¿Sistema de aire acondicionado con bomba de calor geotérmica y su aplicación en el área de Wuhan?
1 Descripción general de las aplicaciones de bombas de calor geotérmicas
La bomba de calor geotérmica (GSHPS) es un término amplio que incluye el suelo, el agua subterránea y el agua superficial como fuentes y disipadores de calor. sistemas de bombas de calor acopladas a tierra (GCHPS), también conocidas como bombas de calor de fuente terrestre con intercambiador de calor terrestre (bombas de calor de fuente terrestre con intercambiador de calor terrestre (GWHPS);
1.1 Situación de desarrollo en el extranjero
El sistema de bomba de calor geotérmico se denomina: una tecnología del siglo XXI, que se caracteriza por el uso de energía geotérmica renovable, la conservación de energía y la protección del medio ambiente. Esta tecnología comenzó en 1912 (Suiza presentó una patente y la aplicación de esta tecnología comenzó en el Reino Unido y Estados Unidos. Estados Unidos ha llevado a cabo doce proyectos importantes sobre el sistema GSHP desde 1946, como la forma estructural del subsuelo). serpentines, parámetros estructurales y el impacto de las tuberías en el rendimiento de la bomba de calor, etc. El primer sistema de bomba de calor geotérmica de Estados Unidos se instaló en el centro de Portland, Oregón.
Especialmente en los últimos diez años, las bombas de calor geotérmicas han logrado un rápido desarrollo en los países industrializados de Europa y Estados Unidos y se han convertido en una tecnología de aplicación madura. A finales de 2000, había más de 400.000 sistemas de bombas de calor geotérmicas en uso en hogares, escuelas y edificios comerciales en los Estados Unidos, proporcionando aproximadamente entre 8.000 y 11.000 Gwh de energía final por año.
Las bombas de calor geotérmicas en aplicaciones de ingeniería incluyen principalmente sistemas de bombas de calor acopladas subterráneas (GCHPS), sistemas de bombas de calor de agua subterránea (GWHPS) y sistemas de bombas de calor de agua superficial (SWHPS).
1.2 Desarrollo y aplicación nacionales
1.2.1 Consumo de energía actual
Para 2040, el consumo total de energía primaria de mi país alcanzará los 3,86 mil millones de toneladas de carbón estándar. Esto es tres veces el consumo total de energía actual. A finales de este siglo, el suministro máximo anual de producción nacional de energía primaria será de 3.200 millones de toneladas de carbón estándar. Por lo tanto, la tasa de crecimiento anual promedio del consumo de energía de China a largo plazo debería mantenerse en alrededor de 2,5. Hasta 2040, el consumo de energía alcanzará el objetivo de crecimiento cero.
Entre las reservas de energía probadas generales de mi país, las reservas de carbón representan aproximadamente el 11% de las reservas mundiales, el petróleo crudo representa el 2,4% y el gas natural representa sólo el 1,2% de la población de mi país. % de la población mundial, y su posesión de energía per cápita es inferior a la mitad del mundo. China es un importante país carbonero, pero los seis restantes de los siete mayores países carboníferos del mundo tienen ratios de reservas de más de 200 años. Sólo China tiene reservas de menos de un siglo. El ratio de reservas de petróleo es de 40 años, y la abundancia media de petróleo y gas natural en China es sólo el 57 y el 45 del promedio mundial.
Ante una situación energética tan grave, la política energética general del país todavía otorga la misma importancia a la conservación de energía, el desarrollo de nuevas energías y la utilización de energías renovables, por lo tanto, la promoción y aplicación de la tecnología de bombas de calor geotérmicas. nuestro país tiene una gran importancia práctica y amplias perspectivas de desarrollo.
