隨著溫泉康養(yǎng)旅游的興起,某溫泉康養(yǎng)項目作為新興的溫泉旅游目的地,對于溫泉水系統(tǒng)設(shè)備配置與效能優(yōu)化提出了更高要求。根據(jù)項目的實際情況,為確保用戶的舒適度以及落實最大化的技能設(shè)計理念,通過多種技術(shù)的比較和對當(dāng)?shù)?a href="http://www.0417jobs.cn/t/地?zé)豳Y源.html" >地?zé)豳Y源的挖掘,對于溫泉水系統(tǒng)設(shè)計,采用熱驅(qū)動溶液除濕熱泵空調(diào),一方面可以達(dá)到除濕兼帶去異味的效果,確保用戶舒適度, 同時由于除濕技術(shù)不同于冷凍除濕,需要的冷量較少,可以節(jié)約電能,實現(xiàn)節(jié)能效果;采用地?zé)崴?/a>驅(qū)動再生,不消耗其他能源。地?zé)崽菁壚?/a>+水源熱泵取熱供熱系統(tǒng),充分利用現(xiàn)有地?zé)豳Y源,來降低運行費用,實現(xiàn)節(jié)能效果。

0引言

項目地位于忻州城區(qū)北部的某景區(qū)內(nèi)。景區(qū)東西長度約為4.57公里,主要以水域景觀為主線,以生態(tài)資源為核心。這個景區(qū)集綠色觀光、溫泉康養(yǎng)和親水休閑于一體,被譽為城市氧吧。該項目所在地?fù)碛胸S富的地?zé)?/a>資源和淺層埋藏。地下熱水溫度為60℃,每井出水量為 55立方米/小時。溫泉中富含氡氣、鍶、偏硅酸、硫化氫、氟等20多種礦物質(zhì)微量元素。據(jù)研究顯示,溫泉對心血管疾病、風(fēng)濕性疾病、神經(jīng)類疾病和各類骨關(guān)節(jié)炎癥等具有良好的輔助治療效果。這也為溫泉水系統(tǒng)的設(shè)備配置與性能優(yōu)化奠定良好基礎(chǔ)。

1溫泉水系統(tǒng)能效分析

1.1地?zé)衢_發(fā)方向

當(dāng)前,國家鼓勵大力開發(fā)地?zé)豳Y源,并在十三五規(guī)劃中提出地?zé)崮荛_發(fā)的相關(guān)政策,并堅持“取熱不取水”的原則,也為這個溫泉康養(yǎng)項目溫泉水系統(tǒng)的優(yōu)化建設(shè)提供了先決條件。

結(jié)合某溫泉康養(yǎng)項目的實際情況,本次針對溫泉水系統(tǒng)的開發(fā)采用梯級利用的方式,并搭配水源熱泵系統(tǒng)做出改進,以提高溫泉水的利用效率。具體的利用流程如圖1所示。

在打造溫泉井的基礎(chǔ)上,通過溶液除濕機組熱驅(qū)動除濕、高溫用水(泡池)加熱、生活熱水加熱,實現(xiàn)高溫用熱區(qū)域的加熱,確保溫度達(dá)到80~60℃;中低溫用熱區(qū)域則通過戲水泳池區(qū)域及低溫區(qū)補水加熱、維溫以及地板和空調(diào)供暖的方式,確保溫度在60℃以下;低溫用熱區(qū)域則通過水熱熱泵取熱和地板、空調(diào)供暖的方式,保持溫度在40~20℃;最后,回灌井的溫度口在20℃以下。

水源熱泵系統(tǒng)的組成如圖2所示,組成該系統(tǒng)的三大系統(tǒng)分別為能量采集系統(tǒng)、能量提升系統(tǒng)以及能量釋放系統(tǒng)。水源熱泵系統(tǒng)的工作原理基于地球表面水體(如地下水、地表水等)所蘊藏的太陽能資源。這些水體在一年四季中相對穩(wěn)定地保持一定的溫度,因此可以作為一種可再生能源來使用。水源熱泵系統(tǒng)通過利用這些水體的溫度,實現(xiàn)能量的采集、提升和釋放,從而滿足建筑物的供暖和制冷需求。能量采集系統(tǒng)是該系統(tǒng)的核心部分,主要由熱泵機組和水源側(cè)換熱器組成。

