根据在开发高效水地源热泵系统应用中,地下含热是否是达到平衡这个对于后期系统的应用极为关键。地下含水层流动和换热以热平衡和热扩散原理为基础,从而推算建立出地下含水层储能数值,再对同层储能提水及回灌的相关水量及水的温度变化的试验的数据进行验证得到结果。
水地源热泵系统地下含水层热平衡的验算
西莱克高效水地源热泵系统项目均匀分布有取水井,单井出水量65~80立方。做同层提水等量回灌技术,一排提水井与对应一排回灌井。由前期收集的数据所得,地下含水层储能体积=95×100×(150-40)=1045000立方米。以每立方含水量30%潮湿土壤比热容617W计算,地下含水层储能体比热容=1045000×617=644765000W=644765kW。也就是说地下1045000立方米潮湿岩土每升温1℃或者降温1℃,能够吸收或者提供644765kW能量。高效水地源热泵机组夏季制冷运行120天,每天运行12小时,水地源热泵主机对地放热量=70kW/台×20台×120×12=2016000kW,地下含水层储能体温升2016000kW ÷644765=3.13℃。
冬季20台西莱克高效水地源热泵机组供暖热负荷1920kW,每天运行10小时,一个冬季运行120天,一个冬季供暖热负荷=1920×10×120=2304000kW。以45℃出水换热水地源机组能效比COP=4.36。对地取热量=供暖热-压缩机功耗热=2304000-2304000÷4.36=1775560kW。夏季制冷对地放热量-冬季供暖对地取热量=全年累计放热量=2016000-1775560=240440kW。一个制冷供暖年度地下含水层储能体累积温升=240440kW÷644765=0.37℃。地下含水层储能体全年累积温升小于1℃,说明该水地源热泵系统取热不取水,取水与回灌基本能够保持地下含水层储能体热平衡。