1.2.2 Aplicación de la bomba de calor geotérmica
El diseño del sistema de aire acondicionado con bomba de calor geotérmica incluye principalmente dos partes: una es el diseño del sistema de aire acondicionado del circuito de agua en el edificio; el otro es el sistema de aire acondicionado con bomba de calor geotérmico Diseño de la parte subterránea del sistema de aire acondicionado con bomba de calor, es decir, el intercambiador de calor subterráneo del sistema de bomba de calor acoplado subterráneo, el intercambiador de calor de agua superficial del sistema de bomba de calor de agua superficial y el sistema de pozo del sistema de bomba de calor de agua subterránea. Diseño del sistema.
El primer sistema de bomba de calor acoplada subterránea aplicado se puso en funcionamiento en el edificio de oficinas de la zona de desarrollo Minhang de Shanghai en octubre de 1989 (se proporcionan 4305 m2, carga de refrigeración 4532 KW, carga de calefacción 231 KW). por Estados Unidos. En buen estado. El pozo del elevador 135 tiene 35 metros de profundidad y la tubería enterrada es de polibutileno. Los colegios y universidades nacionales han llevado a cabo investigaciones experimentales relevantes y aplicaciones de ingeniería a pequeña escala en tuberías enterradas verticales u horizontales, y han establecido modelos de transferencia de calor para tuberías enterradas. Las condiciones geológicas en diferentes lugares son diferentes y la temperatura y los parámetros termofísicos del suelo también son diferentes. Por lo tanto, la aplicación de bombas de calor acopladas subterráneas necesita una mayor verificación experimental y la acumulación de datos experimentales.
Sistema de bomba de calor de agua superficial: la temperatura del agua superficial se ve muy afectada por el clima. Al igual que las bombas de calor de fuente de aire, la temperatura del agua en lagos poco profundos como el Lago Este de Wuhan es más alta que la temperatura del bulbo húmedo en verano y. No tiene valor de utilización En invierno, la temperatura del agua es ligeramente superior a la temperatura del aire y se puede utilizar como fuente de calor. Los datos de medición reales muestran que el agua del río Ningbo Fenghua tiene 7 metros de profundidad y 31,2°C, y el fondo del río Perla tiene 31,8°C. El agua del río está muy contaminada por el calor y tiene poco valor de utilización. El agua del río Yangtze se puede utilizar como fuente de calor para sistemas de bombas de calor de agua superficial, pero el nivel del agua en el río es muy bajo en invierno, considerando la economía de la ingesta de agua y el control de inundaciones, su utilización real sigue siendo extremadamente difícil.
Sistema de bomba de calor de agua subterránea: de la situación anterior se puede ver que actualmente en mi país, la tecnología es relativamente madura, la viabilidad de uso es mayor y los proyectos más implementados siguen siendo sistemas de bomba de calor de agua subterránea. . En la actualidad, hay veinte o treinta fabricantes nacionales que producen unidades de bomba de calor con fuente de agua. Dado que el país no ha promulgado normas técnicas para la producción de unidades de bomba de calor con fuente de agua, la calidad de los productos de los fabricantes nacionales varía a juzgar por las muestras de productos de algunos fabricantes, los parámetros técnicos son incompletos e inexactos. Dado que muchos fabricantes no tienen métodos de medición, no se pueden proporcionar muchos de los datos necesarios para el uso de unidades de bomba de calor con fuente de agua. Ni siquiera se descarta que algunos fabricantes con poca solidez técnica simplemente no comprendan las diferencias técnicas entre las unidades de bomba de calor con fuente de agua y. enfriadores convencionales y clasificar directamente los enfriadores convencionales lanzados al mercado como una unidad de bomba de calor con fuente de agua. En la actualidad, entre los fabricantes con los que el autor se ha puesto en contacto, sólo una empresa extranjera puede proporcionar datos de selección de software informático especializado para seleccionar configuraciones de unidades razonables y creíbles y diversos datos de rendimiento basados en las condiciones de diseño.
