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谈谈地源热泵技术在净化工程中应用发展前景

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2018年05月12日  点击数:1719

1 地源热泵技术的工作原理

地源热泵技术工作原理是一种利用浅层地热资源(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设备。地源热泵技术通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源,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,给室内制冷如图1和图2所示。

地源热泵空调系统主要由三部分组成:室外地能换热系统、地源热泵机组和室内空调末端装置系统。三个系统之间靠水作为换热介质进行热量的传递,地源热泵与地能之间换热介质为水,与建筑物采暖空调末端换热介质也是水。

2 地源热泵技术的特点

地源热泵技术是一种先进的高效节能、无任何污染的制冷采暖空调方式,在建筑用能领域,是作为环保和节能首推的新技术应用项目。2003年国家将地源热泵技术列为建筑节能新技术成果大力推广,应用和推广地源热泵技术,将对保护环境、提高环境质量、进一步推动和落实蓝天工程起到更好的积极效果。下面就将地源热泵技术的具体特点分析如下:

a、环保和经济效益显著。地源热泵机组运行时,不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,环保效益显著。地源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比也可以减少40%以上;与电供暖相比可以减少70%以上,它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%,比燃气锅炉的效率高出了 75%。

b、一机多用。地源热泵系统可供暖、空调制冷,还可提供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统,特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量的能量,而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求,减少了设备的初投资。

c、自动控制程度高。地源热泵机组由于工况稳定,可以设计成简单的系统,部件较少,机组运行可靠,维护费用低,自动控制程度高,使用寿命长。

d、无环境污染。地源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少38% 以上,与电供暖相比,相当于减少70% 以上,真正的实现了节能减排。

e、系统运行可靠,维护费用低。地源热泵系统运动部件要比常规系统少,因而减少维护,系统安装在室内,不暴露在风雨中,也可免遭损坏,其运行更加可靠,延长寿命。

f、使用寿命长。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管,寿命可达 50 年,要比普通空调高 35 年使用寿命。

g、维持生态环境平衡。地源热泵夏天把室内的热量排到地下,冬天把地下的热量取出来供室内使用,相对来说,向环境排放更少的能量,能很好的维持生态环境平衡。

h、节省空间。没有冷却塔、锅炉房和其它设备,省去了锅炉房,冷却塔占用的宝贵面积,产生附加经济效益,并改善了环境外部形象。

3 地源热泵机组系统的适用场合

地源热泵机组系统的能量来源于自然能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣,是一种理想的“绿色空调系统”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。可广泛应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。

4 地源热泵技术在国内市场中的发展前景展望

最近几年,地源热泵机组系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,我国的地源热泵市场也日趋活跃。

日前,由住房和城乡建设部、财政部联合发布的《关于进一步推进可再生能源建筑应用的通知》明确指出,要切实提高浅层地能等可再生能源在建筑用能中的比重。

据悉,对地热能特别是浅层地能的开发已经纳入到我国《“十二五”能源发展规划》中,未来5年,计划将完成地源热泵供暖(制冷)面积 3.5亿 m2。如果按每平方米投资 200 元推算,这就意味着在未来5年中,整个地热能开发利用的总市场规模至少在700亿元左右。仅就目前市场来看,全国地源热泵市场销售额已超过80 亿元,并且以每年 20% 以上的速度在增长。同时,地源热泵系统的初装费也大幅度下降,由最初的400元/m2~450元/m2降低到目前的220元/m2~320 元 /m2,公众对地源热泵的认知度也有了很大提高。预计到2015年,全国地热能利用总量相当于6880万吨标准煤,届时占我国能源消耗总量的 1.7%。

我国地域辽阔,浅层地能可利用量巨大。据初步估算,全国287个地级以上城市每年浅层地能资源量相当于95亿t标准煤。世界地源热泵的应用集中在北美、欧洲和中国,其中对地源热泵的应用居前 5 位的国家是美国、中国、瑞典、挪威和德国。据 2010 年世界地热大会的统计数据,地源热泵的年利用能量已经达到了 214782 kJ,这与 2005年世界地热大会的统计数据相比,5 年内增长了2.45倍,年增长率达到了 19.7%;地源热泵的设备容量为 35236 MW,在5 年间增长了2.29 倍,年增长率为18%。地源热泵已经开始在国内市场上崭露头角。尤其是在沿海地区和北方地区,不少商品房都用上了地源热泵产品。仅以供暖来说,在北方地区冬季取暖,多使用锅炉,以煤炭作为燃料,1公顷温室 1 年的加温费用在100 万元左右,而利用地源热泵系统,1 kWh电便能产生5 kWh的热量,每年可节约运营成本 40%~50%,从长远角度考虑,使用地源热泵系统更经济。

综上所述,无论从国家政策还是地源热泵技术本身特点的角度分析,该项技术都将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。其必将成为我国今后大力发展的中央空调系统的主流之一。

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