词：用水网络,优化设计,配水模型
早在20世纪80年代水的优化分配问题就已经被提出。水优化分配是通过合理的分配水源和实施污水回用和再生利用,实现系统水消耗和污水排放的最小化。1980年,Takama等[1]首次采用数学优化方法以炼油厂为实例进行了水优化分配研究。近年来,水的优化分配研究得到了很大发展,先后出现了很多相关理论技术,总体可归纳为数学优化理论和图解法水夹点技术。
目前,水优化分配研究重点集中在用水网络的优化设计方面。数学优化法是过程工业用水网络优化设计最实用的方法。到目前为止,专家学者们已提出了大量的水网络优化数学模型。1995年,Rossiter等[2]研究了非线性规划法在废水最小化中的应用;1997年,Doyle等[3]应用数学优化法研究了多杂质系统污水回用问题;1999年,Alva-Arg'aez等[4]研究了多杂质传质模型在废水最小化中的应用;2000年,Bagajewicz等[5]提出了一种叫做robust的方法,并研究了该法在过程工业用水系统优化和相对优化设计和改造中的应用;2000年,Savelski等[6]研究了过程工业中单杂质用水系统优化的必要条件;2003年,Savelski等[7]又进一步研究了过程工业中多杂质用水系统优化的必要条件。另外,1999年James等[8]在《Industrial Water Reuse and Wastewater Minimization》一书中详细阐述了超结构模型理论。
2004年,Detchasit等[9]对该模型的应用取得了显著成果。2005年,Ravi等[10]在研究固定流量和固定杂质负荷两类问题时提出了最近原则法及相应的水阱水源匹配图构造法。他将这种方法用于水夹点技术应用中目标值确定后的水分配,但未建立相应的物理模型,也未形成完整的数学模型。
然而,这些模型和方法仅研究含一种供水水源用水网络的优化设计,而实际上如石油化工企业一类的过程工业的用水网络一般含工业水、一次脱盐水、二次脱盐水等多类供水水源,在这种情况下现有的水网络优化模型就不完全适应了。
本文尝试建立相应的多水源配水模型,详细阐述模型应用步骤,并探讨多水源问题的水阱水源匹配图的构造法。以超结构模型为基础结合最近原则法,依据多水源用水系统的用水实际对超结构模型进行改进,形成一个完整的配水模型多水源用水网络优化模型。
1 模型建立
在模型建立前需搞清楚的几个概念:水阱是指用水系统中每个用水单元都可以看作一个需要用水来满足的水阱;潜在水源是指每个用水单元的出水都存在回用可能,故称之为潜在水源;新鲜水水源指系统外部供水水源;多水源是指在同一用水系统中同时存在的多个水质不同的供水水源(新鲜水水源和潜在水源)。
1.1 物理模型
前提:(1)单杂质系统;(2)符合杂质传质模型[9];(3)用水单元连续进水。
假设用水系统有n个新鲜水水源和k个用水单元,任一用水单元的用水过程可用图1描述。
现将每个用水单元看作一个水阱和一个潜在水源,则系统的k个用水单元可转化为k个水阱和k个潜在水源。则问题转化为n+k个水源(n个新鲜水水源和k个潜在水源)与k个水阱的水质水量匹配问题,匹配模型见图2。
1.2 数学模型
(1)总目标函数。由于这类问题涉及到多个水源供水,各个新鲜水源的供水水价大不相同(如脱盐水9.36元/t,而工业水3元/t),可见多水源配水模型的目标函数不能和传统的水网络优化模型那样简单的定义为系统水消耗流量最小化,而应该将其定义为系统用水成本最小化,本文将水成本(P)简单定义为购水成本(新鲜水成本)与排污费用之和,目标函数如下。
式中:Ysj为新鲜水水源j的供水水价,元/t;W为系统排污流量,t/h;Z为污水的排污费,元/t。
图中:Di为水阱i,即为需水单元,1≤i≤k;W为污水总排放量,t/h;当1≤j≤n时,Sj为新鲜水水源,当n+1≤j≤n+k时,Sj为潜在水源;当1≤j≤n时,Fsj为新鲜水水源j的消耗流量,当n+1≤j≤n+k时,Fsj为潜在水源相应水流量,t/h;Xdi,sj为水源j给水阱i的配水流量,1≤i≤k,1≤j≤n+k,t/h。
(2)子目标函数。各新鲜水水源消耗水流量最小化。
系统排污流量为潜在水源配水剩余流量。
(3)单元进出口杂质浓度须小于或等于各自极限浓度。
式中:cdi,in为水阱i的入口杂质的质量浓度,mg/L;csj,out为潜在水源j对应用水单元的出口杂质的质量浓度,n+1≤j≤n+k,mg/L;为水阱i的极限入口杂质的质量浓度,mg/L;为潜在水源j对应用水单元的极限出口杂质的质量浓度,n+1≤j≤n+k,mg/L。
(4)配水方程。供水流量等于水阱需水流量。
式中:Fdi为水阱i需水流量,t/h。
配水过程中的杂质守衡。
式中:csj为系统外供水水源j的杂质质量浓度,1≤j≤n,mg/L。
该数学模型由式(1)～(6)组成,其中式(1)为成本函数,即总目标函数;式(2)为各新鲜水源用量函数,即子目标函数;式(3)为系统排污流量函数;式(4)为进水水质要求约束;式(5)和式(6)为水阱与水源匹配方程。
1.3 目标实现的必要条件
系统用水成本最小化的实现主要是通过各子目标函数的实现而实现的,实现的必要条件为:
(1)将各单元进出口杂质浓度分别设计为极限浓度,即和,则式(6)可改写为式(7)。
此时,该数学优化模型由式(1)～(5)和式(7)组成。
