地源熱泵：無(wú)污染技術(shù) 節能減排新寵
地源熱泵：無(wú)污染技術(shù)節能減排新寵
隨著(zhù)供暖季的來(lái)臨，這一話(huà)題又刺激著(zhù)每個(gè)人的神經(jīng)：冬季供暖鍋爐是空氣中污染物的重要“貢獻”者。北方城市每年供暖季所消耗的煤炭產(chǎn)生的二氧化碳有310多萬(wàn)噸，粉塵12000多噸，這些有害氣體和粉塵無(wú)時(shí)無(wú)刻都在影響著(zhù)人們的生活。
不過(guò)，現在有這樣一種供暖方式，不用燒煤、不用燒天然氣，也不用燒電，而且不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。這是一種什么樣的供暖形式？
這就是地源熱泵系統，實(shí)際上，不僅是冬天供暖，同時(shí)還兼具夏季制冷的功能。更重要的是，與煤炭、石油和天然氣等傳統的化石能源相比，這個(gè)系統具備數量巨大、可再生和不污染環(huán)境三大要素和清潔、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢。
近年來(lái)，隨著(zhù)地熱能源開(kāi)發(fā)的深入應用，地源熱泵系統相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品日漸成熟，越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)系統開(kāi)始應用到社會(huì )生活當中。業(yè)內人士預計，地熱能源開(kāi)發(fā)已進(jìn)入快速發(fā)展的起步階段。
無(wú)污染的供暖制冷技術(shù)
地熱資源，是指在當前經(jīng)濟技術(shù)條件下，地殼內可供開(kāi)發(fā)利用的地熱能、地熱流體及其有用組成部分，是一種清潔能源。與煤炭、石油和天然氣等傳統的化石能源相比，具備數量巨大、可再生和不污染環(huán)境三大要素和清潔、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢。
地源熱泵是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)，其工作原理是利用地下淺層地熱資源。在冬天，把淺層地溫的熱量轉移到需要供熱和加溫的地方，達到供暖的效果；在夏天，將室內的余熱轉移到低位熱源中，達到降溫和制冷的目的。按照中國目前的發(fā)展來(lái)講，分為土壤源熱泵、地表水源熱泵、地下水源熱泵、污水源熱泵四大類(lèi)。
地源熱泵供暖空調系統主要分三部分：室外地能換熱系統、水源熱泵機組和室內采暖空調末端系統。其中水源熱泵機主要有兩種形式：水—水式和水—空氣式。三個(gè)系統之間靠水或空氣這兩種換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間的換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調末端之間的換熱介質(zhì)可以是水或空氣。
在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，使其進(jìn)行汽—液轉化的循環(huán)。通過(guò)蒸發(fā)器內冷媒的蒸發(fā)將由風(fēng)機盤(pán)管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)，再通過(guò)冷凝器內冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉移至地水、地下水或土壤里。在室內熱量不斷轉移至地下的過(guò)程中，通過(guò)風(fēng)機盤(pán)管，以13℃以下的冷風(fēng)形式為房間供冷。
在供暖狀態(tài)下，壓縮機對冷媒做功，并通過(guò)換向閥將冷媒流動(dòng)方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水或土壤里的熱量，通過(guò)冷凝器內冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)蒸發(fā)器內冷媒的冷凝，由風(fēng)機盤(pán)管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內的過(guò)程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內供?暖。
“首先就是高效節能、穩定可靠。”楊建強表示，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，土壤與空氣溫差一般為17℃，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統的運行效率要高40%?60%，因此可以節能和節省運行費用40%?50%左右。以一棟1萬(wàn)多平方米的普通辦公樓為例，傳統中央空調一年運行下來(lái)，要花90多萬(wàn)元的運行費用，而地源熱泵空調系統只需要50萬(wàn)元。“最重要的是它集供暖、制冷、生活熱水于一身，只需要一套設備，就可以同時(shí)在冬季供暖、在夏季制冷。”
