1.引退水系统
人工湖取水点距热泵机房直线距离为120m,回水口距取水泵80m,分别位于人工湖的对角两侧,如图10-2所示。取水泵采用污水潜水泵,在湖边搭建钢结构骨架,取水泵沿滑架潜入水下4～5m处,并固定在滑架上,通过输水管路将湖水送往热泵机房,详细结构可见图10-3[3]。
图10-2 系统引退水口位置示意图
2.低温防冻疏导式换热技术
系统采用间接式二次换热系统,加设疏导式换热设备,使湖水与中介清洁水进行一次换热,中介水中加入浓度30%的丙三醇溶液,冰点温度为－9.5℃,使其水温可降至0℃以下而不结冰,中介水在进入机组的蒸发器换热。
疏导式换热设备开发理念为大禹治水思路,不截留而疏导[4,5]。污水不需过滤直接进入换热器换热。该设备从流动、换热方面主要由以下几个关联效益组成。
(1)初始水流分离效应。初始水流分离效应:换热前水流按180°分离成若干支流,支流的数量与预期换热管数量相同,悬浮物呈180°分离效应。
(2)沿程水流互立效应:各支流在流动过程中相互独立,水流互不浸透,悬浮物在流动过程中呈压差互立效应。
(3)中间往复回转效应:各支流在流动过程中多次180°往复折流,水流高强度湍动,水流和杂质呈往复回转效应。
(4)全程短管换热效应:各支流的直线流动长度控制在60倍断面当量直径以内,流动始终处于湍流非成熟段,水流呈高度短管换热效应如图10-4所示。
图10-3 岸边滑动式取水方式
图10-4 短管流动换热
3.系统工艺流程
整个热泵系统选用了两台热泵机组,冬季运行一台450kW热泵机组,夏季大部分时间运行450kW热泵机组,并备用了一台350kW热泵机组,因此,中介水泵及末端循环泵均与两台热泵机组采用了大并联的管路连接形式。当一台机组出现故障时,通过阀门的开关进行水路调节。人工湖内安装了一台潜式污水泵,并在机房内安置一台配用闲置水泵,当湖内水泵出现故障后,一小时内即可更换另一台,不会出现因设备故障而造成整个系统瘫痪等问题。
系统工艺流程如图10-5所示。
4.系统设计参数及设备选型
为确保系统能够稳定安全运行,系统运行参数均以最不利工况设计。系统设计参数可见表10-1。
表10-1 系统设计参数
项目选用了1台制热量为350kW(SSHR-A-350S)和1台制热量为450kW(SSHR-A-450S)的热泵机组,可满足冬夏两季的冷热负荷要求。选用了1台自行研制的F150型疏导式换热器(QKC-SDHRQ-GS-150),无需进行前置防堵防垢处理,湖水泵直接抽取湖水进入疏导式换热器,经行二次换热后,将湖水中的热能传递到中介水中,中介水进入热泵机组。
选用的水泵均为变频水泵,以适应冬夏水流量需求不一的运行工况,相比工频水泵,还可大幅度地节省运行成本,延迟使用寿命。
图10-5 低温湖水源热泵系统工艺流程
1:热泵机组;2:疏导式换热器;3:末端循环泵;4:中介水循环泵;5:软化水装置;6:补水水箱;7:末端补水定压装置;8:中介水补水定压装置;9:快速除污器;10:湖水泵
表10-2 系统主要设备选型
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