詳細地源熱幫浦

2022-08-28 22:00:03 字數 4504 閱讀 9861

地源熱幫浦技術原理:

地源熱幫浦是一種利用地下淺層地熱資源(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可製冷的高效節能空調系統。地源熱幫浦通過輸入少量的高品位能源(如電能),實現低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱幫浦供暖的熱源和夏季空調的冷源,即在冬季,把地能中的熱量「取」出來,提高溫度後,供給室內採暖;夏季,把室內的熱量取出來,釋放到地能中去。

熱幫浦機組的能量流動是利用其所消耗的能量(如電能)將吸取的全部熱能(即電能+吸收的熱能)一起排輸至高溫熱源。而其所耗能量的作用是使製冷劑氟里昂壓縮至高溫高壓狀態,從而達到吸收低溫熱源中熱能的作用。

地源熱幫浦技術特點:

1、屬可再生能源利用技術

地源熱幫浦是利用了地球表面淺層地熱資源(通常小於400公尺深)作為冷熱源,進行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層地熱資源可以稱之為地能(earth energy),是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。地表淺層是乙個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽能量,比人類每年利用能量的500倍還多。

它不受地域、資源等限制,真正是量大面廣、無處不在。這種儲存於地表淺層近乎無限的可再生能源,使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

2、屬經濟有效的節能技術

地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定,冬季比環境空氣溫度高,夏季比環境空氣溫度低,是很好的熱幫浦熱源和空調冷源,這種溫度特性使得地源熱幫浦比傳統空調系統執行效率要高40%,因此要節能和節省執行費用40%左右。另外,地能溫度較恆定的特性,使得熱幫浦機組執行更可靠、穩定,也保證了系統的高效性和經濟性。

據美國環保署epa估計,設計安裝良好的地源熱幫浦,平均來說可以節約使用者30~40%的供熱製冷空調的執行費用。

3、環境效益顯著

地源熱幫浦的汙染物排放,與空氣源熱幫浦相比,相當於減少40%以上,與電供暖相比,相當於減少70%以上,如果結合其它節能措施節能減排會更明顯。雖然也採用製冷劑,但比常規空調裝置減少25%的充灌量;屬自含式系統,即該裝置能在工廠車間內事先整裝密封好,因此,製冷劑洩漏機率大為減少。該裝置的執行沒有任何汙染,可以建造在居民區內,沒有燃燒,沒有排煙,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠距離輸送熱量。

4、一機多用,應用範圍廣

地源熱幫浦系統可供暖、空調,還可供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統;可應用於賓館、商場、辦公樓、學校等建築,更適合於別墅住宅的採暖、空調。

此外,機組使用壽命長,均在15年以上;機組緊湊、節省空間;維護費用低;自動控制程度高,可無人值守。

當然,象任何事物一樣,地源熱幫浦也不是十全十美的,如其應用會受到不同地區、不同使用者及國家能源政策、燃料**的影響;一次性投資及執行費用會隨著使用者的不同而有所不同;採用地下水的利用方式,會受到當地地下水資源的制約,實際上地源熱幫浦並不需要開採地下水,所使用的地下水可全部回灌,不會對水質產生汙染。

地源熱幫浦系統型別:

1.水平式地源熱幫浦

通過水平埋置於地表面2~4m以下的閉合換熱系統,它與土壤進行冷熱交換。此種系統適合於製冷供暖面積較小的建築物,如別墅和小型單體樓。該系統初投資和施工難度相對較小,但占地面積較大。

2.垂直式地源熱幫浦

通過垂直鑽孔將閉合換熱系統埋置在50m~400m深的岩土體與土壤進行冷熱交換。此種系統適合於製冷供暖面積較大的建築物,周圍有一定的空地,如別墅和寫字樓等。該系統初投資較高,施工難度相對較大,但占地面積較小。

