某温室工程设计冷热源方案分析.doc

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1、某温室工程设计冷热源方案分析摘要：以北京市某具体的温室工程设计为例，对几种不同冷热源组合形式进行了比较。通过技术及经济性特点分析，最终确定污水水源热泵系统作为工程中的冷热源，为实际工程中温室空调形式的选择提供了参考。关键词：温室；冷热源；污水水源热泵1.工程概况本工程位于北京市大兴区，当地年平均气温11.0，1月平均最低气温-4.8，7月平均最高气温25.8，采暖温度-9，极端最低气温-27.4，全年无霜期209天，供暖期长达130天。温室为北京市大兴区新凤河水环境治理工程中的一个子工程，属亚行贷款项目。新凤河水环境治理工程是利用黄村污水处理厂的中水作为水源，一部分通过人工湿地净化系统处理作为

2、新凤河李营闸以下河段的环境用水，一部分中水直接作为河道生态用水供新凤河李营闸以上河段使用，为河道提供景观用水并为下游提供灌溉用水。2.温室简介温室是以采光覆盖材料作为全部或部分围护结构材料，在冬季或其它不适宜植物露地生长的季节供栽培植物的建筑。生活中我们常见的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。温室主要使用原理是让阳光直接照射进温室，加热室内空气，而同时玻璃或透明塑料薄膜又可以不让室内的热空气向外散发，使室内的温度保持高于外界的状态，以提供有利于植物快速生长的条件。这样温室形成了两个特点：温度较室外高、不散热。根据温室的最终使用功能，可分为生产性温室、试验（教育）性温室和允许公众进入的商业性温

3、室。蔬菜栽培温室、花卉栽培温室、养殖温室等均属于生产性温室；人工气候室、温室实验室等属于试验（教育）性温室；各种观赏温室、零售温室、商品批发温室等则属于商业性温室。本文所介绍的温室坡面和三个侧面均为玻璃结构材料，另一侧面紧贴水环境治理工程的中心控制室（新凤河水环境治理工程的一个组成部分），主要为水环境治理过冬绿化提供植物培养种苗。该温室占地面积1300m2，位于大兴区郊外新凤河河畔，是一栋把使用功能和景观揉为一体的建筑物，但需独立配置采暖空调设施。3.冷热源方案比较采暖方式和采暖设备选择是一个涉及温室投资、 运行成本、生产经济效益的问题。因此，在设计方案阶段，应充分考察工程的特点，对温室所可能

4、采用的热源方式进行详细比较分析。分述如下：因工程所处位置远离城市供热管网，温室的热源需要自行解决。常用的热源设备从燃料选用上可分为：燃油式、燃气式、燃煤式和电热式等四种。其中燃气式的设备装置最简单，造价最低，但气源上没有保证。燃油式的设备虽然具有设备简单、操作简便、自动化控制程度高、造价也比较低、占地面积比较小及土建投资低等，但燃油设备的运行费用相对较高，相同的热值比燃煤费用高3倍以上。尽管燃煤式的设备最复杂，操作也比较复杂，需要锅炉工人责任心强，精心操作，并且燃煤式设备费用最高，土建费用比较高，但燃煤设备运行费用是各种热源设备中最低的。燃煤式设备最重要的缺点是污染空气和环境，与本工程的环保主

5、题不一致。 电能是最清洁、方便的能源，但电能是二次能源，本身比较贵，且当地电力负荷也较为紧张，为此还需再配套电力增容设施。若能充分考虑电能峰谷价差的优惠，电能也是一个可选项。（设计温室白天热负荷较低约为总负荷的1/4，夜间热负荷最高。刚好符合谷峰电价的使用要求，运行成本将比白天用电低1-2倍。）对南方地区而言，采暖期短热负荷低，采用燃油式的设备比较好。但对北京而言，冬季加温时间长（采暖天数130天），采用燃煤热水锅炉虽然一次投资比较大，但可以节约运行费用，长期计算还是合适的。温室供热系统选择应结合初投资、运行成本、生产技术水平、操作管理简单、设备可靠性及环保等诸方面综合考虑。除上述几种形式外地

