随着经济的发展和人们
生活水平
的提高,
公共建筑
和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传统供热的
燃煤锅炉
不仅
能源利用率
低,而且还会给大气造成严重的污染,因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰,而燃油、
燃气锅炉
则运行费用很高。
地源热泵
就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。在美国地源热泵
空调系统
占整个空调系统的40%,是美国政府极力推广的节能、环保技术。1998年美国能源部颁布法规,要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地埋管土壤换热器
地源热泵空调
系统。为了表示支持这种技术,美国总统布什在他的得克萨斯州的别墅中也安装了这种地源热泵空调系统。在中北欧的
瑞士
、瑞典、
奥地利
、丹麦等国家,地源热泵(土壤换热器)技术利用处于领先地位,地埋管土壤换热器热泵得到广泛的应用。
"地源热泵"的概念,最早于1912年由瑞士的专家提出,而该技术的提出始于英、美两国。
1946年美国在
俄勒冈州
的波兰特市中心区建成第一个
地源热泵系统
。但是这种能源的利用方式没有引起当时社会各界的广泛注意,无论是在技术、理论上都没有太大的发展。
20世纪50年代,欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮,但由于当时的
能源价格
低,这种系统并不经济,因而未得到推广。直到20世纪70年代初世界上出现了第一次
能源危机
,它才开始受到重视,许多公司开始了地源热泵的研究、生产和安装。这一时期,欧洲建立了很多水平埋管式土壤源地源热泵,主要用于冬季供暖。虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区,但是它也曾因为地源热泵专家不懂安装技术,安装工人又不懂
地源热泵原理
等因素,致使地源热泵的发展走了一段弯路。
随着科技的进步,关于
能源消耗
和环境污染的法律制订越来越严格,地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表,大力推广地源热泵供暖和
制冷技术
。政府采取了相应的补贴政策和保护政策,使得地源热泵生产和使用范围迅速扩大。上世纪80年代后期,地源热泵技术已经趋于成熟,更多的科学家致力于地下系统的研究,努力提高热吸收和热传导效率,同时越来越重视环境的影响问题。地源热泵生产呈现逐年
上升趋势
,瑞士和瑞典的年递增率超过10%。美国的地源热泵生产和推广速度很快,技术产生了飞速的发展,成为世界上地源热泵生产和使用的头号大国。
从地源热泵应用情况来看,北欧国家主要偏重于冬季采暖,而美国则注重冬夏联供。由于美国的
气候条件
与中国很相似,因此研究美国的地源热泵应用情况,对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。
据1999年统计,在家庭应用的
供暖设备
中,地源热泵所占的比例:瑞士96﹪、奥地利38﹪、丹麦27﹪,在我国由于能源价格的特殊性以及人们节能、环保的认识程度等原因以及其它一些因素的影响,
地源热泵空调
技术应用
和发展比较缓慢,人们对之尚不十分了解,推广较困难,然而随着人们生活水平的提高,人均能耗的增长,一次性
矿物能源
的日益衰竭以及环境的日趋恶化,地源热泵技术已越来越引起人们的重视。在节能和环保的潮流下,该技术以其特有的节能性和稳定性受到行业的瞩目,国内许多院校、
科研所
作了大量的应用研究。
从去年开始,国家分别将三个城市做为地源热泵试点城市,分别是北京、天津、
沈阳
。大力发展地源热泵。在这三个城市,甚至全国,地源热泵已经如火如荼。国家努力引导发展地源热泵,国家的一些政府部门的建筑,学校,医院等,都进行了地源热泵改造,而且现在正是奥运会的关键时刻,很多项目也都使用地源热泵,如奥运会的部分场馆,奥运森林公园等等都使用地源热泵;不光国家的项目,现在很多的
私人企业
办公场所,别墅等区域都在寻找做地源热泵的厂家、经销商。我们在寻找项目的同时他们也在寻找我们。
地源热泵是利用
浅层地能
进行供热制冷的新型能源利用技术,是地源热泵的一种,地源热泵是利用
卡诺循环
和
逆卡诺循环
原理转移
冷量
和热量的设备.地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方.通常地源热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的.地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热
蓄冷
能力,冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环.
