熱泵技術在陜西的推廣應用研究

黃偉鋼，蘇 耕，曹 艷，雷紅衛，翟北鴻

（陜西電力科學研究院 電力節能服務公司，西安 710054）

熱泵技術在陜西的推廣應用研究

黃偉鋼，蘇 耕，曹 艷，雷紅衛，翟北鴻

（陜西電力科學研究院 電力節能服務公司，西安 710054）

通過對陜西省自然氣候條件、淺層地熱熱儲及水文地質構造的分析，研究了陜西熱泵技術推廣方向、機制及市場主體，介紹了熱泵技術推廣的具體案例。推行熱泵技術，引導電能消費，實現節能降耗，是陜西省落實《電力需求側管理辦法》要求，確保完成國家規定節能量指標的重要方向。

電力需求側管理；熱泵技術；工業余熱

國家發展和改革委員會等六部委聯合下發的《電力需求側管理辦法》中明確，電網企業作為電力需求側管理的重要實施主體，應主動承擔科學用電、節約用電的責任，自行開展并引導用戶實施節能項目，每年節約電力電量指標不低于售電營業區內上年售電量、最大用電負荷的0.3%。按照陜西省電力公司目前的售電量規模，2013年度節約電量指標為1.91億kWh。建設節能服務體系，以合同能源管理方式開展節能服務，是落實《電力需求側管理辦法》要求，確保完成國家規定節能量指標的重要保障措施。在政府的大力倡導及國家電網公司的統一規劃下，陜西省電力公司及陜西電力節能服務公司做了大量工作，如：采用拉大峰谷電價、實行可中斷負荷電價、加大電力節能網絡小組活動力度等措施，引導用戶充分接受節能減排理念，通過調整生產運行方式，采用變頻調速技術、熱泵技術等節能技術，降低需求側的能源消費。

陜西省具備推廣熱泵技術的自然條件：屬典型大陸氣候，全省極端最高氣溫主要分布在36～42℃之間，極端最低氣溫主要分布在-17～-32℃[1]。陜西西安、咸陽及榆林等地區的工業區均有大量的工業余熱水資源可以利用。因此，有必要制訂熱泵技術在陜西省的推廣規劃，提出全面推進的整體方案。

1 陜西省具備推廣熱泵技術的自然條件

1.1 自然氣候條件

陜西省屬于典型的大陸氣候，關中屬于南溫帶季風氣候，關中盆地地勢平坦，透水性好，蘊藏著較為豐富的地下水，是自然條件最好的地區。年平均氣溫12.08℃[2]，尤其是西安、咸陽這些地方由于城市效應，冬暖夏熱，都需要制暖和制冷，供熱期和制冷期均為120天。陜北地區氣候干燥，全年干燥少雨，屬于貧水或極貧水，年平均氣溫9.24℃，采暖期在140～160天，制冷期為60天。陜南地區冬季濕冷，水資源非常豐富，年平均氣溫13.70℃，傳統設計范圍屬于不供暖的地區，但是隨著這些年的經濟發展，人民生活水平提高，對建筑的供暖需求也越來越多。

1.2 淺層地熱熱儲情況

陜西省地熱資源規模大，儲備多，有著優厚的地熱資源條件。陜西關中地區面積約2.2萬km2,構造位置為鄂爾多斯塊與秦嶺造山帶之間一個復式地塹，邊緣為2組不同方向斷裂追蹤，呈鋸齒狀[3]，總體由西安和固市2個較大規模次級凹陷組成，新生界沉積厚度分別為7 000 m和6 800 m，構成了良好的地熱地質條件。關中地區的大地熱流值平均為0.078 8 W/m2，比背景值（華北大地熱流值）0.070 6 W/m2高出 0.008 2 W/m2。

