项目特殊性

1.建设意义

该项目为西安市乃至全国首例采用自来水厂原水作为热泵冷热源而建设的水源热泵供热供冷系统,末端采用风机盘管系统,为水源地区能源可再生利用提供了一种新的开发思路,具有良好的首创示范性。

2.系统设计运行理念

白鹿原水厂为新建水厂,原水取自李家河水库,引水管线均为新建工程,在设计过程中考虑到水厂入水主管线建设进程较慢,厂区主体建设进度与引水管线建设进度存在一定的时间交错,可能存在热泵系统待运行,而水厂原水尚未接入的问题,因此系统设计了两种运行模式。

(1)当水厂原水尚未接入时,通过水厂内给水管路向厂区内沉淀池内注入自来水,以此作为人工湖。热泵系统从沉淀池内的存水中取热,以维持系统的继续运行,此时该系统便成为典型的湖水源热泵系统。

(2)当水厂主管线通水以后,系统从李家河水库的来水中取热运行。

3.水厂水质安全性评价

通过对李家河水库的实地勘察检测,冬季水库水最低温度低于5℃。此时,进出口温差设计为4℃,水库水在疏导式取热设备中的进出口温度为5℃～1℃。中间取热设备对流传热温差ΔT＝2.5℃,这样,热泵机组的蒸发器进出口温度为2.5℃～－1.5℃。因此当热泵机组在上述工况下运行时,极易冻裂热泵机组蒸发器和输送管路,将会对热泵系统造成难以挽回的损失。

由于热源水为白鹿原自来水厂的水库储水,当水库水在中间取热设备内换热结束后,会进入水厂的水处理系统,经过水厂的标准水处理流程后,送入百姓家中。若水库水在中间换热设备中与加入防冻液的中介水进行换热过程发生漏水现象,防冻液将极有可能与水库水相溶,最终进入居民的生活用水中。因此防冻液种类的选择是本项目很重要的一个环节。

经过一系列严谨的论证和考察后,项目组决定采用丙三醇作为系统中介水的防冻液添加剂。丙三醇是无色、味甜、澄明、黏稠液体,能与水任意比例混溶,且随着浓度的不断增大,丙三醇水溶液的冰点温度先逐渐下降,当浓度变为66.7%时,冰点温度达到最低,可达－46.5℃,浓度继续增大,溶液冰点将会上升。选用30%浓度的丙三醇溶液,冰点温度为－9.5℃,可达到系统要求。据测算,系统中介水总量约为7t,按30%浓度配比,需加入丙三醇液体的质量约为2t。当发生泄漏时,如中介水在两小时内漏完,即丙三醇的泄漏量为1t/h,水库水流量为80t/h。倘若发生泄漏事故,丙三醇溶入本项目的湖水循环水流中形成丙三醇水溶液。根据泄漏量和计算可知,湖水在两小时内的循环流量其含有丙三醇的浓度约1.25%,而两小时内含1.25%丙三醇的80t/h的流量再注入平均水流量近1万吨/小时的水流量中(日水量25万吨),丙三醇的浓度已降至百万分之一。丙三醇在食品添加中的行业标准,如表10-4所示。

表10-4　丙三醇在部分食品应用中的添加量

食品行业中丙三醇的添加量一般都在1%左右,而泄漏后造成的水库水内丙三醇浓度只有百万分之一,因此不会对水库水质造成影响,而且后续还要进一步水处理,也不会对后续自来水的水质造成影响。