(2)按照最近原则[10]和潜在水源优先分配原则。①最近原则,是指在对水源水阱进行匹配时根据水阱的水质要求选择水质、水量与之最相近的水源进行匹配。②潜在水源优先配水原则,是指水阱水源进行匹配时应尽可能优先选择潜在水源,使得系统各新鲜水源消耗流量和污水排放流量最小化。
2 应用步骤
2.1 数据处理
将系统中所有单元的出水转化为潜在水源,将所有水源(外部供水水源和潜在水源)按杂质浓度从小到大排序记为Sj,相应的水流量为Fsj,其中先排外部供水水源,再接着排潜在水源。同时,将所有单元的进水口转化为水阱,按极限入口杂质浓度从小到大排序记为Di,相应的水流量为Fdt。
2.2 计算过程
按照最近原则和潜在水源优先配水原则给水阱匹配最合理的水源,计算各水源给各水阱的配水流量,计算过程框架见图3。
详细计算过程如下:
步骤1:考虑水质要求最严格的各水阱按要求匹配水质最好水源S1;
步骤2:给水质要求第二严格的水阱Di匹配水源Sj。如果存在一个水源Sj的杂质浓度等于水阱Di的杂质浓度,进入步骤3;否则,进入步骤4;
步骤3:如果Fsj≥Fdi,水源Sj的流量可满足水阱Dt,更新Fsj=Fsj-Fdt,且i=i+1,返回步骤2;否则,用完Fsj(更新Fsj=0),不足的流量(Fdi-Fsj)用水源Sj-1和Sj+1混合配水,配水流量按照数学模型中的式(5)和式(6)计算,进入步骤5;
步骤4:按照邻近原则选择一个杂质浓度低于水阱Di水质要求的水源和一个杂质浓度高于水阱Di水质要求的水源共同给水阱Di配水,计算各水源配水流量和剩余流量,i=i+1,返回步骤2;
步骤5:如果水源Sj-1和Sj+1的流量大于不足的流量(Fdi-Fsj),按照数学模型中的式(5)和式(6)计算相应的配水流量,且计算各水源剩余流量,i=i+1,返回步骤2;
如果水源Sj-1和Sj+1的流量不够,则可考虑用Sj-2和Sj+2补足,按照数学模型中的式(5)和式(6)计算相应的配水流量,且计算各水源剩余流量,i=i+1,返回步骤2;
直至所有水阱都满足了配水要求。
2.3 水阱水源匹配图构造
按照计算得出的水分配结果构造水阱水源匹配图,绘制水阱水源匹配图时为减少线条交叉和更清晰地描述配水方式,将系统外供水水源和潜在水源按照相反的方向分两段排序,见图2。
2.4 用水网络构造
将水阱水源匹配图转化为用水网络图。由于按理论计算结果构造的用水网络一般都比较复杂,且与企业用水实际不完全相符,因此需根据企业用水的实际情况和工程造价等,进一步调整和完善用水网络。
3 结语
多水源水网络优化模型与现有的水网络优化模型相比,具有以下特点:
a)该模型主要用于解决含多个水质不同的供水水源的用水网络优化设计问题。
b)目标函数的设定改变了传统的以系统新鲜水消耗流量最小化为目标函数的建模方式,改用系统用水成本最小化为目标函数来建模。
c)定义了水分配矩阵。传统的污水回用矩阵Xi,j是描述污水回用的量,表示单元j回流到单元i的回用污水流量。而水分配矩阵Xdi,sj是描述水分配的量,表示水源j分配给水阱i的水流量,描述了整个用水系统的配水结果。
d)现有的超结构模型主要考虑用水过程的物料守衡,多水源水网络优化模型考虑将用水单元分为水阱和水源两部分,建立配水方程研究水阱水源间的匹配关系。
参考文献
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多水源系统 第4篇
技术实力是基础推出新品更节能
日立空调作为变频空调的领导者, 8次荣获日本节能大奖, 14次获得日本冷冻技术学会制冷技术大奖, 代表了当今世界变频多联式空调系统的节能最高水平。海信日立在此基础上不断进行节能技术革新, 目前其所有产品均采用日立专利高效涡旋压缩机、直流风扇电机等核心部件, 应用了无级变频技术、二级过冷循环、独立控制等先进技术, 全面提高了机组的运转效率, 产品的节能性领先业界。
新推出的日立水源变频多联中央空调成功将水源热泵技术、多联机控制技术、直流变频驱动技术和R410A环保工质等因素结合在一起, 糅合了风冷多联式变频空调和水冷式冷水机组两大类产品的技术优点, 节能效果显著, 目前产品的能效比EER和综合能效系数IPLV均达到行业最高节能水准。
利用可再生能源履行社会责任
能源危机和环境污染已成为当今社会的两大难题。高耗能建筑是造成能源危机的要因之一, 而建筑耗能又以中央空调为最, 因此, 如何实现中央空调的低耗能无污染就成为业界亟待解决的重大课题。日立水源变频多联中央空调的优点还在于其适用于多种气候环境和宽广的水源范围, 通过热泵技术能够有效利用城市低温管网、江河湖海水源、污水源和土壤源等低品位热源用于建筑物制冷和供暖, 运行过程中无排烟排污, 低噪音、无水耗, 真正实现了对可再生能源的清洁利用。
海信日立公司自成立起就积极响应国家的节能减排政策, 时刻履行对生态空间的建设责任, 企业也由此得到了国家和社会的肯定与信赖。在历届政府公布的节能产品采购清单中, 海信日立公司成为其中公布产品数量最多的中央空调生产厂家。凭借品牌的影响力、产品的特色和战略合作优势, 海信日立公司获得了“中国房地产最佳供应商”称号, 这一称号的获得也标志着海信日立一直秉承的“共建绿色生态空间”理念得到了如万科、富力、新加坡仁恒置地、保利地产等国内外知名房地产商的认可与支持, 海信日立公司引领着越来越多的企业加入到节能减排的社会行动中来, 共同履行对生态空间的建设责任。
