水源熱泵技術(shù)在油田建筑節(jié)能中的作用

于海萍（大慶油田工程有限公司）

水源熱泵技術(shù)在油田建筑節(jié)能中的作用

于海萍（大慶油田工程有限公司）

能源工業(yè)受到了來(lái)自經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)兩方面的挑戰(zhàn)，一方面，為了確保經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源需求日益增加；另一方面，在能源開發(fā)和利用過(guò)程中一直存在環(huán)境問(wèn)題。地下水源熱泵技術(shù)是油田建筑空調(diào)系統(tǒng)既環(huán)保又節(jié)能的替代技術(shù)，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的效費(fèi)比與傳統(tǒng)供熱（制冷）技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊。

能源 水源熱泵 環(huán)保 建筑節(jié)能

目前，油田日常室內(nèi)環(huán)境溫度調(diào)整的能源主要來(lái)自于油井伴生氣和煤炭。冬季時(shí)，直接用油井伴生氣和電廠余熱取暖，夏季則利用油井伴生氣或煤炭發(fā)電，之后使用分體式空調(diào)制冷。這種能源利用方式雖然就近利用了油井伴生氣，具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，但在節(jié)能和環(huán)保上相對(duì)落后。油井伴生氣俗稱“濕氣”，含有一定量的SO2等酸性氣體，油井伴生氣的大量燃燒不但造成資源的浪費(fèi)，而且也造成了環(huán)境的污染。豐富的水資源和水源熱泵技術(shù)為解決室內(nèi)環(huán)境溫度的調(diào)控與資源和環(huán)境之間的矛盾提供了一條有效的技術(shù)途徑。

1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

水源熱泵技術(shù)就是以地下水作為冷熱源，在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑室內(nèi)環(huán)境供熱，在夏季熱泵將其吸收到的建筑室內(nèi)環(huán)境的熱量向其排放，實(shí)現(xiàn)制冷效果。

水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

（1）水源熱泵是利用地球水體為冷熱源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體包括地下水、地表部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)輻射的能量，比目前人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過(guò)土壤間接地接受太陽(yáng)輻射能量），而且是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對(duì)均衡。地表土壤和水體可以儲(chǔ)存近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能，所以說(shuō)，水源熱泵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是利用了清潔的可再生的無(wú)限能源。

（2）水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度冬季為12～22℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，熱泵的能效比也提高。而夏季水體為18～35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式制冷系統(tǒng)，機(jī)組效率提高。據(jù)美國(guó)環(huán)保署（EPA）估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵，用戶平均可以節(jié)約30%～40%的空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用。

（3）水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣溫度的變動(dòng)。水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性，不存在空氣源熱泵的冬季除霜等問(wèn)題。

（4）水源熱泵使用的是電能，電能本身為一種清潔的能源。所以節(jié)能設(shè)備本身的污染就小。設(shè)計(jì)良好的水源熱泵機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比，減少30%以上，與電供暖相比，減少70%以上。

水源熱泵空調(diào)技術(shù)與傳統(tǒng)供熱（冷）技術(shù)效果比較，見(jiàn)表1。

由表1中數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的效費(fèi)比與傳統(tǒng)供熱（制冷）技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2 在油田建筑中的應(yīng)用前景

大慶被稱為“百湖之城”，擁有豐富的地下水資源。盡管在多年的油田開發(fā)過(guò)程中，對(duì)地下水資源保護(hù)重視程度不夠，造成了一定的地下水位下降，但近年來(lái)由于加強(qiáng)地下水資源管理，先后取締了非法地下水開采井100多口，同時(shí)大力開發(fā)利用地表水資源，先后關(guān)閉了齊家水源、喇嘛甸水源、讓胡路水源，其他地下水源年開采量也在逐年減少，地下水位也在逐年上升。豐富的地下水資源為水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了穩(wěn)定的冷熱源。

原油開采過(guò)程中產(chǎn)生的大量污水含有大量余熱，這些余熱大部分隨油田注水工藝注入地下，造成了大量的熱能浪費(fèi)。可以利用水源熱泵技術(shù)對(duì)污水一次、二次沉降罐中污水余熱進(jìn)行回收，冬季為回收泵房、反洗濾間等供暖，在一定程度上可以達(dá)到節(jié)能的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

地下水源熱泵作為一種新興的節(jié)能環(huán)保技術(shù)正迎合了時(shí)代的主題，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。隨著水源熱泵技術(shù)的逐漸成熟，必將在油田建設(shè)和人民群眾生活方面有著更為廣泛的應(yīng)用前景。

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.009

2010-12-05）