地区铁路车站热泵应用情况分析及建议范文

1热泵技术

1．1水源热泵系统及优缺点

原理:水源热泵是利用地球表面水源，如井水、湖河水、污水、矿井疏干水等中低品位热能，采用热泵原理，通过输入少量高位电能，实现低位热能向高位热能转移的一种技术(见图3)。构成:水源热泵系统一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端散热系统三部分组成。其中，水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等，又分为单井和双井系统。优点:首先，水源热泵机组可利用的水源水体温度一般比环境空气温度高，能效比较高，最典型的项目如依附于热电厂运行的吸收式热泵，是效率较高一种热泵技术。其次，由于水的比热容大，因此水源热泵系统运行非常稳定。第三，常规项目下水源热泵投资相比较地源热泵投资较低。缺点:水源热泵对施工工艺的技术水平要求较高;对于地下水水源热泵，过度开采可能引发地下水资源浪费、水位下降和地面沉降等问题，地下水回灌过程中还可能引发二次污染。

1．2空气源热泵系统及优缺点

原理:空气源热泵主要是通过和室外空气进行热交换，将室外的低温空气能量回收，供室内采暖及人员的生活热水的一种热泵技术。构成:空气源热泵系统一般也由空气源系统、空气源热泵机房系统和末端系统三部分组成。现阶段在北方寒冷地区，为满足冬季采暖和热水需要，一般配置锅炉、太阳能等，必要时予以替代或补充。优点:首先，由于这种空气源热泵换热的媒介是空气，随处可得，应用不会受到地区限制;其次，工艺较水源、地源热泵系统简单，安装方便，投资相对较少。缺点:首先，空气源热泵效率对空气温度依赖程度较高，不如水源、地源稳定，在很冷或很热的环境中，它能发挥的作用与实际需要刚好相反;其次，在冬季室外空气温度很低(－20℃)的时候效率降低迅速，仅比电加热稍好或相当，运行费用较高。

1．3热泵方案综合比较

对于晋陕蒙交界地区，冬季天气比较寒冷，最冷温度达到－25℃，甚至更低，同时此区域多为山地，地质条件较为复杂。位于此区域的铁路车站多处于偏远地带，不具备大型集中供暖和制冷的条件，过去多采用小锅炉房满足采暖和热水要求，为响应节能减排政策，同时尽可能节省成本，近几年，以上区域尝试采用热泵技术，以替代小锅炉和高耗能的常规空调系统。针位该地区特点，对以上三种热泵技术和常规的燃煤锅炉+空调方案进行了分析对比(见表1)，比较边界条件如下:(1)项目为该地区某铁路车站办公楼，建筑面积10000m2，满足其采暖、制冷和热水需求;(2)夏制冷3个月，冬供暖6个月;(3)电费按0．6元/kWh;(4)煤价按600元/t，发热量按6000cal/kg;(5)厂区锅炉效率按70%;(6)生活热水量为50t/d，加热温度为10℃→45℃;(7)值班人员工资按合同工计算;(8)如考虑采用EMC等模式，基建投资会有所增加。

2某铁路公司热泵案例应用分析

2．1地源热泵系统

地源热泵目前主要用于铁路沿线新建站场，部分旧站场改造已开展前期工作，多布置在办公楼前广场、绿化带、停车场、堆煤场下方等，用于办公楼、公寓楼的采暖、制冷和生活热水，以替代燃煤锅炉或空调，在当地减排，从而达到节能目的。已投入运行的项目有十余个站场，现阶段设备运行总体可靠。选择地源热泵的原因一般是由于该地区环境温度较低，采用常规的空气源热泵满足不了冬季采暖需要，水源热泵又不具备水源条件，当采暖锅炉无法获批或出于节能减排需要时，主要考虑采用地源热泵系统。存在问题如下:(1)由于该地区地质较为复杂，打井成本较高，初期投资普遍较高。(2)该地区为严寒地区，冬季采暖期长，夏季制冷期短，导致冬季采暖时地下取热量大于夏季制冷时的地下排热量，因此当地埋管系统井间距较小时，易出现大地冷热不平衡现象。(3)部分项目由于施工、设计不规范，监管不严等问题，或项目未经正式验收，运行维护不到位，项目滴漏、堵塞严重，无法达到预期建设目的。

2．2水源热泵系统

水源热泵应用较少，原因是水源距铁路站场一般距离较远，管道敷设长，征地困难，投资过大，沿线热量损失偏大，节能环保及经济性较差，目前水源热泵没有被采用。水源热泵目前在该铁路公司尚无项目，常规需考虑以下问题:(1)地下水水源热泵可能存在回灌难的问题。(2)靠近污水厂的铁路车站有限，适用性受到了限制。

2．3空气源热泵系统

空气源热泵主要应用于铁路沿线站场的夏季制冷、过渡季采暖和非采暖季节制取生活热水，一般同时设置采暖(热水)锅炉、太阳能等，空气源热泵的作用是尽可能减少锅炉运行时间，尽可能提高节能减排效果。已正常投入运行的项目有3个:一个仅用于春、夏、秋季空调和制取热水，冬季由锅炉替代制热水，一个作为太阳能系统的补充制热水，另一个为试验项目，用于场站全年制取热水。存在问题如下:(1)冬季适应性较差，该公司空气源热泵项目主要用于夏季和过渡季制冷、制热水或配合太阳能做补充，尚无冬季采暖业绩。(2)冬季能效比较低，当温度达到－20℃以下，为保证正常运行，宜采用低温空气源热泵技术，容量和运行费用大幅增加。该公司已投入使用的热泵项目对照情况。

3结论和建议

水源、地源、空气源热泵以及太阳能、锅炉等，都是很成熟的系统，针对晋陕蒙交界地区铁路车站，应结合当地条件，因地制宜，合理选择和组合热泵系统，也可与太阳能、锅炉系统灵活搭配，兼顾节能减排与经济适用性。建议采用以下原则:(1)有污水处理厂等水源的地方，宜结合投资等因素，优先考虑采用水源热泵的可行性。(2)在采暖锅炉无法批复、且无水源的地方，宜综合考虑铁路车站布置条件和地质因素等，可优先考虑地源热泵，必要时增加补热系统。(3)一是在水源热泵、地源热泵都无法适用时，可考虑采用空气源热泵系统;二是对于仅满足制热水需要且热水用量较小的项目，或能够获批采暖锅炉的地方(或已建)，宜在夏季和过渡季采用空气源热泵(或配合太阳能系统)用于制冷和制热水，冬季改用锅炉采暖和制热水。(4)不管采用哪种热泵技术，热泵项目都要特别注重项目建设的过程管理，从工艺设计、设备选型、施工质量和性能考核等全过程实行规范监管，确保达到设计指标，为移交用户和运行维护创造良好条件。

作者：赵生光单位：神华集团有限责任公司