助推节能减排工程共建长效节能机制
多水源系统 第5篇
目前虽然国内对水源保护区的科学研究众多,但对保护污染防治的研究成果多采用经验判断的方法制定污染防治措施[1,2,3,4,5,6,7],少有运用数学模型对污染进行定量化评估,而数学模型在水源保护区研究中多用于保护区范围划定[8,9,10,11,12],但未见有将数学模型用于对水源保护区沿岸水闸的非正常排污影响分析的研究成果报道。
针对此,本研究拟选取广东省广州市番禺区的沙湾水道饮用水源保护区进行的案例研究,运用水环境动态数值模型对饮用水源保护区受沿岸水闸非正常排污影响进行定量分析,并提出供水厂所需要采取的应对措施。
1 沙湾水道概况
沙湾水道位于广州番禺区中南部,是广州市重要的饮用水源河段之一,设有沙湾水道饮用水源保护区,沿岸有多个饮用水取水口,承担着广州番禺区95%的饮用水供给任务。由于地处珠江三角洲南部,土质疏松,降雨量大,天然发育河涌众多,沙湾水道沿岸河涌口与取水口犬牙交错,易对取水口水质造成影响。沿岸河涌口均设有水闸,日常防止河涌污水流入沙湾水道对沙湾水道的取水口水质产生影响。
沙湾水道西起榄核镇张松,上游与顺德水道相接,主要承接顺德水道来水,左岸主要有陈村水道汇入,右岸自上而下分别通过李家沙水道、榄核水道、蕉门水道、骝岗水道下泄,下游经大九律、大刀沙尾与市桥水道相接,东至黄阁小虎山注入狮子洋,流经番禺区沙湾、榄核、桥南、东涌、石碁、石楼等镇街,主河道全长29km,河宽大致300~1 000m,江阔水深,除主要水道外,流域内河涌众多,纵横交错,水网密布,总体由西北流向东南。在沙湾饮用水源保护区内由西向东依次有东涌新水厂、南沙水厂、沙湾镇水厂、区水务公司沙湾水厂、大乌水厂、区水务公司东涌水厂等主要取水口。
2 水质数值模型计算设定
由于沙湾水道河宽达几百米,河涌口排污主要形成沿河道纵向延伸的窄长污染带,水质横向差异大,且取水口均位于沙湾水道岸边,为较精确模拟反映取水口处的水质,需要采用二维数值模型进行模拟。本文采用国际应用普遍认可的EFDC模型进行模拟[13]。主要计算设定如下。
2.1 水动力模拟计算设定
(1)计算区域:包含沙湾水道主要水厂取水口和水源保护区。西面控制边界位于顺德水道三洪奇大桥,东面控制边界位于三沙口潮位站,南面控制边界分别取李家沙水道、榄核水道、蕉门水道、骝岗水道距沙湾水道交汇口约4km处,北面控制边界为陈村水道与三枝香水道交界。
(2)计算网格:使用曲线正交网格以便拟合岸线边界,采用变网距技术,在取水口附近把网格尺寸加密至60m左右,其余网格尺寸约在200~400m左右。
(3)边界控制条件:由于除三沙口边界以外,二维模型的边界均无实测数据可提供水文边界条件,因此本文采用包含珠江三角洲河网的大范围一维模型[14](边界上至三水、马口、博罗、石咀,下至八大口门)经过率定后的结果为本文二维水动力模型提供边界控制条件。
(4)水闸调度设定:由于龙湾水闸对沙湾水道上游北岸侧水流有一定影响,日常从沙湾水道引清水入注市桥河,在洪季期间可能向沙湾水道泄洪而排出大量市桥河流域污水,因此本模型考虑了龙湾闸的水流模拟。并同时考虑了与龙湾闸的开关闸调度关系密切的市桥河上游的陈头水闸、屏山水闸和下游的雁洲水闸,形成的联合调度水闸体系。
2.2 水质计算设定
由于沙湾水道沿岸河涌口排污主要为生活污水,选取沙湾水道历史水质中常见的超标因子氨氮作为模拟代表因子,降解系数取为0.05/d。
(1)枯季例行维修源强估算。根据现场调查与水务部门提供的信息,沙湾沿岸河涌口水闸每年在枯季例行维修,为期1~2d,同时进行维修的水闸可多达3个。因此以枯季小潮期取水口附近3个水闸同时维修(具体水闸选取见表1),均连续排污2d作为最不利情况下的水闸风险污染源强。根据枯季现场水闸监测结果,水闸出流氨氮最大浓度约为10mg/L,出流量约为1.5m3/s,以此作为最大源强。
(2)特大暴雨泄洪源强估算。特大暴雨100 mm情况下,沙湾水道沿岸河涌水闸因泄洪需要将全部开放,此时河涌出流源强由降雨产生的面源和日常排放的点源组成。面源源强参考李凯等[15]运用L-THIA NPS面源负荷模型估算的特大暴雨降雨条件下氨氮面源入河量(合共约67.5t),持续12h,点源源强假设不因应降雨而改变。
3 计算结果分析
3.1 枯季例行维修影响分析
根据模型计算结果,其中沙湾水厂和东涌水厂取水口的氨氮浓度增值过程如图1所示。水闸风险源的影响各取水口的氨氮浓度增值过程主要集中在开闸排污开始后的100h内,因此对各取水口在开闸后100h的浓度增值统计情况如表2所示。
可见,虽然各取水口在水闸排污影响下,最大氨氮浓度增值可达0.33~1.15mg/L,导致取水口水质变差1~2个等级,参照枯水期常规水质监测数据,氨氮约为地表水Ⅲ类,则受水闸维修影响下将导致取水口水质临时达到地表水Ⅳ和Ⅴ类。但平均影响较轻,100h内氨氮平均增值只有0.05~0.16mg/L,且大部分时间下受影响轻微,大乌水厂、沙湾镇水厂、沙湾水厂和东涌水厂只有约50%的时间氨氮增值高于0.1mg/L,东涌新水厂和南沙水厂则只有约20%的时间氨氮增值高于0.1mg/L。取水口氨氮增值大于0.5 mg/L时将可能导致取水口氨氮浓度达到地表水Ⅳ类,但是这种情况只会有约3~8h时长。因此相关水厂可通过一定的加强处理强度(如投入大量氯气等方法),即可以保障供水水质达标。