熱泵機組通過工質(zhì)循環(huán),從水源側(cè)換熱器中吸收熱量或放出熱量,從而實現(xiàn)能量的采集。水源側(cè)換熱器則負(fù)責(zé)將熱泵機組與水體進行熱交換, 使工質(zhì)得以從水體中吸收或放出熱量。能量提升系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將采集到的能量進行提升,以滿足建筑物的供暖和制冷需求。該系統(tǒng)主要由空氣側(cè)換熱器組成,空氣側(cè)換熱器通過與室內(nèi)空氣進行熱交換,將熱泵機組中的工質(zhì)所攜帶的熱量或冷量傳遞給室內(nèi)空氣,從而實現(xiàn)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。 能量釋放系統(tǒng)則是將經(jīng)過能量提升后的工質(zhì)進行冷卻或加熱,以便再次進行能量采集。該系統(tǒng)主要由冷卻塔或輔助熱源組成,用于將工質(zhì)恢復(fù)到初始狀態(tài),為下一次能量采集做好準(zhǔn)備。

1.2熱量計算

溫泉應(yīng)用于生活熱水供應(yīng)及泡池溫度維持。首先, 60℃的高溫溫泉水經(jīng)過板式換熱器進行熱交換,降溫至 52℃。換出的熱量作為生活熱水加熱系統(tǒng)的熱源,可利用的熱量達(dá)到500kW。部分經(jīng)過換熱后的尾水用于泡池補水。另一部分尾水則通過換熱器進行二次熱交換,轉(zhuǎn)化為 8/15℃的低溫水,作為水源熱泵的水源。利用水源熱泵對泡池循環(huán)加熱系統(tǒng)的熱媒進行加熱,熱媒的供回水溫度為 60/50℃,供熱量為2440kW。在夏季,水源熱泵為空調(diào)系統(tǒng)提供冷凍水,供冷量約為2200kW,大致可滿足2.2萬平方米的制冷需求。

假設(shè),每天將100m3的水升溫至45℃,則對應(yīng)所需的熱量為Q計算如下:

由此,假設(shè)溫泉水系統(tǒng)的流量為55m3/h,初始溫度為 60℃,最終溫度為12℃。按照上述計算公式,得出溫泉可用總熱量為3000kW?？偀崃肯嚓P(guān)數(shù)據(jù)見表1。

將60℃的高溫溫泉水經(jīng)板式換熱器換熱后降溫至 52℃,換出的熱量作為生活熱水加熱系統(tǒng)的熱源,可用熱量為500kW。經(jīng)一級提取熱量后的溫泉水水溫降至52℃, 其中一部分溫泉水作為泡池循環(huán)補水,補水量為10m3/h, 剩余溫泉水經(jīng)二次板式換熱器換出15/8℃的低溫水作為水源熱泵的水源,通過水源熱泵對泡池循環(huán)加熱系統(tǒng)的熱媒進行加熱,熱媒溫度為60/50℃,溫泉水水溫由51℃降至 12℃時可提取熱量為2000kW。選兩臺61XW-320B1型水源熱泵,單臺輸入功率為244.3kW(電量),制熱量為 1220kW,兩臺總制熱量為2440kW,可滿足泡池循環(huán)加熱用熱量。

2溫泉水系統(tǒng)經(jīng)濟性分析

在某溫泉康養(yǎng)項目溫泉水系統(tǒng)梯級系統(tǒng)的開發(fā)中,設(shè)備包括水源熱泵、換熱器、循環(huán)泵等多種設(shè)備,且前期的投資費用約為340.5萬元。相應(yīng)的計算依據(jù)為:①電價按0.5元/kW·h。②燃?xì)鉄嶂蛋?5590kJ/Nm3,燃?xì)忮仩t效率按95%計,燃?xì)鈨r格按2.60元/Nm3。③滿足用戶全年各季節(jié)的用熱量。④冬季運營時間:12h滿負(fù)荷運行。綜合對比情況如表2所示。

按照每天運行12小時,0.5元/kW·h的運行情況來計算本系統(tǒng)運行費用中的水源熱泵電費,發(fā)現(xiàn)全年總費用為 74.94萬元。能源費用情況如表3所示。