依據《GB 11615—89地熱資源地質勘查規范》，已經詳查咸陽地熱總面積為300 km2，結合開采的地熱井參數對咸陽南、北、中地區地熱各儲層確定了評價深度，用熱儲計算法得到咸陽地熱資源總量為2.093×1013MJ，以20%的回收率計算，折合標準煤1.43億t。

1.3 水文地質構造

以西安地區為例，西安地處渭河平原，土壤松軟，厚度達200～300 m，水位20～40 m，平均導熱系數約1.5 W/（m·K）,平均定容比熱約2 200 kJ/（m3·K），利于熱擴散，非常適合做土壤源熱泵空調系統，是待開發地源熱泵市場的地區[4]。

2 熱泵技術的方向、機制及市場主體研究

2.1 推廣方向研究

陜西省熱泵推廣方向為：貧水區應當多采用土壤源換熱形式，如：陜北地區；富水區則應該采用水源換熱形式，如：陜南地區；關中地區因為水文結構差異較大，應該視情況而定，基本的原則就是地下水資源豐富的地區宜采用水源換熱，地下水資源較匱乏時，采用土壤源換熱的形式更為合理、經濟。在西安、咸陽、寶雞及榆林等大型城市，還有大量的城市污水、地熱尾水及工業余熱，也是良好的熱泵熱源。

2.2 推廣機制研究

一是要進行熱泵技術推廣總體規劃，制定工作方案。要摸清情況，制定規劃，提出全面推進的整體方案。

二是要加大宣傳力度，選出一批應用地源熱泵技術效果好的典型，集中一段時間進行宣傳，不斷擴大這項技術知識的普及面。

三是要制定標準，制定熱泵生產企業準入制度，對施工企業的資質、技術等進行嚴格管理。

四是要強化電力節能網絡小組功能。通過陜西省電力公司節能網絡小組，加大對節能技術的推廣力度。

2.3 市場主體研究

電力大用戶是陜西省電力公司推廣熱泵技術的一個重要方面。電力大用戶一般都有大量的余熱可以利用，這些余熱可以通過水源熱泵技術回收，用于車間、辦公樓、職工洗澡等方面。陜西華特新材料股份有限公司有多臺高溫玻璃爐窯，用電負荷較大，工業余熱較多，屬于咸陽市供電局重點監控的電力大用戶。該企業用于拉絲車間的余熱水流量約為150 t/h，余熱水入口溫度15℃，出口溫度35℃，可利用余熱溫差20℃，適合采用水源熱泵技術回收余熱。

一般大型火電廠實際熱效率僅為40%，約60%的熱量被凝汽器循環水帶到環境中。電廠循環冷卻水排水溫度在50℃以下，屬于低品位熱源，直接利用范圍較窄。同時，火電廠的生產過程中存在各種余熱，如：鍋爐排污、除氧器排汽等均屬于攜帶余熱的工質。采用水源熱泵回收電廠余熱，是陜西省電力節能服務公司推廣熱泵技術的另一重要方向。大唐發電公司西安灞橋熱電廠裝機850 MW，離西安市區較近，回收其循環水余熱用于西安東郊市區居民供熱可行性較高。

在建筑行業推廣熱泵技術是節能的一個重要方面。西安蓮湖區某大型酒店采暖/制冷面積約30 000 m2，460間客房。該酒店的中央空調系統為20世紀90年代初期產品，效率低。依據該酒店的具體情況，采用燃氣熱泵系統對原中央空調系統進行更換，節能效果將非常顯著。

3 推廣實例及節能效果

3.1 企業簡介

陜西華特玻纖材料集團有限公司前身為陜西玻璃纖維總廠，于1966年由天津市遷入陜西興平，是中國最大的特種玻纖生產企業，也是西北地區唯一的一家大中型玻纖生產企業，公司隸屬省國資委監管。