3.2 特大暴雨泄洪影响分析
根据模型计算结果,其中沙湾水厂和东涌水厂取水口的氨氮浓度增值过程如图2所示。由图可见,水闸排洪的影响主要集中在开闸排污开始后的100h内,因此对各取水口在开闸后100h的浓度增值统计情况如表3所示。可见东涌新水厂和南沙水厂因处于沙湾水道上游,基本不受沙湾水道开闸泄洪影响;沙湾镇水厂和沙湾水厂受到泄洪影响轻微,最大氨氮浓度增值均在0.1 mg/L以下;而其他下游水厂分别最大增值为0.165~0.184mg/L,其中增值大于0.1 mg/L的受影响时长为连续12~21h。参照洪季常规水质监测数据,沙湾水道的氨氮约达地表水Ⅱ类标准,若氨氮增值大于0.1mg/L时将可能导致取水口氨氮浓度超地表水Ⅱ类标准,需要相关水厂临时增加处理强度以保障供水水质达标,但是对比枯季例行维修所造成的影响,相对较小。
4 结语
(1)由水质模拟结果可见,枯季例行维修和特大暴雨条件下,沙湾水道沿岸水闸开闸出流将对沿岸各取水口水质造成一定影响。
(2)枯季例行维修情况下,若取水口周边的3个取水口同时开闸维修,将造成取水口水质短期变差1~2个水质级别,需要取水口采取加强水处理等方法以保障供水水质。因此建议水闸例行维修时尽量不要同时对相邻的水闸进行维修,以避免维修时排出的污染带叠加,从而减轻对取水口水质的影响。
(3)特大暴雨泄洪情况下,虽然对各取水口水质只产生较轻微影响,但是这可能是本文对河涌泄洪污染源简化所致的,实际情况可能会受到降雨强度变化、各河涌水闸口的产汇污时间差异、闸门开启次序和开启时长等情况而使泄洪排污对取水口的影响程度。未来将需要进一步对上述影响因素细化考虑作更深入研究。
摘要：饮用水源保护区因受法律保护常规排污口较少,日常水质安全保障良好,但沿岸水闸非正常排污仍会产生一定的影响,尤其在我国沿海多雨区因水系发达而水闸众多,其排洪期间输出大量面源污染所造成的影响更是不容忽视。以广州市沙湾水道饮用水源保护区为例,运用EFDC二维水质数值模型,对沙湾水道饮用水源保护区内取水口在周边水闸维修或泄洪期间受到的临时排污的影响进行了模拟,并分析其影响程度,为沙湾水道沿岸取水口在周边水闸排污期间制定合理的取水和水处理策略提供科学支持。
多水源系统 第6篇
南水北调一期工程通水后,将形成当地地下水、地表水、工程水和南水北调工程外调水等多种水源供水格局,如果各种水源之间的水价结构不合理,就无从谈水资源的合理利用。南水北调工程外调水进入各受水区后, 由于调水距离和调入水量的不同,其调水成本是不一样的,一般而言,调水的水价会高于当地水源的水价。在这种情况下,终端供水公司就会从自身利益出发,多用当地水源的水,继续超采地下水。这不仅不利于改善生态环、实现可持续发展的目标,而且还会造成南水北调工程投资的浪费,使水资源优化配置的目标不能全面实现。按照“先节水后调水,先治污后通水,先环保后用水”的原则[1],为保证受水区内当地水资源和南水北调工程外调水的合理开发利用和调控,提高用水效率,在考虑节水的基础上,建立了改善水资源保护的南水北调工程受水区多水源水价模型,适当调整受水区综合水价,引导人们调整用水行为,实现南水北调工程的良性运行和受水区水资源的优化配置。
1南水北调工程受水区分水口多水源水价定价机制
对于南水北调工程受水区分水口门水价,需要考虑的是在保持南水北调工程规模经济的条件下,如何搭建南水北调工程调水企业与当地水源企业公平竞争的平台或者如何使两者有效而协调的运营的问题。可以通过两种途径来有效解决上述两个问题,①调控南水北调工程外调水和受水区当地水源的水资源费数额,使其能弥补两者之间供水成本的差异,实现公平竞争;②通过协调和管制南水北调供水企业和当地水源企业的供水次序和数量。
水资源费是水资源管理中普遍采用的经济手段,水资源费是指取水单位和个人因消耗了水资源而向国家缴纳的资源费用,它有时候针对服务,但大多是资源稀缺租金的表现,亦即法律中的法定孳息[2]。南水北调工程受水区多水源水价机制的水价结构中考虑了水资源费,而水资源费中包含稀缺性成本,而且受水区当地水源的稀缺性成本大于南水北调工程外调水的稀缺性成本。因此虽然由于调水距离和调入水量的不同,南水北调工程供水成本要大于当地水源供水成本,但是考虑到水资源的稀缺性成本,那么就有可能使外调水的供水成本与当地水资源的供水成本相当,从而使两者之间具有可竞争性。但是通过水资源费调控供水成本,以南水北调工程供水成本作为当地水源定价的基础,就有可能出现受水区供水成本过高,造成低收入群体的用水困难和当地水资源无法充分利用的情况,为此,还可以设想另外一种途径,通过协调和管制当地水源供水企业和南水北调工程供水企业的供水次序和数量,从而实现受水区水资源的优化配置。
2 多水源水价模型的设计
2.1 模型中有关变量定义和符号
Pdi为第i个口门的实际水价;Pikw为第i个口门第k地区配套工程口门水价;W′jik为第i个口门第k地区的出配套口门水量;Wjik为第i个口门的第k地区的出口门水量;C总ik为第i个口门第k地区由供水量分摊的配套工程总成本费用;Rik为第i个口门第k地区由供水量分摊的配套工程年利润;Pikx、Pikb、Pikg分别为第i个口门第k地区到城市终端供水企业之前的地下水水价、地表水水价和水利工程水价;Wikx、Wikb、Wikg分别为第i个口门第k地区到终端供水企业的地下水、地表水和水利工程供水量;Cikx、Cikb、Cikg分别为第i个口门第k地区到城市终端供水企业之前的地下水、地表水和水利工程供水单方供水成本(不包含水资源费);Rikb、Rikg分别为第i个口门第k地区到城市终端供水企业之前的地表水和水利工程供水单方供水利润;Eikx、Eikb、Eikg分别为第i个口门第k地区供城市用水的地下水、地表水和水利工程供水的水资源费。
