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水源熱泵等在建築節能中的利用

更新时间:2019-11-29 13:49人气:9501

一地下水熱泵

熱泵(製冷機)是通過作功使熱量從溫度低的介質流向溫度高的介質的裝配。建築的空調係同一般應滿足冬季的供熱和夏季製冷兩種相反的要求。傳統的空調係統通常需分別設置冷源(製冷機)和熱源(鍋爐) 。建築空調係統由於必須有冷源(製冷機),假如讓它在冬季以熱泵的模式運行,則可以省往鍋爐和鍋爐房,不但節省了初投資,而且全年僅采用電力這類清潔能源,大大減輕了供熱釀成的大氣汙染題目。

下圖為典型水源(地下水)熱泵流程簡圖

圖一:水源(地下水)熱泵流程簡圖

水源(地下水)熱泵流程簡圖因地源熱泵70%的能源來自土壤,消耗電能較少,其熱效率較高,COP值一般為3-5,即每消耗一度電它可放熱量為3-5KW

以北京現有的工程為例:

采熱空調麵積:70,000平方米

係統水量:10.6t/min

係統類型

係統類型用度 土壤地源熱泵 傳統中心空調加燃氣鍋爐係統 單位價格(元/平米) 總價格(萬元) 單位價格(元/平米) 總價格(萬元) 總投資 設備費 224 1572 219 1533 工程費 136 952 147 1029 合計 360 2524 366 2562 運行費(一年) 供熱 12.9 150.1 26.23 266.2 製冷 6.5 11.81 占地用度 2500 31.5 2500 31.5

(參考工程:中美兩國當局可再生能源合作項目--北京土-氣型地源熱泵示範工程)

二.地耦管式係統

圖二:地耦管式係統

地下耦合熱泵係統是利用地下岩土中熱量的閉路循環的地源熱泵係統。通常稱之為“閉路地源熱泵”,以區別於地下水熱泵係統,或直接稱為“地源熱泵”。它通過循環液(水或以水為首要成分的防凍液)在封閉地下埋管中的活動,實現係統與大地之間的傳熱。地下耦合熱泵係統在結構上的特點是有一個由地下埋管構成的地熱換熱器(geothermalheatexchanger,或groundheatexchanger)。地熱換熱器的設置形式首要有水平埋管和豎直埋管兩種 。水平埋管形式是在地麵開1~2米深的溝,每個溝中埋設2 、4或6根塑料管 。豎直埋管的形式是在地層中鑽直徑為0.1~0.15m的鑽孔 ,在鑽孔中設置1組(2根)或2組(4根)U型管並用灌井材料填實。鑽孔的深度通常為40~200m。現場可用的地表麵積是選擇地熱換熱器形式的決定性身分。豎直埋管的地熱換熱器可以比水平埋管節省很多土地麵積,是以更適合中國地少人多的國情。

(參考工程:四層綜合樓,總建築麵積為2070.8m2 。空調使用麵積約為1600m2)

三.海水源熱泵

海水源熱泵空調係統由於其能夠利用蘊躲在海水中的巨大熱能資本,近年來在很多沿海城市,正逐步受到人們愈來愈多地關注。海水源熱泵空調係統就是利用海水做為熱源或熱匯,並通過熱泵機組,加熱熱媒或冷卻冷媒,終究為建築提供熱量或冷量的係統。海水中所包含的熱能是典型的可再生能源 ,是以,海水源熱泵空調係統也是可再生能源的一種利用方式,是一種具有節能、環保意義的綠色供熱空調係統。

海水熱泵空調係統的上風分析

與目前通常采用的各建築單獨設置電製冷機組製冷和鍋爐房熱水供熱的方式相比,首要有如下方麵的上風:

(1)可以充分利用各用戶負荷分布多樣性特點(即並非所有的用戶都在同一時刻達到峰值負荷),減少設備的總裝機容量,也有益於降低本身的初投資 。

(2)大型熱泵機組的COP值比小型機組的要高,進步了能量利用效率。

(3)固然熱泵機組通常仍需要用電實現製冷/熱,但由於它在一年的大部分時間裏都在較高的COP值下運行,仍然具有節能上風。

圖三:海水源熱泵簡圖

綜合分析

·地下水熱泵與地耦管式係統

地源熱泵技術是熱通空調技術與鑽井技術相結合的綜合技術,兩者缺一不可,這要求工程組織者和工程技術職員能夠公道協調、做好充分的技術經濟分析。對環境的影響 :目前地下水的回灌技術不完善,在一定程度上會影響以水為低位熱源的地源熱泵的進一步推廣;此外土壤源熱泵空調係統鑽井對土壤熱、濕及鹽分遷移的影響研究有待進一步深進,如何使不利身分減少到最小是必須考慮的題目。

初投資題目:並不是所有的地源熱泵係統都是經濟公道的,由於鑽井用度可能占到全部係統初投資的50%以上,有些投資者可能會回到傳統的空調形式。

安裝維護:目前地源熱泵係統的安裝用度較高,與電製冷、自然氣加熱係統的500~800元/ton相比,地源熱泵的600~1000元/ton(1ton=1.01605t)顯然是高的,它的回收期是5~8年;而且地源熱泵係統的維護較為困難,這在一定程度上會影響它的使用。

·海水源熱泵

海岸線較長地區,水源豐富,水溫適中,水質良好,而且不易出現冬季結冰題目。

·對新形式的探討

在離海岸線較遠處可以利用水源熱泵(地下水熱泵和地耦管式係統),來緩解不易獲得較大水量而帶來的製約性題目 ,采用熱泵+太陽能的聯合形式。

圖四 :(熱泵+太陽能的聯合)

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