2 Aplicación de bomba de calor geotérmica en Wuhan
2.1 Ejemplo de proyecto de bomba de calor geotérmica
2.1.1 La primera aplicación de ingeniería de bomba de calor geotérmica en Hubei está Valeo Automotive Air Conditioning Co., Ltd., ubicada en Shashi, Jingzhou, utiliza 2 unidades de bomba de calor con fuente de agua de tornillo LWP1800 (545 KW) de Asia occidental, LGP350 A (110 KW), con una capacidad de enfriamiento total de 1200 Kw, suministrando un taller (5000m2) y partes de oficina (900m2), debido a la limitación de toma de agua, el pozo de toma de agua es de 50m3/h, y se instala una torre de enfriamiento para refrigeración suplementaria. Calefacción: Dado que los equipos del taller disipan una gran cantidad de calor, un pozo de agua puede satisfacer plenamente las necesidades de calefacción. El agua de pozo está a 18,5 ℃ en verano y 17,8 ℃ en invierno. Inició operaciones en septiembre de 2000.
2.1.2 La Ciudad Metodista de la Música Tiandi en Hankou tiene un área de construcción de 5000 m2 y utiliza dos unidades de bomba de calor de fuente de agua de pistón Clemente italianas WRHH1202, con una capacidad de refrigeración total de 720 Kw y un suministro de calor total. de 750Kw (de ellos, 450Kw se utilizan para calefacción y 300Kw para agua caliente sanitaria mediante el sistema de recuperación de calor). Perforar dos pozos, uno para bombeo y otro para llenado. La tasa de recarga es de aproximadamente 90, la profundidad del pozo es de 47 m, la temperatura del agua de salida en invierno es de 20,5 °C y el flujo de entrada de agua es de 60 m3/h. La unidad se calienta rápidamente en invierno y la temperatura del suministro de agua de la unidad puede alcanzar más de 45 °C en 2 horas. La unidad comenzó a funcionar en junio de 2002 y ha estado proporcionando agua caliente como sistema de suministro de agua.
2.1.3 El edificio industrial integral de Wuhan Lingyun Technology Group tiene un área total de construcción de 11.000 m2, incluidos 4.000 m2 de oficinas y 7.000 m2 de plantas de producción. Se seleccionaron dos unidades francesas de bomba de calor de tornillo Westat LWP2500, con una capacidad de refrigeración total de 1440 Kw y una capacidad de calefacción de 1900 Kw. Se perforaron 4 pozos, 2 pozos cada uno, uno para bombeo y otro para llenado. Inició operación en octubre de 2002.
2.1.4 Jardín de los Campos Elíseos, Hong Kong Road, Hankou, 40.000 metros de ancho, con dos edificios, capacidad total de refrigeración 3200 Kw, suministro total de calor 2500 Kw. El diseño utiliza tres unidades de bomba de calor con fuente de agua de tornillo Clement BE/SRHH2702, que enfrían agua helada a 7/12 ℃, agua subterránea a 18/32 ℃ y calefacción a 40/50 ℃ y agua subterránea a 18/8 ℃; La perforación está a cargo del Instituto de Estudios de Ingeniería Geológica de Wuhan. La ingesta de agua de cada pozo es de 80 m3/h. Primero se perfora un pozo de prueba y se bombea e irriga una vez. Después de obtener los datos de la prueba, se llevan a cabo cálculos detallados y análisis hidrogeológicos. Diseñe tres pozos de bombeo y cinco pozos de recarga, cada pozo recarga el 60%. Los análisis y cálculos muestran que cuando tres pozos bombean agua al mismo tiempo y cinco pozos se recargan al mismo tiempo, el nivel del agua subterránea en el lado sur del sitio bajará. menos de 1 m, y la caída en otras partes será inferior a 0,5 m; el hundimiento del suelo en el lado sur es de 1 cm, y el hundimiento del suelo en otras partes es inferior a 0,5 cm; el asentamiento desigual de la mayor parte del sitio es; menos del 0,2‰, lo que no provocó que la geología entrara en funcionamiento en noviembre de 2002.
