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地源熱泵
地源熱泵適用范圍及應用情況
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-11-03 10:22:24瀏覽次數(shù):2900
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)從嚴寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用,可為辦公樓、賓館、醫(yī)院、飯店、商店、超市、幼兒園、別墅、居民小區(qū)等各類建筑物提供冷暖兩用空調(diào)系統(tǒng),并可同時提供生活熱水。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的供暖和制冷費用只相當于普通空調(diào)系統(tǒng)供暖和制冷費用的30-70%。本項目所研究的技術(shù)成果在技術(shù)上已成熟,作為替代傳統(tǒng)供熱和供冷模式,具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/div>
已應用情況:中科院廣州能源研究所2002年承擔了國家“十五”重點攻關(guān)項目—高溫地源熱泵與采暖、空調(diào)、熱水聯(lián)供示范系統(tǒng),并已于2001年對中科院外國專家公寓原“鍋爐+制冷機”系統(tǒng)進行了改造,取得了很好的經(jīng)濟效益。此外,在北京,先后在中科院研究生院研究生宿舍樓、中國科學出版社、天普新能源示范樓等地建立了地源熱泵示范工程;在廣東地區(qū),先后在中科院廣州能源研究所、肇慶皇朝酒店、珠海農(nóng)業(yè)科學院、廣東外商活動中心等地建立了地源熱泵示范工程。
影響地源熱泵使用經(jīng)濟性的因素很多,如國家能源政策、環(huán)保政策、電與燃料價格、建筑環(huán)境、使用者和氣候條件等。根據(jù)我國目前的現(xiàn)狀,由于這些方面的因素而導致的運行費還有待進一步研究,難以獲得準確的結(jié)論,但是可以借鑒美國等發(fā)達國家的經(jīng)驗,世界環(huán)境保護組織在一份有關(guān)空調(diào)未來的報告中得出結(jié)論:設(shè)計安裝良好的地源熱泵,可以節(jié)約30%~40%甚至更高的供熱制冷空調(diào)的綜合運行費用。
由于技術(shù)方面的優(yōu)勢,可以節(jié)省運行費用40%~60%。
地源熱泵系統(tǒng)還可以集采暖、空調(diào)制冷和提供生活熱水于一身。—套熱泵系統(tǒng)可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調(diào)和生活熱水加熱的三套裝置或系統(tǒng),從而也增加了經(jīng)濟性。由此可得出結(jié)論:地源熱泵系統(tǒng)雖然由于室外部分比較復雜,初次投資高于普通空調(diào)系統(tǒng),但普通空調(diào)的運行費用遠高于地源熱泵系統(tǒng),—般幾年時間就可以將增加的初次投資回收。
普通空調(diào)壽命一般在15年左右,而地源熱泵的地下換熱器由于采用高強度惰件材料,埋地壽命至少50年。因此,從使用壽命和運行費用來考慮,地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性是高于普通空調(diào)系統(tǒng)的。
中國長江流域及其周邊地區(qū)有幾個省市,是中國經(jīng)濟高速發(fā)達的地區(qū),面積為180000km2,人口為5.5億,國民生產(chǎn)總值約占全國的48%,是一個人口最密集,經(jīng)濟、文化比較發(fā)達的地區(qū)。按照我國建筑氣候劃分,該地區(qū)屬于“夏熱冬冷”地區(qū)。即夏季氣候I:q熱,最熱月平均溫度為25~30℃且以28~30℃居多,多數(shù)地方高于35℃的酷熱天氣長達半個月至一個月,比世界上同緯度其他地區(qū)高出2℃左右,是地球上這個緯度范圍內(nèi)除沙漠干旱地區(qū)以外最炎熱的地區(qū),而且相對濕度經(jīng)常高達80%左右;冬季潮濕寒冷,最冷月平均溫度為2~7℃,大多數(shù)在2~5℃之間,是地球上同緯度冬季最寒冷的地區(qū)。長江中下游沿岸及以北一帶,日最低氣溫低于5℃的天數(shù)長達兩個月甚至三個月的時間,且相對濕度仍然很高,達73%~83%。因此該地區(qū)供冷和供暖大致相當,冷暖負荷基本相同,故適合在該地區(qū)推廣地源熱泵技術(shù),從而充分發(fā)揮地下蓄能的作用。