陜西華特集團擁有員工3 100余人，占地面積27.7萬m2，建筑面積12.9萬m2。公司擁有高硅氧、無堿、耐堿、濕法薄氈、貴金屬（鉑、銠、銥）加工、表面涂覆、玻璃鋼復合材料等專業生產線，年產玻纖紗7 000 t，玻纖織物2 500萬m，濕法薄氈3 500萬m2，玻璃鋼2 000 t。產品廣泛應用于電子信息、航空航天、新型墻體、環保節能、電絕緣、體育器材等諸多領域，是發展高新技術產業不可缺少的結構材料和功能材料。

企業現有3臺蒸發量10 t/h的鏈條爐，冬季運行方式為3臺全開，夏季運行方式為1臺運行，用于生產供氣。

工業余熱水流量約為150 t/h，可利用溫差20℃。

3.2 水源熱泵技術方案簡介

針對陜西華特玻纖材料集團有限公司余熱水熱力參數，陜西省電力節能服務公司與陜西華特玻纖材料集團有限公司就采用水源熱泵技術回收余熱方案達成了一致，目前項目已經進入施工階段。

（1）工程概況

本項目共計6個車間，總建筑面積約14 133 m2，每個車間建筑面積及冷、熱負荷計算見表1。可利用余熱資源為水溫32.5℃，水量150 m3/h的循環水。方案設計為將此余熱資源作為空調系統熱源，并結合水源熱泵機組為建筑供熱，夏季采用冷卻塔作為系統的冷源。

（2）主要設備選型

項目主要設備選型如表2所示。

（3）項目節能量估算

初步估算項目實施后，采暖期折合節約標準煤1 159.4 t。相對于采用水冷空調加蒸汽供熱系統，熱泵系統全年節電量為1 791 462.7 kWh，相對于采用風冷空調加蒸汽供熱系統，熱泵系統全年節電量為1 987 014.9 kWh。

表1 工程面積及冷熱負荷計算

表2 水源熱泵空調系統主要設備選型

4 結束語

在陜西省推行熱泵技術，引導電能消費、實現節能降耗，是陜西省電力公司和陜西電力節能服務有限公司落實《電力需求側管理辦法》要求，確保完成國家規定節能量指標的重要方向。本文通過對陜西省自然條件的分析，研究熱泵技術推廣方向、機制及市場主體，介紹了熱泵技術推廣的具體案例，為陜西省熱泵技術推廣應用提供了參考。

：

[1]徐軍昶,高彥斌,李四虎.基于GIS的陜西省極端氣溫及其重現期的空間分布特征研究[J].陜西氣象，2010(1)：6-9.

[2]李琦,宋令勇,張文靜,等.陜西氣溫及日照時間變化特征分析[J].北京師范大學學報：自然科學版,2010(6)：395-400.

[3]黃偉鋼,蘇耕,曹艷,等.陜西關中地區地熱發電可行性研究[J].陜西電力，2012(10)：75-77.

[4]張道,曹琦.淺論陜西省水文地質構造及其適合的地源熱泵形式[J].制冷與空調，2010(4)：14-17.

Promoting research of heat pump technology in Shanxi province

HUANG Wei?gang,SU Geng,CAO Yan,LEI Hong?wei,ZHAI Bei?hong
（Shanxi Electric Power Research Institute Electricity Energy Conservation Service Company,Xi’an 710054,China）

Through analysis of the Shaanxi province natural climate condition,the shallow heat reservoir and the hydrogeologi?cal structure,the article studies the Shaanxi heat pump technology promotion direction,mechanism and market main body.Promotion of the specific case of heat pump technology is introduced.Heat pump technology,which guides the electricity consumption to real?ize saving energy and reducing consumption,is important direction in Shanxi Province to carry out the"DSM method"requirement,en?sure to complete energy saving index prescribed by the state.

DSM;heat pump technology;industrial surplus

TK018

B

1009-1831（2013）05-0034-03

2013-08-06

黃偉鋼（1979），男，陜西寶雞人，碩士研究生，工程師，從事電力需求側管理、電力節能調度、電力交易運營系統及發電廠經濟性分析等方面研究工作。