2.2 模型的基本假设条件
(1)受水区的需水量要求采用多年平均需水量,Wikd为第i个口门第k地区多年平均需水量。
(2)水价的确定需要根据南水北调工程受水区各地区的具体情况,因地制宜,并且每5年调整一次水价。
(3)Pikz为第i个口门第k地区到终端供水企业的综合水价。
2.3 水价模型的建立
南水北调工程通水后,受水区就会存在多种水资源并存的状况,应该优先使用当地地表水资源,其次使用当地工程水和南水北调工程外调水资源,最后才能相机开采地下水资源进行补充,因此此种水价模型需要分为4种情况加以考虑:
(1)第一种情况。第i个口门第k地区多年平均需水量Wikd小于当地地表水供水量。
即:Wikd≤Wikb
水价的确定:按照当地地表水水价确定综合水价
即:Pikz=Pikb
(2)第二种情况。第i个口门第k地区多年平均需水量多于当地地表水供水量,但是少于当地地表水和工程水供水量之和。
即:
水价的确定:
(3)第三种情况。第i个口门第k地区多年平均需水量多于当地地表水和工程水供水量之和,但是少于当地地表水、工程水和南水北调工程外调水水量之和。
即
水价的确定:
(4)第四种情况。第i个口门第k地区多年平均需水量多于当地地表水、工程水和南水北调工程外调水供水量之和。
即 Wikd≥Wikb+Wikg+Wikw
水价的确定:由于此时地表水、工程水和南水北调工程外调水已经不能满足当地用水需求,需要开采地下水资源进行补充,那么就应该提高地下水的水价,地下水的水价按照南水北调工程水价确定,此时到终端供水企业的综合水价为
2.4 实例分析
假设南水北调一期工程某受水区多年平均可供水量及分类水价格如表1所示,多年平均需水量情况表如表2所示。按照上述改善水资源保护的完全成本水价模型进行计算,则得到该受水区综合水价如表3所示。
注:P=95%。
注:P=95%。
2.5 模型的评价
此模型是以改善受水区当地水资源结构,促进当地水资源保护为目的,因此要优先使用当地地表水,其次使用当地工程水和南水北调工程外调水,根据丰枯年份当地地下水资源可以作为一种战略水资源最后使用,丰水年份受水区可以将多余的水资源注入地下储存,补充地下水,有利于改善当地的生态环境;枯水年份可以相机开采地下水补充受水区用水缺口,缓解受水区的水资源供需矛盾;另外此种多水源水价模型使受水区水价提升幅度不大,用水户也容易接受;但是该模型水价的测算需要根据受水区各地区实际需水量的具体情况确定,致使水价每年都要变动,因此本研究采用多年平均需水量代替实际需水量,并且每5年变动一次,水价可能会与实际情况有点差异。
3南水北调一期工程受水区多水源水价制定的建议
(1)加强宣传教育,提高全社会的水商品意识和节水意识,建设节约型社会。首先要转变观念,全面正确认识水资源的自然属性和社会属性,自觉遵循自然规律和价值规律,确实把水作为一种商品,用水必须付费;其次要加强宣传教育,提高全民和全社会的节水意识,使每一个公民都深刻理解节水的重要意义和形成用水要花钱的观念,以水资源的可持续利用来保障经济社会的可持续发展;最后要以水价改革为核心,建立合理的南水北调工程水价机制和逐步提高受水区当地水源水价。
(2)培育完善的南水北调工程水市场。现代经济学认为,资源配置的途径主是通过市场机制来实现的。因此,市场是优化配置资源的有效方式。从宏观方面来看,社会生产和社会需求是在不断变化的,通过市场配置资源,可以合理、高效地利用水资源,减少和避免水资源的浪费。从微观方面来看,市场经济要求每个生产单位都以最少的劳动和资源消耗,获取最大的利润,这就促使生产单位必须充分利用各种资源,包括水资源。水市场是市场经济条件下水资源商品交换的场所或水资源商品交换关系的总和。水市场的交换关系主要表现为水权的转让,即水权交易。水权转让和水权交易,就是通常所说的水市场[3]。南水北调工程水市场并不是完全意义上的市场,而是一种“准市场”,调水资源要在兼顾防洪、发电、生态等方面需要的基础上,考虑受水区各城市的基本用水需求,在上下游省份之间、地区之间,通过建立民主协商和利益补偿的机制,来实现水资源的合理配置。市场只是作为一种机制,体现的是流域、区域和行业间的相互协商和合理的利益补偿与利益实现,要实现南水北调工程水资源的有效管理,必须是政府宏观调控、民主协商、水市场三者的有效结合。
(3)供水企业要不断进行技术创新,降低运营成本,提高供水效率。供水成本是影响水价的主要因素,近年来由于政策性因素及自然因素的影响,供水企业经营成本逐年增加。但是由于供水企业一般具有垄断性,使得其缺乏降低运营成本、提高供水效率的积极性。南水北调工程水价机制得设计,要在加强对供水企业财务成本的监督和绩效考核的基础上,采取一些激励措施,促使供水企业能大力推行技术创新,积极进行设备改造,提高生产效率和供水效率,降低管网漏失率,从而降低运营成本。
(4)政府要转变职能,加大对水价的监管,鼓励公众参与,定期举行水价听证会。政府要转变职能,实现由过去的经营者到监管者的转变,加大对南水北调工程受水区供水行业的监管力度,健全对供水水价和水质的监管体系,鼓励公众参与,完善水价听证会制度。