2.1.5 Edificio del Complejo Fábrica de Wuhan Hangda Company en East Lake, Hankou, con un área de construcción de 18.000m2, utilizando dos unidades de bomba de calor de fuente de agua de tornillo Clement BE/SRHH2702, con 6 pozos y 6 Recargas de pozos diseñados, cada pozo tiene un consumo de agua de 20m3/h, y entró en operación en septiembre de 2003.
2.1.6 El edificio integral de Baibuting Garden Community en Hankou, con un área de construcción de 21.000 m2, utiliza una enfriadora de agua de tornillo SEAT LWP2800, dos unidades de bomba de calor de agua de tornillo LWP1400, y unidades de bomba de calor de agua scroll One LGP100, equipadas con hockey sobre hielo de 105m3. Este proyecto es un sistema de aire acondicionado único que combina un sistema de almacenamiento de hielo y un sistema de bomba de calor con fuente de agua. Tiene las características de un sistema de almacenamiento de hielo y un sistema de bomba de calor con fuente de agua. Este proyecto es un sistema de aire acondicionado único que combina un sistema de almacenamiento de hielo y un sistema de bomba de calor con fuente de agua en uno. Tiene el doble significado de reducir los picos y llenar los valles, conservar la energía y proteger el medio ambiente.
2.7 La biblioteca de la Universidad de Hubei, con un área de construcción de 42.000 m2, utiliza tres unidades de bomba de calor con fuente de agua de tornillo Clement BE/SRHH3602, con una capacidad de refrigeración total de 3850 KW y una capacidad de calefacción total de 3100 KW. Se diseñan tres pozos de bombeo. Hay seis pozos de recarga, cada uno con una capacidad de entrada de agua de 120 m3/h. El espacio entre los pozos de bombeo debe ser lo más grande posible según las condiciones del sitio. La bomba de calor de fuente de agua debe usarse con carga parcial. condiciones tanto como sea posible. En noviembre de 2004 la planta inició operaciones.
2.1.8 Complejo de Oficinas Hankou Fuxing Huiyue, con una superficie de construcción de 10.000 m2. Se utilizan dos unidades de bomba de calor con fuente de agua de tornillo Westat LWP1800. La capacidad total de refrigeración es de 1090 KW y la capacidad total de calefacción es de 850 KW. Diseñar 2 pozos de bombeo y 4 pozos de recarga, siendo la captación de agua de cada pozo de 80m3/h.
2.1.9 Biblioteca y Gimnasio de la Escuela de Policía de Hubei, con una superficie de construcción de 20.000m2. Se utilizan dos unidades de bomba de calor con fuente de agua de tornillo Clement BE/SRHH2702, con una capacidad de refrigeración total de 2300 KW y una capacidad de calefacción total de 1600 KW. Se han diseñado 2 pozos de fuente de agua y 4 pozos de recarga, y cada pozo consume 80 m3/h de agua. .
El comedor de estudiantes de la Escuela de Policía de Hubei tiene una superficie de construcción de 12.000m2. Se utilizan dos unidades de bomba de calor con fuente de agua de tornillo Clement BE/SRHH2702, con una capacidad de refrigeración total de 2300 KW y una capacidad de calefacción total de 1600 KW. Inició operaciones en julio de 2004.
2.2 Ejemplo de proyecto de bomba de calor de acoplamiento subterráneo
2.2.1 Edificio de oficinas de la escuela de manejo del Departamento Provincial de Seguridad Pública, con un área de construcción de 5000 m2, que utiliza calor de fuente terrestre de dos tornillos Clement unidades de bomba WRHH0802, la capacidad total de refrigeración es de 520 KW y la capacidad total de calefacción es de 370 KW. Utilice el sitio exterior para enterrar tuberías verticales, perforar 220 orificios a una distancia de 4X4 M y enterrar bombas de calor en forma de U en los orificios. Hay 10.000 metros de tuberías subterráneas de intercambio de calor de PE en forma de U con una profundidad de pozo de 30 metros. Comenzó a funcionar en noviembre de 2002.
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