長江流域及其周圍地區(qū)人口集中,能源消耗量大,污染問題突出,而且本地區(qū)能源資源相對比較匱乏,能源供給形勢嚴峻,因此從節(jié)約能源,改善能源結(jié)構(gòu)和保護環(huán)境這些問題考慮,也應該推廣熱泵這項節(jié)能技術(shù)。
現(xiàn)在,在中北歐的瑞士、瑞典、奧地利、丹麥等國家,地源熱泵(土壤換熱器)技術(shù)利用處于領(lǐng)先地位,地埋管土壤換熱器熱泵得到廣泛的應用。據(jù) 1999 年統(tǒng)計,在家庭應用的供暖設(shè)備中,地源熱泵所占的比例:瑞士 96 ﹪、奧地利 38 ﹪、丹麥 27 ﹪。
在我國由于能源價格的特殊性以及人們節(jié)能、環(huán)保的認識程度等原因以及其它一些因素的影響,地源熱泵空調(diào)技術(shù)應用和發(fā)展比較緩慢,人們對之尚不十分了解,推廣較困難,然而隨著人們生活水平的提高,人均能耗的增長,一次性礦物能源的日益衰竭以及環(huán)境的日趨惡化,地源熱泵技術(shù)已越來越引起人們的重視。在目前節(jié)能和環(huán)保的潮流下,該技術(shù)以其特有的節(jié)能性和穩(wěn)定性受到行業(yè)的矚目,國內(nèi)許多院校、科研所作了大量的應用研究。國家建設(shè)部在《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》中專門作了推薦。為辦好本屆奧運會,北京市主管部門和科研部門全力合作,相繼進行了一些先進技術(shù)研究,國內(nèi)外專家提出以地源熱泵為代表的清潔能源符合“綠色奧運、科技奧運”的宗旨,應當在奧運工程建設(shè)中推廣、使用,會議形成倡議書遞交北京市政府和奧運會組委會,受到有關(guān)方面的高度重視,后詳細研究及考核,將地源熱泵中央空調(diào)作為 2008年北京奧運會指定選用的中央空調(diào)型式。早在很多年前,在國家政府所屬的建筑中就有使用地源熱泵的,最有代表性的就是毛主席紀念堂。
中國是一個能源消耗大國,據(jù)權(quán)威數(shù)字顯示,當前,我國每年社會終端能耗折合成電力總計為2萬億度,能源消耗總量達世界第二,相當于10個三峽電站的滿負荷處理,建筑能耗占全國能耗的1/4,其中采暖耗能占55%。所以節(jié)能、環(huán)保的地源中央空調(diào)前景廣闊、市場巨大。前不久,國務(wù)院出臺了4萬億拉動內(nèi)需的10項舉措,其中明確指出要加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè),這對于地源中央空調(diào)來說必將迎來發(fā)展的“春天” 北京市于 2007 年 7 月 1 日,由發(fā)改委及其他八部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)關(guān)于發(fā)展熱泵系統(tǒng)的指導意見的通知》(京發(fā)改〔2006〕839 號),《指導意見》中明確提出了在建筑中使用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng),每平米補助 50 元;水源熱泵補助 35 元。從去年開始,國家分別將三個城市做為地源熱泵試點城市,分別是北京、天津、沈陽。大力發(fā)展地源熱泵?,F(xiàn)在在這三個城市,甚至全國,地源熱泵已經(jīng)如火如荼。