(5)加强受水区水资源的统一管理和调度,实行当地水源和外调水的统一配置。为保证受水区当地水源和南水北调工程外调水的合理配置,充分发挥南水北调工程效益,实现水资源优化配置的目标,要按照水资源统一调度、统一管理的目标改革现行水资源管理体制。南水北调工程受水区各城市应推行城市水务管理体制,建立水资源统一管理体制,严格限制地下水的不合理开采,做到南水北调工程外调水和当地地下水、地表水和工程水一体化制度,使水资源真正得到优化配置、合理开发、科学管理和有效保护。同时充分发挥各大流域机构在流域水资源管理上的作用,促使南水北调工程发挥最大的作用。
(6)完善相关法规政策,促进南水北调工程良性运行。要保证南水北调工程的良性运行,除要充分发挥水价的经济杠杆作用外,还需要综合运用行政、法律和经济手段。为此要加快制定相关法律法规,尽快修订不适应当前水利发展现状的政策和法律法规,制定新的法律和法规。要制定和完善水资源费征收使用的管理办法,编制各类用水的节水标准和各类用水户的用水定额,实行定额用水制度,制定南水北调工程供水价格管理办法和受水区城市水量调度条例等相关政策法规。
参考文献
[1]朱鎔基.重视南水北调沿线水污染问题[EB/OL].http://www.cctv.com/special/945/3/74196.html,2002-12-25.
[2]沈大军.水资源费征收的理论依据及定价方法[J].水利学报,2006,37(1):120-125.
多水源系统 第7篇
水源多联机是多联机产品一种新的形式, 自国内第一台水源多联机在市场上正式推出到现在已有6 年之余, 越来越多的品牌加入到该产品的开发和推广中来, 使得水源多联机在国内中央空调市场愈加活跃。目前, 水源多联机产品从适用水温范围上大致分为两种:一种为常温型, 其运行水温要求范围为10 ~ 45 ℃;另一种为低温型, 运行水温要求范围为-5 ~ 40 ℃。产品容量从3 ~ 60 HP, 应用范围涵盖了办公、公寓、别墅等建筑类型。
1 水源多联机工作原理
水源多联机是以水作为冷热源的多联机空调系统, 由水源主机和室内机部分组成。
水源多联机的室内机是普通的制冷剂直接蒸发式室内机, 在室内机里流动的是制冷剂;水源多联机主机是将传统的风冷换热器改为水冷换热器, 一般采用的是板式换热器或套管换热器。水源多联机是从室内侧通过制冷剂吸收空气中的热量 (与普通风冷多联式空调相同) , 经由制冷剂传递到水源多联机主机, 在主机换热器里将热量传递给水 (这个过程和普通水源热泵相同) , 从而达到室内侧制冷降温的目的。室内侧制热是利用四通换向阀来改变制冷剂的流向, 是从主机换热器的水中吸取热量, 通过制冷剂传递到室内机内向空气放热, 从而达到制热的目的[1]。
2 水源多联机水系统设计注意事项
2.1 水源多联机主机循环水的设计流量
同普通中央空调系统设计一样, 采用水源多联式空调系统, 首先要依据建筑所在地的室外气象参数和室内要求的空气参数及建筑、照明、人员等条件, 按照设计规范计算各个分区或房间的空调冷负荷和热负荷, 这是计算空调系统循环水流量的基本依据。
夏季供冷时, 需要根据整个空调系统需要释放的总热量来计算循环水量。最大释热量发生在与建筑最大冷负荷相对应的时刻, 包括各空调分区内水源多联机系统释放到循环水中的热量 (包括空调冷负荷以及水源多联机机组的耗功) 、循环水在输送过程中的得热量、循环水泵等耗电附件释放到循环水中的热量。将上述三项热量相加就可得到供冷工况下整个空调系统释放到循环水中的热量[2]。
其中, EER为对应空调分区内所有水源多联机的平均制冷性能系数[3]。
冬季制热时, 需要根据整个空调系统需要吸收的热量来计算循环水量。最大吸热量发生在与建筑最大热负荷相对应的时刻, 包括空调分区内水源多联机系统从循环水中的吸收热量 (空调热负荷, 并扣除水源多联机机组的耗功) 、循环水在输送过程中的失热量并扣除循环水泵等耗电附件释放到循环水中的热量。将上述三项热量相加就可得到供热工况下需要从循环水中吸收的总热量[2]。
其中, COP为对应空调分区内水源多联机的制热性能系数[3]。
水源多联机不管是应用在水环工况、地下环路工况还是地下水工况中, 其主机循环侧的最大水流量, 皆应按照上述要求去计算, 并校核单台水源主机的水量是否满足主机要求。
2.2水源多联机主机对循环水水流量的要求
水源多联机在冬季制热时, 冷媒需要从循环水中吸取大量的热量, 如循环水量过小, 水流速过慢, 极易造成换热器内水的结冰膨胀, 对换热器内部结构造成极大的损坏, 甚至开裂。其后果不仅损坏换热器本身, 还可能导致水系统与制冷剂系统连通, 水进入制冷剂系统, 损坏压缩机等核心部件。因此要求水源多联机单台主机在运行过程中其水流量必须满足设计要求, 并保持稳定, 即单台主机定流量运行。此外要特别注意安装在最不利环路末端的主机流量。
对于整个水循环系统来说, 规模较小的建筑, 当水源多联机主机台数较少 (GB50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定设计冷负荷不超过527 k W) , 循环水系统较小时, 为节省初投资, 可直接采用定流量运行;规模较大的建筑, 水源多联机主机台数较多, 主机同时开启率较低, 为了节省循环水泵的能耗, 循环水系统宜采用变流量系统。为保证水源多联机主机定流量的要求, 在各层支管主管道上设置定压差阀 (压差控制器) , 确保各支路的压差稳定。水源多联机主机入口或出口管段上还应安装与主机启停连锁控制的电动二通阀, 且电动二通阀先于机组打开, 后于机组关闭。
