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关于地源热泵认知

发布日期:2020-03-13 12:56:35来源:土木工程网责任编辑:土木龙


导读:
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地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。中国地源热泵产品生
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 【摘要】地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》显示,地源热泵这一新兴技术受到广泛关注,不同所有制形式企业都参与到其开发、应用之中,尤以中小项目居多,这说明地源热泵发展潜力巨大。可以说,地源热泵在我国长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区,具有较高适用性,在我国有很好的应用前景。 

  【关键词】地源热泵;原理;应用及分析;国内发展及分析    

  地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量(如电能)将吸取的全部热能(即电能+吸收的热能)一起排输至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态,从而达到吸收低温热源中热能的作用。 

  与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于地源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%。因此,近十几年来,尤其是近五年来,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。 

  在我国,当前地源热泵发展存在的障碍主要表现在以下几个方面:首先,政府政策支持与财政补贴稍显薄弱。地源热泵是一项节能环保的技术体系,但在房地产应用推广中投资还是相对较高,开发商不愿意在自己的系统中使用这种技术,政府在政策上的支持力度也还是稍显单薄,鼓励与补贴政策也还不很明确。建议应像国外机构一样对此类系统设立专项基金给予支持。地源热泵的市场需要政府从可持续发展的角度,综合能源、环保和资源等各个方面的考虑,调整政策,促使其健康有序发展。 

  其次,对地源热泵系统研发还不够深入。地源热泵目前在国家标准规范、宣传材料、系统图集方面还有所欠缺,同时在科研上还有一些问题没有取得突破,如土壤源地源热泵系统的地下温度场的计算方法不统一;海水源地源热泵系统海水取水口的设置;地下水地源热泵的地下管井的设计与施工、水源的探测开采、供水过滤、水质防腐处理等问题都还没有较好解决方法;对于已经完成并且运行的地源热泵系统,对其能效性能缺乏正确的评估体系也是影响其正常发展的原因之一。 

  地源热泵发展空间广阔 

  如《建筑通风空调新技术及其应用》所述,目前,我国城乡既有建筑总面积约400亿平方米,其中城镇约为160亿平方米,在城镇中居住建筑面积约为105亿平方米,其中能达到建筑节能标准的仅占5%%,其余95%%都是未来需要陆续进行节能改造的高能耗建筑;同时,我国每年新增房屋建筑面积约20亿平方米,预计到2020年底,我国新增的房屋面积将近300亿平方米,新增城镇民用建筑面积将为100亿~150亿平方米。 

  据专家测算,目前我国发电装机容量为5.08亿千瓦,百米内地下水每年可采集的低温能量约为2.2×108千瓦,相当于其43%,近百米内的土壤每年可采集的低温能量相当于1.5×1012千瓦,则是其2950倍,浅层地能的应用仍然有相当大的市场发展空间,如果全国每年在1亿平方米建筑中推广应用地源热泵系统供暖空调,则每个采暖季可替代374万吨左右标煤,或25亿立方米左右天然气,削减约6.4万吨氮氧化物、933万吨二氧化碳、约16万吨颗粒物的排放。鉴于此,建设部提出,在“十一五”期间,推广浅层低能使其使用面积达到2.4亿平方米。同时,北京市发改委表示,北京将继续大力推广浅层地能,作为现行供暖的替代能源。今后凡政府投资的项目如政府机构、医院、学校等公共建筑,有条件的要优先使用浅层地能。预计到2010年,北京市将有2000万平方米的建筑采用浅层地能来供暖。 

  为了大力发展可再生能源,当前政府、技术研究、工程设计与安装等部门需共同努力做好以下几方面工作:建议国家建立专项基金,鼓励地源热泵的推广应用;调查现有的地源热泵工程,总结经验;收集现有的用于地源热泵的全国水文地质资料,建立基本资料库;建立专业的地源热泵用管井设计和施工队伍,完善地埋管换热器的安装和施工队伍,适当时候建立专项设计施工资质管理制度;开展国家级和城市级的地源热泵(海水源、污水源、余热热源)工程示范,以得到正确可靠的技术数据,指导工程设计、安装和运行,然后开发适合国情、因地制宜的地源热泵机组,完善产品系列和规格;加强政府对地源热泵工程质量的监管,防止假冒伪劣,使得地源热泵在建筑应用中能健康发展;开发地源热泵和其他能源互相补充的技术体系,拓宽其发展方向。 

  参考文献: 

  [1]《建筑节能技术》 -武涌,龙惟定主编 2009 地源热泵系统 

  [2]《蓄能空调技术》 -方贵银等编著 2006 地源热泵工作原理 �C 地源热泵 

  [3]《地埋管地源热泵技术》 -刁乃仁,方肇洪著 2006  地源热泵组成及运行 397~432 

  [4]《建筑通风空调新技术及其应用》 -胡平放等编著 2010  应用地源热泵的意义 第五章 50~55 

  [5]《地源热泵技术与建筑节能应用》 -赵军,戴传山主编 2007 

  [6]《地源热泵技术的节能原理》  2009

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