現(xiàn)在國家努力引導發(fā)展地源熱泵,現(xiàn)在國家的一些政府部門的建筑,學校,醫(yī)院等,都進行了地源熱泵改造,例如我公司參與了多個學校,醫(yī)院,政府機關(guān)的地源熱泵改造工程,并取得了驕人的成績,而且現(xiàn)在正是奧運會的關(guān)鍵時刻,很多項目也都使用地源熱泵,如奧運會的部分場館,奧運森林公園等等都使用地源熱泵;不光國家的項目,現(xiàn)在很多的私人企業(yè)辦公場所,別墅等區(qū)域都在尋找做地源熱泵的廠家、經(jīng)銷商。我們在尋找項目的同時他們也在尋找我們。去年我公司在北京等地域在別墅方面的地源熱泵系統(tǒng)占有一定的優(yōu)勢?,F(xiàn)在是一個機會,地源熱泵一定會發(fā)展,是個發(fā)展趨勢。 統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,2005年,我國地源熱泵系統(tǒng)的應用面積約為3000萬平方米,這一數(shù)字到了2007年上升至8000萬。雖然統(tǒng)計結(jié)果還沒有出來,然而據(jù)專家估計,2008年我國地源熱泵系統(tǒng)新增的應用面積將在3000萬平方米以上,甚至可以達到并超過4000萬平方米。
3.1、北京已安裝1800萬平方米,十一五期間計劃每年安裝600萬平方米,2010年安裝到3500萬平方米。2008年北京奧運會主體育場“鳥巢”使用了地源熱泵,從土壤中吸收能量,用于補償體育場空調(diào)系統(tǒng)等。地源熱泵是一種使用可再生能源、節(jié)能、環(huán)保的系統(tǒng),通過地埋換熱管,冬季吸收土壤中蘊含的熱量為“鳥巢”供熱,夏季吸收土壤中存貯的冷量向“鳥巢”供冷。
據(jù)統(tǒng)計,北京奧運會實施了358個“綠色奧運”項目,包括新能源項目69項、建筑節(jié)能項目168項、水資源項目121項。奧運工程共建設(shè)了9個太陽能的熱水系統(tǒng)。4個項目建設(shè)了地源熱泵,3個項目建設(shè)了水源熱泵,還有兩個項目直接利用了地熱。 在200萬平方米的奧運工程中,有26.7%的面積將使用可再生能源等綠色能源。168個建筑節(jié)能項目所節(jié)約的能源,相當于每年減少20萬噸二氧化碳的排放。
3.2、 早在2006年9月29日,在沈陽市推進地源熱泵系統(tǒng)建設(shè)和應用現(xiàn)場會上,國家建設(shè)部資源節(jié)約辦公室副主任梁俊強宣布沈陽市被確定為全國地源熱泵技術(shù)推廣試點城市。2006年11月11日,沈陽市政府辦公廳又下發(fā)了“關(guān)于全面推進地源熱泵系統(tǒng)建設(shè)和應用工作的實施意見”沈政發(fā)〔2006〕20號文件,市政府決定在全市已經(jīng)形成地源熱泵供熱(制冷)面積312萬平方米的基礎(chǔ)上,全面推進地源熱泵系統(tǒng)建設(shè)和應用。
沈政發(fā)〔2006〕20號文件中明確規(guī)定:從2008年起,每年建設(shè)和應用地源熱泵技術(shù)不少于1600萬平方米,其中新建1000萬平方米,改建、改造600萬平方米,截止2008年底,已完成2900萬平方米。至2010年底,計劃全市實現(xiàn)地源熱泵技術(shù)應用面積6500萬平方米,占全市當期供熱面積的32.5%。文件指出:對正在申報但未審批的建設(shè)項目和已經(jīng)審批但尚未開工建設(shè)的項目,原則上都要采用地源熱泵技術(shù)。對已開工建設(shè)但未竣工的項目,原則上都要改為采用地源熱泵技術(shù)。對已投入使用的公建,重點是機關(guān)辦公場所、賓館、酒店、寫字樓等耗能大的建筑物要抓緊進行改造,采用地源熱泵技術(shù);對已投入使用的住宅,在具備條件的情況下,重點要對供熱質(zhì)量差的進行改造,采用地源熱泵技術(shù)。同時政府對于采用地源熱泵的相關(guān)單位也給予了扶持政策,包括:降低運營成本,給予資金支持,提供技術(shù)保證,加強政務(wù)服務(wù),培育產(chǎn)業(yè)發(fā)展等相關(guān)利好政策。
3.3、重慶地源熱泵技術(shù)在國內(nèi)位居前列。重慶市已有渝中區(qū)化龍橋項目B3/01地塊、開縣人民醫(yī)院業(yè)務(wù)綜合樓、珠江?太陽城和南江水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊集資樓四個項目入選國家級可再生能源建筑應用示范工程,獲得約3000萬元的國家財政資助。