從經(jīng)濟性的角度來看,梯級利用系統(tǒng)在某溫泉康養(yǎng)項目中具有顯著的優(yōu)勢。通過合理地利用溫泉水的熱量,結(jié)合水源熱泵等技術(shù)手段,不僅實現(xiàn)了能量的高效采集和利用,還大大降低了系統(tǒng)的運行費用。與傳統(tǒng)的多聯(lián)機+空氣源熱泵+鍋爐方案相比,梯級利用系統(tǒng)不僅減少提取熱量/功率 kJ/h kW了設(shè)備的總造價,而且在運行過程中能夠節(jié)約大量的電費。據(jù)計算,全年可節(jié)約電費高達(dá)30萬元,這對于項目的長期運營來說,無疑是一筆可觀的節(jié)約。此外,梯級利用系統(tǒng)還具有良好的環(huán)保效益。通過充分利用溫泉水的熱量, 減少了對傳統(tǒng)能源的依賴,從而降低了溫室氣體排放和環(huán)境污染。這符合當(dāng)前社會對于綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展的要求,也為某溫泉康養(yǎng)項目贏得了良好的社會聲譽和市場競爭力。

設(shè)備方案經(jīng)濟對比表如表4所示。

循環(huán)恒溫系統(tǒng)下的耗水量為490m3/d;熱回收系統(tǒng)下的耗水量為776m3/d。與熱回收系統(tǒng)相比,梯級系統(tǒng)采用回灌技術(shù),實現(xiàn)“取熱不取水”的要求,每天可節(jié)約280m3溫泉水,水費按13.5元/m3計,則可節(jié)約水費3780元/d,全年可節(jié)約水費約為138萬元?？偟膩砜?采用地?zé)崽菁壚?/a>系統(tǒng)時,每年可節(jié)約電費30萬元,水費138萬元,兩項總計共可節(jié)約運行費用168萬元/年。

綜合來看,傳統(tǒng)熱回收系統(tǒng)下要實現(xiàn)溫泉水系統(tǒng)的應(yīng)用需要配置兩個大的水箱,而優(yōu)化后的梯級利用系統(tǒng)下則不需要配置水箱也能實現(xiàn)。且建設(shè)費用與運營費用也有較大的區(qū)別,梯級利用系統(tǒng)下的溫泉項目開發(fā)不僅可以節(jié)約電費,也可以節(jié)約水費,并實行更加精細(xì)化的節(jié)水措施,達(dá)到節(jié)約水資源的目的。

3溫泉水系統(tǒng)配置要點

在溫泉水系統(tǒng)的配置中,有幾個關(guān)鍵要點需要注意。 首先,要確保水源熱泵的選擇與溫泉水的特性相匹配,以達(dá)到最佳的加熱效果。同時,換熱器的設(shè)計也需要考慮到溫泉水的水質(zhì)和溫度,以確保熱量傳遞的高效性。其次, 循環(huán)泵的選擇對于保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行至關(guān)重要,需要根據(jù)溫泉水的流量和壓力來合理選型。此外,系統(tǒng)的自動化控制也是不可忽視的一環(huán),通過智能化的控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)和監(jiān)控,提高運行效率和安全性。在實際操作中,還需要注意設(shè)備的維護和保養(yǎng),定期檢查和更換易損件,以確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。同時,對于溫泉水的回灌技術(shù)也需要特別關(guān)注,通過科學(xué)的回灌方式可以實現(xiàn)溫泉水資源的可持續(xù)利用,保護生態(tài)環(huán)境。最后,在溫泉水系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析中,需要綜合考慮設(shè)備的投資成本、運行費用以及節(jié)能減排等因素,選擇最優(yōu)的方案。通過合理的配置和運營,可以實現(xiàn)溫泉水系統(tǒng)的高效、節(jié)能、環(huán)保運行,為溫泉康養(yǎng)項目提供優(yōu)質(zhì)的溫泉水資源。

4結(jié)論

綜上所述,某溫泉康養(yǎng)項目的溫泉水系統(tǒng)設(shè)計方案充分考慮了地?zé)?/a>資源的梯級利用和節(jié)能減排的理念。通過采用熱驅(qū)動溶液除濕熱泵空調(diào)、地?zé)崴?/a>驅(qū)動再生等技術(shù)手段實現(xiàn)了對地?zé)豳Y源的最大化利用,提高了系統(tǒng)的運行效率并降低了項目的運行成本。同時該系統(tǒng)還充分考慮了用戶的舒適度,為用戶提供了高品質(zhì)的溫泉服務(wù)。這一設(shè)計方案的實施不僅為項目的可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障, 還為社會的環(huán)保事業(yè)做出了積極貢獻。