6、热、水源热泵也可解决冬季供暖问题。地热作为新能源的一种应合理规划，尤其需重点解决好水资源的合理使用问题。深层水为数万年前形成的一次性优质水，具有不可再生性。而工程所处位置是否具有该资源，且开发费用都是未知数，且北京水资源严重短缺该方案不予考虑。水源热泵系统，夏季供冷冬季可供热。该种供热方式效率能效比可高达4.1，供冷效率能效比可达4.2-5.1，较单纯电热采暖效率高的多，但需要有连续稳定的水源作保证。水源热泵与锅炉（电、燃料）的供热系统相比，水源热泵具有明显的优势。锅炉供热只能将90%98%的电能或70%85%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此水源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，

7、比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。由于水源热泵的水源温度（1228）全年较为稳定，其制冷、制热系数可达3.54.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的5060%.从工程现有条件来看：连续稳定的水源只有来自污水处理厂的中水可以满足，能否采用中水作为该工程的水源呢？若采用中水水源热泵该工程还会成为此项目的一个设计亮点。经考察研究，只要采用适于污水运行的换热器，利用城市污水的水量大、水温适宜的特点，就可形成一套特殊的水源热泵系统。该系统可充分利用城市污水处理厂二级出水（水温1228）作为水源，合理利用出水的流量和温差进行制冷和供热，而不影响二次出水的后续回用。对城市

8、污水水源热泵系统而言，由于水源稳定，设备的制冷、供热效果将会有可靠的保证。经与设备生产商和业主的多次沟通，最终确定采用污水水源热泵机组作为本工程的冷热源。随着可持续发展和公众环保意识的提高，世界利用能源的结构都正在转变，从原有的煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源。北京作为大气污染最为严重的城市之一，其治理大气污染的政策中就包括能源结构的调整，从以煤为主改为天然气和电力替代能源。但是，替代能源虽然可以部分解决大气污染的问题，而天然气和石油等都属于不可再生的能源，从可持续发展的角度看，必须提高能源利用效率或者寻找可以再生的能源。本工程中提出的利用集中城市生活污水作为水源的污水水源热泵，提取低

9、位能源进行制冷、供暖，既节能又环保，具有一定的现实意义。4.温室设计基于上述分析比较，考虑节能环保的要求，通过论证考察，确定对现有的污水进行重新利用，即采用污水水源热泵作为温室的供热方案。本工程的水源中央空调系统是由末端系统（室内空气处理末端等）、水源中央空调主机系统（又称为污水水源热泵）和水源水系统三部分组成。4.1 污水水源热泵空调系统该水源中央空调系统主要为中控室及办公区（468m2）提供冷暖负荷及温室（1300 m2 ）提供采暖负荷。中控室及办公区采用风机盘管和新风换气机系统，温室采用散热器和暖风机系统。由于该温室为生长型温室，因此要求设计温度在16-35之间，以满足温室植物生长需求。

10、夏季温室采用湿帘机械通风降温和自然通风降温两种通风方式，以满足不同室外气候条件下的需求。温室在纵向两侧相对墙上布置有17个电控百叶风阀分成上下两组，满足自然通风需求；同时还设置了9台通风量为31500 m3/h的轴流风机，在自然通风不能满足时使用。同时还设置的6台通风量为3240m3/h暖风机以弥补冬季散热器采暖的不利影响，将聚集在高处的热空气，利用射流卷吸的方式带到温室下部，降低室内温度梯度并具有经济节能的效果。水源水系统采用湿地景观水池和污水厂来水两路，当景观水池水量有保证时优先采用（此水质较污水厂来水好）。水源热泵选用一台高温型水源热泵机组，制冷量为270KW ，制热量为327KW；系统

11、采用大小不同的两组循环泵，供冬季和夏季工况使用。详见附图。4.2 系统特点该方案属经济有效的高效节能技术，城市污水的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。环境效益显著，该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。运行稳定可靠，水源的温度（常年温度在12-28）一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。5.现实意义城市污水水源热泵系统，水源稳定可靠，设备的制冷、供热效率高。该系统运行能量利用率夏季的效能系数可达4.2-5.1，冬季制热系数可达4.1以上，是一种经济、高效、节能的热泵系统。系统能有效地利用污水低位热能，替代传统的供暖、制冷系统，具有明显的环保效益、社会效益和经济效益，是一种可以在污水处理行业推广的新技术，有广泛的发展前景和推广意义。5