地源熱泵是最經(jīng)濟的節(jié)能環(huán)保型中央空調(diào)系統(tǒng)。它是利用地下常溫土壤或地下水溫度相對穩(wěn)定的特性,進行能量轉(zhuǎn)換的供暖制冷空調(diào)系統(tǒng)。重慶市試驗顯示,采用江水源熱泵機組較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%左右。
重慶市推廣地源熱泵的最大優(yōu)勢,是地下多是砂巖,密度大、導熱系數(shù)高,地下埋管換熱性能比北京、上海高15%至20%。不利之處則是重慶市夏季冷負荷遠遠大于冬天的供暖負荷,造成地下巖土的吸、放熱難。 據(jù)了解,重慶市日前出臺了《重慶市可再生能源建筑應用示范工程專項補助資金管理暫行辦法》?!掇k法》規(guī)定,對利用可再生能源熱泵機組的空調(diào),按機組額定制冷量每千瓦補貼人民幣800元,利用可再生能源提供生活熱水的高溫熱泵機組,按機組額定制熱量每千瓦補貼人民幣900元。
3.4、眼下,作為一種替代燃煤和電能供熱制冷的新技術(shù)——地源熱泵技術(shù)正在青島市得到快速推廣。青島通過采取服務(wù)與監(jiān)督并舉、管理與引導結(jié)合的監(jiān)管模式,大力推廣使用地源熱泵技術(shù),引導房地產(chǎn)業(yè)和建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益的統(tǒng)一。 2006年,青島市城陽區(qū)千禧國際村三期住宅項目在全市率先采用地源熱泵技術(shù)進行試點。在試點成功的基礎(chǔ)上,地源熱泵技術(shù)在青島很快進入推廣使用階段。經(jīng)過短短兩年的推廣,僅青島城陽區(qū)已有9個約60萬平方米的建筑項目采用了地源熱泵中央空調(diào)技術(shù)。同時,在推廣使用的廣度方面也實現(xiàn)重大突破,由原先僅僅應用在住宅開發(fā)項目上,已廣泛推廣到其他各類建筑項目。目前,銀盛泰商務(wù)港、城陽區(qū)經(jīng)貿(mào)中心、海都國際、藍鉆商務(wù)等4個公共建筑和四方機車車輛廠等2個工業(yè)項目,均采用了地源熱泵技術(shù)。
3.5、 2003年,地源熱泵銷售市場及制造企業(yè)、銷售商才開始進入快速成長的階段。目前,廣東地區(qū)已經(jīng)成為中國熱泵行業(yè)最主要的生產(chǎn)基地和消費市場。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前廣東地區(qū)的熱泵企業(yè)大約有197家,主要分部在廣州、東莞、佛山、珠海、中山、深圳等地區(qū)。其中,廣州地區(qū)熱泵企業(yè)有67家,所占比重34%,如:同益、德能、瑞姆、中宇、西萊克等;佛山地區(qū)熱泵企業(yè)51家,所占比重為26%,如:確正、美的、長菱等;東莞地區(qū)有熱泵企業(yè)26家,所占比重13%,如:豪瓦特、新時代、科陽等。 廣東地區(qū)熱泵企業(yè)數(shù)量占到全國半數(shù)以上,而且規(guī)模較大的企業(yè)有80%以上都聚集于此,估計廣東熱泵產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能至少占到全國總量的65%以上,另外,廣東熱泵產(chǎn)業(yè)正處于快速成長階段,大量資本注入,企業(yè)數(shù)量激增,權(quán)威專家預測,由于熱泵行業(yè)前景廣闊,目前很多家電企業(yè)及其他資本會在近期迅速進入廣東熱泵市場,未來幾年廣東的熱泵產(chǎn)能還會急速擴張。 國內(nèi)的地源熱泵品牌:清華同方、富爾達、克萊門特、以萊特、美意、中宇、希望深藍、美的、際高、 貝萊特、計科、和風銀燕、北京恒有源、山東宏力、煙臺藍德、濰坊科靈、大連奧德、天加、濰坊華瑞、匯中、金萬眾。
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