同时, 为了防止流量异常对主机换热器造成损坏, 须在水源多联机主机出水管上安装水流开关, 水流开关与主机连锁, 当水量减少、水流开关动作后, 主机停机保护。变流量系统水源多联机主机接管如图1 所示, 定流量系统水源多联机主机接管如图2 所示。
2.3 水源多联机主机对循环水水温的要求
国内水源多联机目前有常温型和低温型水源多联机两大系列, 具体的产品类别如表1 所示。
常温型水源多联机和低温型水源多联机的运行水温基本涵盖了GB/T19409—2013《水 (地) 源热泵机组》中规定的所有工况, 如表2 所示, 因此, 水源多联机可在水环工况、地下水工况和地下环路 (地埋管) 工况下长期稳定运行。
在进行系统设计时, 设计供水温度宜在机组额定供水温度附近, 以保持系统高效、可靠、节能;当水温偏离标准工况时, 应按照厂家技术资料对主机能力进行修正。
应该注意的是, 对于低温型水源多联机, 当制热运行设计出水温度低于4 ℃时, 须在循环水中添加乙二醇防冻液, 以降低水的冰点, 防止结冰对主机造成损坏。在使用乙二醇等防冻液时, 注意使用缓蚀剂以保证循环水的p H值在7.5 左右。应避免使用盐水作为防冻液加入循环水中, 因为盐水对管路和主机具有较大的腐蚀性。
2.4 整个水系统的平衡与承压问题
水源多联机整个水系统的设计方法与传统水源热泵及冷水机组类似, 分为同程式布置和异程式布置。不同之处在于, 传统水源热泵及冷水机组, 其单台主机制冷量大, 且主机一般与水处理设备、循环水泵、中间换热器等安装在地下室的特定机房内。而水源多联机主机与风冷多联机类似, 受末端氟系统管道长度的限制, 主机一般就近安装在空调区内的分散机房内, 或每层一个小面积机房, 或三两层一个机房, 主机数量可达几十台甚至上百台。对于有些项目, 主机过于分散放置带来的一个问题就是, 管路设计时平衡难度增加, 多数项目普遍需要在支路上安装必要的水力平衡阀, 一是增加了项目成本, 二是增加了运行调试的难度。
由于水源多联机要求单台主机定流量运行, 且多联式空调系统自动化程度高, 对运行过程中流量波动非常敏感, 在现有项目中, 经常出现由于水系统设计不良, 导致的水源主机流量不达标, 水流开关动作, 主机停机影响使用的情况, 因此必须做好整个水系统的水力平衡设计。
目前已有很多超高层项目应用了水源多联机, 特别要注意在此类建筑中, 底部设备的静水压力和运行压力过高, 可能会超过主机的最大承压能力, 因此必须对设备的承压能力进行校核, 这是系统安全运行的必须要求 (GB50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第8.1.8 条强制性要求设备和管路及部件的工作压力不应大于其额定工作压力) 。
这里需要特别注意的是, 地埋管土壤源热泵系统, 由于系统循环水直接送入水源多联机主机进行循环, 地埋管最低点承受的水压力不仅仅是图3 所示H1, 还包括地面至最高点主机的静水压力H2, 这与地下集中式制冷机房的土壤源热泵系统有所区别。因此, 地埋管设计时应着重考虑地埋管的承压能力, 必要时, 应设中间换热器将地埋管系统与主机水系统分开[4]。
3 工程案例分享
“李兆基科技大楼”位于清华大学校园南门东侧的显著位置, 是值清华大学百年校庆之际, 由香港恒基兆业地产集团主席李兆基先生捐资两亿元与清华大学共同建造。该项目地下4 层为各类型科学实验室, 空调系统采用日立水源变频多联式空调系统, 仅用于夏季制冷, 冬季由市政热网供暖。水源主机分布在每层4 个角落的机房内, 由地下4 层机房内的分集水器统一供回水, 6 层室外平台放置两台开式横流冷却塔, 为空调系统提供冷源, 冷却塔供回水温度35 ℃ /30 ℃。设置两台板式换热器, 进行中间换热, 换热温差取2 ℃。整个系统采用变流量运行, 循环水泵两用一备, 变频控制, 循环水流量640 m3/h, 在分集水器间设置压差旁通控制阀, 当水泵频率变化到最小限定值时动作以控制供回水压差。空调水系统原理图如图4 所示。
设计注意:
地埋管承压与楼高的关系, 对于水源多联机系统, 地埋管的工作压力应计算最高处的水源主机高差 (H1+H2) 。对于地下室集中设置制冷机房的系统, 地埋管的工作压力仅计算H1 即可。
4 结语
在国内, 越来越多的高端项目选择或考虑采用水源多联机, 其应用案例在国内已小有规模。作为一种相对较新的技术形式, 解决好水源多联机水系统的设计问题之后, 将能最大程度地发挥其系统优点, 水源多联机将会有更为广阔的市场前景。
摘要：水源多联式空调系统近年来发展迅速, 是风冷多联机与水冷系统结合的良好产物。现简要介绍了水源多联机的工作原理, 阐述了水源多联式空调设计中水系统设计应注意的事项, 包括设计流量的确定、循环水水温要求以及水系统的平衡与承压问题, 最后列举了一水源多联式空调系统实际案例, 为广大设计同仁提供参考。
关键词：水源多联机,流量,水温,水力平衡,压力
参考文献
[1]水源多联机技术与市场发展蓝皮书[Z], 2014:9-10.