3.地表水式地源熱幫浦

地源熱幫浦機組通過布置在水底的閉合換熱系統與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換。此種系統適合於中小製冷供暖面積,臨近水邊的建築物。它利用池水或湖水下穩定的溫度和顯著的散熱性,不需鑽井挖溝,初投資最小。

但需要建築物周圍有較深、較大的河流或水域。

4.地下水式地源熱幫浦

地源熱幫浦機組通過機組內閉式迴圈系統經過換熱器與由水幫浦抽取的深層地下水進行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式幫浦注入地下水層中。此系統適合建築面積大,周圍空地面積有限的大型單體建築和小型建築群落。

地源熱幫浦應用:

地源熱幫浦的應用方式從應用的建築物物件可分為家用和商用兩大類,從輸送冷熱量方式可分為集中系統、分散系統和混合系統。

家用系統:使用者使用自己的熱幫浦、地源和水路或風管輸送系統進行冷熱**,多用於小型住宅,別墅等戶式空調。

集中系統:熱幫浦布置在機房內,冷熱量集中通過風道或水路分配系統送到各房間。

分散系統:用**水幫浦,採用水環路方式將水送到各使用者作為冷熱源,使用者單獨使用自己的熱幫浦機組調節空氣。一般用於辦公樓、學校、商用建築等,此系統可將使用者使用的冷熱量完全反應在用電上,便於計量,適用於目前的獨立熱計量要求。

混合系統:將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯合使用作為冷熱源的系統,混合系統與分散系統非常類似,只是冷熱源系統增加了冷卻塔或鍋爐。

地源熱幫浦技術經濟性:

地源熱幫浦既能供暖又能空調,既環保又節能,但地源熱幫浦是否具有經濟競爭性仍然是乙個非常關鍵的問題。由於涉及的因素很多,不同地區,不同能源結構及**等都將直接影響地源熱幫浦的經濟性,這裡僅通過對地源熱幫浦與傳統的供暖空調方式進行比較,**其經濟性。

地源熱幫浦供暖經濟性可以和傳統燃煤、燃油和天然氣鍋爐進行比較,地源熱幫浦空調經濟性可以和單冷空調進行比較,及其供暖空調綜合經濟性的比較。評價的主要指標有:初投資、成本,及現金流量表相關經濟引數的評價。

經濟引數

1、初投資:指供暖空調系統各部分投資之和,包括有:土建費、裝置購置費、安裝費及其它費用(包括設計費、監理費和不可預見費)。

2、年總成本:指系統各部分的執行費,如水費、電費、燃料費;排汙費;管理人員工資、管理費;裝置折舊費和裝置維修、大修費等。

3、年經營成本:指年總成本中扣除裝置折舊費。

4、單位面積經營成本:用年經營成本除以供暖或空調面積來計算。

5、單位熱(冷)量經營成本:用年經營成本除以供暖累積熱負荷或空調累積冷負荷來計算。

6、現金流量表:採用現金流量表方法計算投資專案的有關經濟性指標,如財務內部收益率,財務淨現值(npv)及投資**期(pt)。

對一投資專案,如財務內部收益率大於基準收益率,財務淨現值npv>0,表明專案盈利能力滿足了行業最低要求,專案在財務上是可以接受的;如npv<0,則表示未能達到預定的收益,表示可以不考慮此專案。

投資**期評價方法:如專案的全部投資**期小於行業基準投資**期,表明專案投資能按時收回,投資**期越小,表明經濟性越優。

計算條件

1、選取天津地區住宅樓為計算物件,供暖熱指標取50w/m2,空調冷指標取80w/m2。

2、地源熱幫浦冬季供暖制熱係數4.00,夏季空調製冷係數4.50,單冷空調製冷係數取3.20。

指標燃料(*) 熱值(kcal/*) 效率單價 (元/*)

煤 (kg) 50000.70 0.25

油 (kg) 103000.85 2.65

天然氣 (m3) 85000.90 1.80

3、經濟引數有:地下水資源費(0.04元/噸),電價(0.5元/度),各種燃料的熱值及**,軟化水費,排汙費,工人工資,利率,裝置使用年限等。

4、供暖空調收費標準,國內北方地區有供暖收費標準,如天津地區為18.5元/m2,但空調沒有收費標準。將來供暖空調要改為「計量收費」,以熱(冷)量為收費單位,如南方某地出台以0.