另外很重要的一點(diǎn)是，地源熱泵空調系統無(wú)環(huán)境污染。地源熱泵的污染物排放與空氣源熱泵相比，相當于減少40%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，真正地實(shí)現了節能減排。
“地源熱泵系統的能量來(lái)源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣，是一種理想的‘綠色空調’，被認為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統。”據楊建強介紹，該系統無(wú)論嚴寒地區或熱帶地區均可應用，可廣泛應用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫院、飯店、商場(chǎng)、別墅、住宅等領(lǐng)域。
上海虹橋火車(chē)站是全國第一個(gè)大面積使用深井式地源熱泵機組制冷的火車(chē)站。熱泵機組中央空調系統的制冷原理是以電為動(dòng)力源(600405,股吧)，以水為媒介，進(jìn)行冷熱交換。虹橋站7臺熱泵制冷機組中，有3臺是地源熱泵制冷機制，與其他4臺冷卻塔熱泵制冷機組相比，地源熱泵制冷機組用電量較少，后者功率是800千瓦，比前者省電30％以上。
據相關(guān)數據統計，虹橋站今年7月份的單位客運建筑面積能耗只有2千克標準煤／平方米，旅客人均能耗是0.126千克標準煤／平方米，均僅為上?；疖?chē)站的一半左右。
千億市場(chǎng)投資
地熱資源具備數量巨大、可再生和不污染環(huán)境三大要素以及清潔、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢，近年來(lái)，其開(kāi)發(fā)、利用受到全球的青睞。據數據顯示，在世界地熱大會(huì )上，參加報告地源熱泵利用的國家，從2000年的26國增加到2010年的43個(gè)國家。
Navigant研究機構最新報告稱(chēng)，地熱源熱泵系統全球總收入將從2013年的65億美元增至2020年的172億美元。楊建強認為，熱泵將成為直接使用地熱的主要形式，將占到整個(gè)應用量的84%，其他應用包括生活用熱水、泳池和區域供暖。
中國最初的地源熱泵工程應用，以北京起步最早、發(fā)展最快。伴隨地源熱泵工程應用的快速增長(cháng)，中國地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)迅速發(fā)展。截至2012年，中國生產(chǎn)熱泵機組的廠(chǎng)商已發(fā)展至超過(guò)200家，分布在山東、北京、深圳、大連、杭州、蘇州、廣州等地。
除熱泵主機外，熱泵相關(guān)配件和PE管線(xiàn)等的生產(chǎn)廠(chǎng)家還有100多家。國外知名品牌的熱泵公司也陸續登陸中國，建立生產(chǎn)基地或合資企業(yè)，產(chǎn)品就地供應中國市場(chǎng)。
目前，我國地源熱泵技術(shù)的建筑應用面積已超過(guò)1.4億平方米，全國地源熱泵系統的年銷(xiāo)售額超過(guò)80億元，并以20%以上的速度增長(cháng)，單體地源熱泵系統應用面積高達80萬(wàn)平方米。
從地源熱泵主機市場(chǎng)來(lái)看，2010年，我國地源熱泵主機市場(chǎng)規模約為25億元，同比增長(cháng)31%左右，增幅為近年來(lái)最大；到2011年，市場(chǎng)規模達到31億元，同比增長(cháng)23%左右；2012年，市場(chǎng)規模增加至33億元左右。
作為可再生清潔能源，地熱能已納入“十二五”能源規劃。國家初步計劃在未來(lái)5年，完成地源熱泵供暖(制冷)面積3.5億平方米，按每平方米200?300元的投資強度，總投資金額可達700?1050億元。
近年以來(lái)，我國政府對此給予了政策和資金上的大力支持。一方面是政策性的支持，如《可再生能源法》《節約能源法》中都對行業(yè)扶持有所規定，有具體給予補助的實(shí)施條例，還有中長(cháng)期能源發(fā)展規劃目標。今年年初，國家能源局、財政部、國土部和住建部聯(lián)合發(fā)布了《促進(jìn)地熱能開(kāi)發(fā)利用的指導意見(jiàn)》，給地熱能這一新能源的開(kāi)發(fā)利用拓寬了政策空間。另一方面是公益性的扶持，例如，國土資源部布置各地開(kāi)展淺層地熱能的資源評價(jià)，劃出地源熱泵的適宜開(kāi)發(fā)區和較適宜開(kāi)發(fā)區，以避免用戶(hù)的風(fēng)險損失。
值得注意的是，地源熱泵系統并非“用了就節能”，運行管理水平的高低直接決定了系統的質(zhì)量和效率。而且，地源熱泵空調的運行在一般情況下與傳統中央空調并不雷同，地源熱泵系統屬于“慢性子”，它有其自身特點(diǎn)，如果對運行管理環(huán)節不進(jìn)行鉆研，而是按自己的想象提取冷熱，就很難達到使用要求。
楊建強指出，對于地源熱泵的推廣，一定要尊重科學(xué)、嚴格論證，因地制宜地制訂科學(xué)、高效的系統應用方案。推廣地源熱泵要充分考慮中國的國情、氣候條件、能源結構、能源比價(jià)、人民的生活水平和政府政策等。
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