[2]蒋能照, 刘道平, 寿炜炜, 等.水源·地源·水环热泵空调技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2007:104-106.
[3]徐伟.地源热泵技术手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011:200-227.
某厂房水源热泵系统设计 第8篇
1.1建筑概况
项目位于河北省蠡县高新技术产业园，场地东侧为内部规划用地，南侧为公园南路，西侧为永盛大街，北侧为公园路。整个地块东西方向约为4 644 m，南北方向约为460 m，呈矩形布置。本期项目建筑物主要包括1-1号建筑(100 MW切片厂房)，地上1层，采用门式刚架轻钢结构，层高7 m，建筑长112.5 m，宽80 m，占地面积为9 000 m2，建筑面积为9 000 m2。本工程设计时间为2010年初，2011年开工，2012年竣工并开始使用。
1.2空调概况
冷冻站位于1层西侧，内含变电站、冷冻站、纯水站、空压站及项目二期预留站房，其余部分为生产厂房。冷冻站主要提供满足工艺生产用空调冷冻水和工艺设备用冷却水，其中空调冷冻水由水源热泵系统提供，工艺冷却水由业主原有搬迁冷水机组与新购冷水机组共同承担。
2水源热泵系统设计
2.1系统冷热负荷
根据工艺区划及工艺设备使用情况，确定厂房夏季冷负荷1 800 k W，供回水温度为7/12℃，冬季热负荷1 510 k W，供回水温度为50/45℃。
2.2冷热源系统
考虑到该厂房所处位置有较好的地下水资源，选用型号为WPS-510.3C的单螺杆水源热泵机组2台(1用1备)，作为空调系统的冷热源。该机组名义制冷量为1 944 k W，名义制热量为1 700 k W，夏季提供7/12℃冷冻水，水源侧冷却水温度18/29℃;冬季提供50/45℃热水，水源侧冷却水温度7/15℃。
系统采用闭式两管制，用户侧采用囊式定压补水装置补水定压，水源为软化后的自来水。
系统流程如图1所示。
由于此水源热泵提供工艺空调系统的冷热源，为确保工艺生产可靠运行，因此水源热泵机组设备用机1台，系统循环水泵设1台备用，运行机组及水泵均为随机。由图1可以看出，2台水源热泵机组并联后，通过集管将冷冻水(热水)送往用户侧，而用户侧的回水也通过一根主管，由系统循环水泵压入热泵机组。这种通过集管的连接方式优点是系统管路简单，并且实现备用机组和备用水泵设置管路也较为简单。制冷与制热工况通过管路上的V1～V8八个阀门进行切换。
为确保用户侧系统水质，在回水侧设置全滤式水处理设备1台，补水水源也采用软化水。
2.3地下水系统
系统制冷工况时，所需冷却水172 m3/h，蠡县地区水井出水量在80 m3/h左右，考虑实际使用系数，暂选择2口抽水井，每口抽水井对应3口回灌井，围绕整个厂区共设8口井，每口井结构、水井泵等设置相同，均可做抽水或回灌使用。井内设潜水泵，考虑管道热胀冷缩性质，在室外每口井的供回水支管上设置金属软连接。
由于水源侧采用直接连接，地下水直接进入热泵机组，因此管路中设置除砂器，保证水源侧水质。
2.4实际运行时存在问题
该项目目前已经投入使用，业主反映情况较好，但存在以下不足:1)设计时由于考虑二期厂房布置，将水井布置在1-1号建筑北区与东区绿化带内，呈直线型，并与原有厂区内系统在一个水系，1-1号建筑水源热泵机组运行时，原有其他厂房则水量明显不足。2)室外阀门井及水井盖板高出绿化距离太少，导致雨季时地面雨水从盖板流入井内，污染井内水质及设备。
2.5结论
1)水源热泵系统是一种节能系统。2)此厂房内系统设计还可以优化，如室外井呈梅花形布置，水井盖板增加保护措施等。
参考文献
[1]GB50336-2009,地源热泵系统工程技术规范[S].
[2]GB50019-2003,采暖通风与空气调节设计规范[S].