地源热泵技术
发展及其优点
地源热泵实际上是一项非常古老的技术,四十年代便有应用,只是近五年来相关
技术发展
,使其迅速商业化。地源热泵的名称最早出现在1912年瑞士的一份
专利文献
中,20世纪50年代欧洲出现了利用地源热泵的第一次高潮。在此期间,Ingersoll和Plass根据
Kelvin
线源
概念提出了地下埋管换热器的线热源理论,但当时由于能源价格低,系统造价高,没有得到广泛应用。70年代,
石油危机
把人们的注意力集中到节能、高效益使用能源,使地源热泵的发展进入了高潮阶段,此时地下埋管已由早期的金额管改为
塑料管
。这个时期欧洲建立了不少水平埋管换热器的地源热泵,但主要用于冬季供暖。80年代初开始,美国、
加拿大
开展了冷暖联供地源热泵方面的研究工作,不少文献报道了地源热泵不同形式地下埋管换热器的
传热过程
及模型,并有部分工程的运行总结和性能比较。
美国能源部(DOE)和
美国环境保护署
(EPA)
均已
确认,地源热泵系统是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和
制冷系统
。一方面它利用地下土壤或岩石的相对
稳定温度
使取暖和空调系统在全年都能维持高效运行,为地源热泵用户节省电费20-50%。
从一些文献的计算结果可以看出,多区顶风系统、单区顶风系统、冷水变风系统和多区地源热泵系统的效率比分别为1.54kw/ton、1.40kw/tom、1.23kw/ton和0.88kw/ton,kw/ton表示千瓦耗电/吨
制冷量
。可见,与传统空调相比,地源热泵系统的效率比最好。
另一方面,在同等条件下,采用了地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用,它的机械运动部件非常少,所有的部件不是埋在地下便是安装在室内,从而避免了室外的恶劣气候,其地下部分可保证50年,地上部分可保证30年,因此地源热泵是免维护空调,节省了维护费用,使用户的投资在三年左右即可回收。对林肯城和内布拉斯加这两处地方和20所学校进行了有关空调系统维护费用的调查。这20所学校采用了4种不同的供冷方式:地源热泵系统(GHP)、带有
热水锅炉
的
空气冷却器
(ACC/GHWB)、带有热水锅炉的
水冷却器
(WCC/GHWB)、带有
蒸汽锅炉
的水冷却器(WCC/GSB)。。
在
亚特兰大
市,对每户家庭采用空冷热泵系统每年的费用是826美元,采用普通空调系统的费用686美元,采用地源热泵系统的费用是397美元。可见,地源热泵系统的运行费用相对于其它空调系统来说是相当低的。
更重要的一点是,地源热泵系统所使用的
制冷剂
在工厂里注入并被完全密封,使用过程中绝无泄漏,用户任何时候均不必添补制冷剂,因而减少了对
臭氧层
的破坏。该系统可用于不同结构、不同面积的居民建筑上,可在新建筑施工时安装,也可用于旧建筑的改造,其在设计中的弹性使得它成为一个非常吸引人的空调选择。地源热泵在去湿方面有特别的长处,因而非常适合于夏季炎热而潮湿的气候,如果在空气配送装置上加上
空调器
,地源热泵在这一点上的特点将更加突出,因此若要达到
室内空气质量标准
,地源热泵系统也是一个非常好的选择。
地源热泵正是有以上优势、政府办公楼、公寓和餐馆等等。根据民用美国阿可拉荷马州
电力公司
在红河谷所作的
用户调查
:如果要1分至10分之内打分,99%的地源热泵空调用户对其在夏天的
制冷能力
打8分以上,73%的用户打了满分10分。
地源热泵技术
让土壤储能
2010-01-14 09:06:00 来源:
天津网
-
天津日报
(天津)
新年的第一场雪,使本市的室外温度骤然下降。而鑫茂新能源、新材料
产业基地
的生产车间内却温暖如春,墙上挂着的
温度计
清晰地显示室内温度23℃。“我们这儿取暖,既不烧煤、也不用气,更不用传统的空调,你能猜得到用什么吗?”见到记者,鑫茂基地的李德春先卖了个关子,然后轻轻跺了跺脚,“就是我们脚下这片土地,它不仅能够取暖,还能够制冷,被我们形象地称为‘
地热空调
’。”
李德春口中的“地热空调”准确的称谓是“地源热泵”,它是一种新型的
中央空调
系统,不燃油、不燃气、不燃煤。据其技术提供商——天津锋尚机电有限公司总经理余为峰介绍,地表浅层土壤的温度一年四季相对稳定,与空气温差一般为17℃左右,地下
土壤温度
是真正的冬暖夏凉。根据这一特性,在冬季,通过一定的设备和技术把地层中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内用户取暖,反之,到了夏季则可达到制冷目的。
作为一个建筑面积35万平方米的
工业基地
,取暖、制冷是一笔不小的开支。鑫茂新能源、新材料基地曾经请有关技术人员算过一笔账,以单体7000平方米的供热面积计算,采取较为普遍的冬季
市政供暖
、夏季
螺杆机
制冷的方式,前期硬件投入为255万元,年运行成本为35.7万元,而鑫茂35万平方米面积,仅一年运行成本就超过了1600万元。
