在很多节能改造项目中,主要是通过提高能效来达到节能的目的,但往往会忽略一些周围触手可及的能源。其实,在我们身边存在着很多的热源,比如地源热、水源热以及空气中的热能,这些能源都是相当可观的。之前我们曾介绍过地源热泵技术在上海飞机制造厂的实际应用案例,它是通过与地下的土壤进行热交换来达到制冷和制热的效果。而与之类似,在河水和空气中同样存在许多能源可以帮助我们制冷和制热。
地球表面浅层水源,如地下水、地表的河流、湖泊和海洋,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理是:通过输入少量高品位能源(如电能),实现低品位热能向高品位热能转移。水体分别作为冬季供暖的热源和夏季制冷的冷源,即在夏季将建筑物中的热量“取”出来,释放到水体中去,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,以达到夏季给建筑物室内制冷的目的;而冬季,则是通过水源热泵机组,从水源中“提取”热能,送到建筑物中采暖。2010年上海世博会的世博轴即采用了这项技术用于建筑内的空调系统。
空气源热泵同样是以极少的电能通过传热工质把空气中的低温热能吸收进来,经过压缩机压缩后成为高温热能,再传至水中加热热水。它所采用的传热工质是一种特殊的物质,在实际运行当中,热泵中传热工质的蒸发极限温度为-20℃左右,因此,-5℃至5℃的空气,相比之下也是热源。热泵热水系统可以充分吸收周围环境的热能,会同压缩机运转的机械能一起传送给热水机,以使热水机中的热水升温到设定的温度。
在上海中国弹簧制造有限公司的节能改造项目中,上海安悦节能就使用这两项技术分别用于办公大楼的空调系统和职工洗浴热水,代替了原有的溴化锂空调机组和燃气锅炉。根据中弹厂的实际负荷状况,目前在夏季使用冷却塔作为空调的排热装置实现供冷;冬季,将河水作为空调系统的热源,利用河内的抛管吸收河水内的热量实现供暖。同时,水源热泵主机自带的“余热回收”装置在夏季可回收空调冷凝器产生的废能,使之转换成热水。而在洗浴热水方面,目前春秋冬季采用空气源热泵制取热水,夏季采用空气源热泵制热水加水源热泵主机余热回收制热水相结合(优先使用余热回收热水)的方式满足职工洗浴要求,节能效果更加明显。
项目实施后,空调系统可节约运行费用33万元/年,节约标煤111吨/年;热水系统可节约运行费用55万元/年,节约标煤185吨/年。同时,利用水源热泵主机余热回收制取的热水部分,可节约标煤5.5吨/年。另外,相比溴化锂机组每年的运行维护费用,热泵机组又减少5万元,进一步提高了节能改造的经济效益。