热泵技术在陕西的推广应用研究

黄伟钢，苏 耕，曹 艳，雷红卫，翟北鸿

（陕西电力科学研究院 电力节能服务公司，西安 710054）

热泵技术在陕西的推广应用研究

黄伟钢，苏 耕，曹 艳，雷红卫，翟北鸿

（陕西电力科学研究院 电力节能服务公司，西安 710054）

通过对陕西省自然气候条件、浅层地热热储及水文地质构造的分析，研究了陕西热泵技术推广方向、机制及市场主体，介绍了热泵技术推广的具体案例。推行热泵技术，引导电能消费，实现节能降耗，是陕西省落实《电力需求侧管理办法》要求，确保完成国家规定节能量指标的重要方向。

电力需求侧管理；热泵技术；工业余热

国家发展和改革委员会等六部委联合下发的《电力需求侧管理办法》中明确，电网企业作为电力需求侧管理的重要实施主体，应主动承担科学用电、节约用电的责任，自行开展并引导用户实施节能项目，每年节约电力电量指标不低于售电营业区内上年售电量、最大用电负荷的0.3%。按照陕西省电力公司目前的售电量规模，2013年度节约电量指标为1.91亿kWh。建设节能服务体系，以合同能源管理方式开展节能服务，是落实《电力需求侧管理办法》要求，确保完成国家规定节能量指标的重要保障措施。在政府的大力倡导及国家电网公司的统一规划下，陕西省电力公司及陕西电力节能服务公司做了大量工作，如：采用拉大峰谷电价、实行可中断负荷电价、加大电力节能网络小组活动力度等措施，引导用户充分接受节能减排理念，通过调整生产运行方式，采用变频调速技术、热泵技术等节能技术，降低需求侧的能源消费。

陕西省具备推广热泵技术的自然条件：属典型大陆气候，全省极端最高气温主要分布在36～42℃之间，极端最低气温主要分布在-17～-32℃[1]。陕西西安、咸阳及榆林等地区的工业区均有大量的工业余热水资源可以利用。因此，有必要制订热泵技术在陕西省的推广规划，提出全面推进的整体方案。

1 陕西省具备推广热泵技术的自然条件

1.1 自然气候条件

陕西省属于典型的大陆气候，关中属于南温带季风气候，关中盆地地势平坦，透水性好，蕴藏着较为丰富的地下水，是自然条件最好的地区。年平均气温12.08℃[2]，尤其是西安、咸阳这些地方由于城市效应，冬暖夏热，都需要制暖和制冷，供热期和制冷期均为120天。陕北地区气候干燥，全年干燥少雨，属于贫水或极贫水，年平均气温9.24℃，采暖期在140～160天，制冷期为60天。陕南地区冬季湿冷，水资源非常丰富，年平均气温13.70℃，传统设计范围属于不供暖的地区，但是随着这些年的经济发展，人民生活水平提高，对建筑的供暖需求也越来越多。

1.2 浅层地热热储情况

陕西省地热资源规模大，储备多，有着优厚的地热资源条件。陕西关中地区面积约2.2万km2,构造位置为鄂尔多斯块与秦岭造山带之间一个复式地堑，边缘为2组不同方向断裂追踪，呈锯齿状[3]，总体由西安和固市2个较大规模次级凹陷组成，新生界沉积厚度分别为7 000 m和6 800 m，构成了良好的地热地质条件。关中地区的大地热流值平均为0.078 8 W/m2，比背景值（华北大地热流值）0.070 6 W/m2高出 0.008 2 W/m2。

依据《GB 11615—89地热资源地质勘查规范》，已经详查咸阳地热总面积为300 km2，结合开采的地热井参数对咸阳南、北、中地区地热各储层确定了评价深度，用热储计算法得到咸阳地热资源总量为2.093×1013MJ，以20%的回收率计算，折合标准煤1.43亿t。

1.3 水文地质构造

以西安地区为例，西安地处渭河平原，土壤松软，厚度达200～300 m，水位20～40 m，平均导热系数约1.5 W/（m·K）,平均定容比热约2 200 kJ/（m3·K），利于热扩散，非常适合做土壤源热泵空调系统，是待开发地源热泵市场的地区[4]。

2 热泵技术的方向、机制及市场主体研究

2.1 推广方向研究

陕西省热泵推广方向为：贫水区应当多采用土壤源换热形式，如：陕北地区；富水区则应该采用水源换热形式，如：陕南地区；关中地区因为水文结构差异较大，应该视情况而定，基本的原则就是地下水资源丰富的地区宜采用水源换热，地下水资源较匮乏时，采用土壤源换热的形式更为合理、经济。在西安、咸阳、宝鸡及榆林等大型城市，还有大量的城市污水、地热尾水及工业余热，也是良好的热泵热源。

