浅析｜热泵结合工业余热的供热方式
来源: 供热资讯 添加时间：2018-07-11 浏览次数: 511
当前，供热矛盾的日益凸显以及能源消耗带来的环境污染，使人们意识到节能减排、能源再利用的重要性。
在此背景下，利用工业余热进行大面积的集中供热，不仅能解决废热向大气中排放的污染问题，还能满足人们冬季采暖的需求。
针对化工行业产生的低温工业余热利用的工艺流程图如下：
如图1显示，通过对塔前的工艺水进行系统改造，设置电动阀门f1、f2。当采暖季到来时，关闭f1，打开f2。
将化工系统的回水直接通过工艺供水管网输送至换热器前。通过换热器一次侧换热将热量换至一次网水中，再由工艺回水管网输送至塔池。
最后由塔池去化工系统。板式换热器二次侧的一次网回水，进入板式换热器吸收热量后通过一次供水管网进入各热泵机组的蒸发器。
通过热泵提温后进行采暖，需要解决以下几点问题：
分布式变频输送技术与热泵技术结合时的运行调节
在传统供热领域，分布式变频输送技术得到了很好的推广应用。而利用分布式变频技术，通过热泵将工业余热提温再进行集中供热时，就会遇到新的问题。在传统供热领域中，分布式变频技术的一次网循环主泵的频率要根据零压差点的压力来调节，各热用户加压泵频率根据采暖温度进行调节（2~4）。
由图1可知，一次网循环水需要进入热泵机组的蒸发器，若一次网加压泵根据采暖温度调节，可能导致进入蒸发器的流量过低，机组就会因吸气压力过低等原因而报警并停止运行。
显然，靠调节采暖侧的温度不能满足运行要求。针对此种情况，本文提出利用一次网入小区热泵站回水管内的流量控制一次网加压泵的频率，并设置流量低限报警值一般设为机组设计流量的70%。运行调节需要根据热泵开启台数，相应的调整一级网加压泵的台数，从而调整一次网的水量，见图2。
举例而言：在华北地区，采暖实际负荷为设计负荷50%~70%的时间段约为整个采暖季的50%，即在此时间段内，可开启一台机组运行，同时关闭一台加压泵。采暖实际负荷为设计负荷70%~100%的时间段约为整个采暖季的10%。此时，靠循环水泵的变频实现水量调节。采暖负荷在25%~50%之间时，开一台热泵、一台加压泵，并且加压泵变频运行。
一次水输送减少泵耗与热泵机组COP的关系
一次网的供回水温度为25℃/5℃时，对于一次网主泵没有任何问题，对于热泵机组而言，20℃温差实现起来比较困难，因此必须在热泵机组的一次网供回水管上加混水阀，将热泵机组回一次网的回水混入热泵机组供水侧，从而实现拉大系统一次网温差，降低输送泵耗的目的。
其他问题
第一，在项目前期，供热面积比较小，因而采暖负荷比较小。所以，考虑一次水流量的同时，还要考虑到热泵机组的供水量及进入蒸发器的温度、温差对热泵机组COP的影响。
第二，供热面积一定时，设计供回水温差越大，总投资及初期投资就越小，热泵机组的COP也会越小，系统运行费用越高。
第三，一次主管网管径一定时，供回水的温差越大，供热面积就越大，收取的管网建设费越高，整个项目周期内热泵机组平均COP就越低，运行费用越高。
第四，主管网是一次敷设到位的，而供热面积是逐年增加的，在项目前期，负荷小的时候，一次管网的供回水温度不是25/5℃。而是根据供热面积，适当提高回水温度值，以提高热泵机组的COP，降低热泵机组的电耗。
第五，热泵机组的造价、不同供回水温度的运行时间、热泵的COP，这几个互相关联的因素决定了热泵机组选型是否合适。
总之，在进行低品位余热供热时，热泵对工业余热水温的适应性，一次水系统的输送泵耗与热泵机组COP之间的关系，分布式变频泵技术与热泵技术结合时的运行调节方式，都与传统供热有所不同。