巨大的成本让鑫茂不得不放弃传统的取暖、
制冷方式
,转而采用地源热泵。浅层土壤中蕴藏的
地热能
分布广泛、可循环再生、储量巨大,取用成本较为低廉,更重要的它是一种清洁能源。经过一年的运行,李德春感到了地源热泵诸多方面的优势,最直接的效益是地源热泵运行成本低,
节能减排
并不意味着高投入,它与
生产成本
的降低紧密相连。还是以单体7000平方米供热、制冷面积计算,地源热泵的硬件投入是196万元,运行成本为21万元,一年下来整个基地35万平方米也不过1000万元,一下子节约600万元。可减少
二氧化碳
排放750吨,“可别小瞧这套系统,这相当于一年多种了1200棵树啊”。
不仅在鑫茂,地源热泵系统在本市不少企业、工业园区、学校和居住区内都开始推广使用。本市从2008年开始,被列入全国三个地源热泵空调系统试点城市之一。目前
天津港保税区
内利用地源热泵取暖的建筑面积已达80余万平方米,约占整个
保税区
建筑总面积的16%,全年可节约煤炭约12000吨,减少二氧化碳排放28000吨,处于全国领先水平。
天津公馆
采用原生污水源热泵空调系统,实现了冷暖及生活热水三联供,通过封闭管内的污水把土壤热量传导出来,将污水“变废为宝”,被国家住房与城乡
建设部
和财政部确定为可
再生能源
建筑应用示范项目。据测算,热泵供热比燃煤供热
节煤
40%左右。每利用1吨污水,相当于可少燃煤2公斤,天津公馆每年利用污水40万吨,年节省
标煤
800吨左右,减排二氧化碳2400吨。 (本文来源:天津日报 )
地源热泵技术
供暖模式
2010-01-15 14:52 来源:
大连天健网
供暖是当前社会上最大的
民生问题
,寒冷考验着政府的
行政能力
。对于
城市边缘地区
和农村来说,即便是安装了城市供暖管网,由于供暖距离所造成的能源损耗也是相当巨大的。那么,如何探寻一种“低碳时代”下的供暖模式呢?委员刘春堂建议,采用地源热泵,循环使用相对恒温的地下水这种“绿色空调”来采暖,以此实现节能减排。
热损
严重,造成浪费。刘春堂告诉记者,供暖出现问题最多的就是那些小锅炉供暖的老房子,“这些老房子
楼道
存在很多问题,供热管道热损失严重。”,刘春堂通过调查发现,弃管小区和老房子的楼道,有的窗户不全,有的是木头的楼道门,有的甚至没有楼道门,由于很多供暖管道裸露在外面,造成热还没有进入居民家,就从楼道里损失了很大一部分。
“这个‘地热’,其实就是地源热泵采暖。”刘春堂说,地源热泵是一种利用地下浅层地热资源,既可供热又可制冷的高效节能的空调系统,可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、
住宅公寓
、学校、医院等建筑物。“地热”采暖的一大好处就是环保,没有
氮氧化物
、
二氧化硫
和烟尘的排放,无污染。目前,“地热”采暖在北京等地已有尝试,效果不错。
现状:地热在农村发展并不理想
“地源热泵技术因其
绿色环保
、节能清洁、
控制设备
简单等优点被越来越多的人认可。但实际上,地源热泵技术在我国农村的发展十分不理想。”刘春堂说,我市
农村居民
家庭
能源消费
基本上完成由初级能源向
商品能源
的转化。
刘春堂在调查中发现,北京周边农村家庭平均年用煤2.9吨,用电920kW/h,液化气3~4罐。在家庭总能源消费中,煤炭占74%,电力占13%,液化气占8%,秸秆等
生物质能
源仅占5%。农村居民家庭能源消费2.9吨煤中用于采暖的达到2.3吨,比例接近80%。按照热量折算,家庭能源消费中的60%左右用于冬季采暖,78%的家庭认为采暖负担重。
大连
周边农村的能源消费情况和北京情况基本一样。
针对地热在农村推广中所遇到的问题,刘春堂说,主要是地源热泵系统的初投资较高,单体型住宅单平方米造价通常都在350~400元左右,集中型楼房住宅单平方米造价通常都在150~200元左右,造成了农村居民使用不起的局面;同时,农村建筑物的保温措施普遍不好,造成热损失较大,继而造成采暖负荷大和运行费用的偏高;此外,由于目前水、地源热泵系统大都用于公共建筑当中,因而系统的使用都有专业技术人员参与。而当普通居民家庭使用,尤其是农村家庭使用时,难免会造成使用操作上的失误,严重时会导致系统的损坏。
建议:按供热面积给予居民补助
刘春堂告诉记者,要解决问题,就应该成立专业机构或责成专业部门对在我市农村及城市边缘地区推行地
能源技术
进行统一规划研究,拿出实施计划、方案和政策。或拿出一定的区域、地块进行示范;对在城市边缘地区开发项目或
农村宅基地
改造项目中使用地能源和
新能源技术
的开发单位,给予地价、配套方面的优惠;同时居民采暖费不变;对我市农村在
宅基地
和
温室大棚
使用地源热泵的农户,按投入金额或供热面积比照
家电下乡
政策,给予一定的补助。
此外,由于农村用户采暖使用的时段大都在夜间,因此,希望政府有关部门能够考虑出台给予农村用户以和城市用电采暖用户一样的
峰谷电价
政策。并对实施地能源和新能源技术的设计、经销、
施工单位
给予相应的优惠和鼓励政策。好