2.2 推广机制研究

一是要进行热泵技术推广总体规划，制定工作方案。要摸清情况，制定规划，提出全面推进的整体方案。

二是要加大宣传力度，选出一批应用地源热泵技术效果好的典型，集中一段时间进行宣传，不断扩大这项技术知识的普及面。

三是要制定标准，制定热泵生产企业准入制度，对施工企业的资质、技术等进行严格管理。

四是要强化电力节能网络小组功能。通过陕西省电力公司节能网络小组，加大对节能技术的推广力度。

2.3 市场主体研究

电力大用户是陕西省电力公司推广热泵技术的一个重要方面。电力大用户一般都有大量的余热可以利用，这些余热可以通过水源热泵技术回收，用于车间、办公楼、职工洗澡等方面。陕西华特新材料股份有限公司有多台高温玻璃炉窑，用电负荷较大，工业余热较多，属于咸阳市供电局重点监控的电力大用户。该企业用于拉丝车间的余热水流量约为150 t/h，余热水入口温度15℃，出口温度35℃，可利用余热温差20℃，适合采用水源热泵技术回收余热。

一般大型火电厂实际热效率仅为40%，约60%的热量被凝汽器循环水带到环境中。电厂循环冷却水排水温度在50℃以下，属于低品位热源，直接利用范围较窄。同时，火电厂的生产过程中存在各种余热，如：锅炉排污、除氧器排汽等均属于携带余热的工质。采用水源热泵回收电厂余热，是陕西省电力节能服务公司推广热泵技术的另一重要方向。大唐发电公司西安灞桥热电厂装机850 MW，离西安市区较近，回收其循环水余热用于西安东郊市区居民供热可行性较高。

在建筑行业推广热泵技术是节能的一个重要方面。西安莲湖区某大型酒店采暖/制冷面积约30 000 m2，460间客房。该酒店的中央空调系统为20世纪90年代初期产品，效率低。依据该酒店的具体情况，采用燃气热泵系统对原中央空调系统进行更换，节能效果将非常显著。

3 推广实例及节能效果

3.1 企业简介

陕西华特玻纤材料集团有限公司前身为陕西玻璃纤维总厂，于1966年由天津市迁入陕西兴平，是中国最大的特种玻纤生产企业，也是西北地区唯一的一家大中型玻纤生产企业，公司隶属省国资委监管。

陕西华特集团拥有员工3 100余人，占地面积27.7万m2，建筑面积12.9万m2。公司拥有高硅氧、无碱、耐碱、湿法薄毡、贵金属（铂、铑、铱）加工、表面涂覆、玻璃钢复合材料等专业生产线，年产玻纤纱7 000 t，玻纤织物2 500万m，湿法薄毡3 500万m2，玻璃钢2 000 t。产品广泛应用于电子信息、航空航天、新型墙体、环保节能、电绝缘、体育器材等诸多领域，是发展高新技术产业不可缺少的结构材料和功能材料。

企业现有3台蒸发量10 t/h的链条炉，冬季运行方式为3台全开，夏季运行方式为1台运行，用于生产供气。

工业余热水流量约为150 t/h，可利用温差20℃。

3.2 水源热泵技术方案简介

针对陕西华特玻纤材料集团有限公司余热水热力参数，陕西省电力节能服务公司与陕西华特玻纤材料集团有限公司就采用水源热泵技术回收余热方案达成了一致，目前项目已经进入施工阶段。

（1）工程概况

本项目共计6个车间，总建筑面积约14 133 m2，每个车间建筑面积及冷、热负荷计算见表1。可利用余热资源为水温32.5℃，水量150 m3/h的循环水。方案设计为将此余热资源作为空调系统热源，并结合水源热泵机组为建筑供热，夏季采用冷却塔作为系统的冷源。

（2）主要设备选型

项目主要设备选型如表2所示。

（3）项目节能量估算

初步估算项目实施后，采暖期折合节约标准煤1 159.4 t。相对于采用水冷空调加蒸汽供热系统，热泵系统全年节电量为1 791 462.7 kWh，相对于采用风冷空调加蒸汽供热系统，热泵系统全年节电量为1 987 014.9 kWh。

表1 工程面积及冷热负荷计算

表2 水源热泵空调系统主要设备选型

4 结束语

在陕西省推行热泵技术，引导电能消费、实现节能降耗，是陕西省电力公司和陕西电力节能服务有限公司落实《电力需求侧管理办法》要求，确保完成国家规定节能量指标的重要方向。本文通过对陕西省自然条件的分析，研究热泵技术推广方向、机制及市场主体，介绍了热泵技术推广的具体案例，为陕西省热泵技术推广应用提供了参考。

：

[1]徐军昶,高彦斌,李四虎.基于GIS的陕西省极端气温及其重现期的空间分布特征研究[J].陕西气象，2010(1)：6-9.

[2]李琦,宋令勇,张文静,等.陕西气温及日照时间变化特征分析[J].北京师范大学学报：自然科学版,2010(6)：395-400.

[3]黄伟钢,苏耕,曹艳,等.陕西关中地区地热发电可行性研究[J].陕西电力，2012(10)：75-77.

[4]张道,曹琦.浅论陕西省水文地质构造及其适合的地源热泵形式[J].制冷与空调，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

黄伟钢（1979），男，陕西宝鸡人，硕士研究生，工程师，从事电力需求侧管理、电力节能调度、电力交易运营系统及发电厂经济性分析等方面研究工作。