28元/冷量為收費標準。

分析比較

1、初投資比較,初投資中包括了從冷熱源到管網到室內終端的所有投資項。熱幫浦的初投資高於鍋爐,但從總初投資看,由於地源熱幫浦可供暖供冷,一機兩用,一次投資全年使用,節省了冬季供暖的投資,因此地源熱幫浦的初投資要低於鍋爐加空調系統的總投資。

2 供暖成本比較,煤鍋爐供暖成本最低,其次是地源熱幫浦、天然氣鍋爐,油鍋爐最高。以地源熱幫浦為基準比較各方案供暖成本,煤鍋爐比地源熱幫浦低30%左右,而天然氣鍋爐要高40%左右,油鍋爐要高70%左右。

3、空調成本比較,地源熱幫浦的空調執行成本要低於單冷空調,低約30%左右。

4、從淨現值看,收費標準0.28元/kw·h時,各供暖空調方案的淨現值均小於0,只有煤鍋爐當供暖面積大於一定值時淨現值才大於0,說明按0.28元/的收費標準,只有燃煤鍋爐具有一定經濟效益。

如果加大收費標準,如定為0.4元/重新計算各方案的淨現值、收益率和投資**期,可以得到燃煤鍋爐和地源熱幫浦供暖的淨現值均大於0,內部收益率大於基準收益率8%,以及投資**期小於10年,此時燃煤鍋爐和地源熱幫浦供暖經濟上是可行的。相比之下,由於單冷空調經濟性明顯低於地源熱幫浦空調,所以燃煤鍋爐供暖加單冷空調方案的經濟性要低於地源熱幫浦供暖空調,說明了地源熱幫浦一機兩用,既供暖又空調的經濟優勢。

對地源熱幫浦方案與燃煤、燃油和燃氣鍋爐加單冷空調各方案的綜合經濟性(淨現值均,收益率,投資**期)進行比較,地源熱幫浦為最優方案,其次依次是燃煤、天然氣和油鍋爐加單冷空調系統。

以上是「單位熱(冷)量收費標準」的計算結果,對經營者來說,**的熱(冷)量越多,所收取的費用將越多,並且供暖空調的成本相對越低,因此其經濟效益將越高,這類似於電力的**,電廠**的電力越多,效益將越高。因此不同建築物,不同的供熱(冷)量,經營者的經濟效益將不同,不能照搬本文的計算結果。應針對具體的建築物型別、用途,當地的氣象資料,當地的各種能源**及供暖空調的收費標準來進行可行性研究,以確定何種供暖空調方式為最經濟方案。

對傳統的「單位面積收費標準」,由於**的建築物面積是確定的,向使用者收取的採暖空調費用是固定的,因此對經營者來說,**的熱(冷)量越少,其效益就越高。這與「計量收費」的效果正相反,但採用「計量收費」是有利於使用者和有利於節能的。

地源熱幫浦細則

一 監理依據 建築給水排水及採暖工程施工質量驗收規範 gb50243 2002 通風與空調工程施工質量驗收規範 gb50243 2002 建設工程質量驗收統一規範 gb50300 2001 建設工程資料管理規程 dbj01 51 2003 地源熱幫浦系統工程技術規範 gb50366 2005 水源熱...

地源熱幫浦系統優點

暖通知識 1 高效 一般空調對著空氣換熱稱為風冷熱幫浦,缺點在於天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量 時效率反而下降。地溫一年四季基本恆定在16 左右,略高於該地區平均溫度1到2度,使得熱 幫浦無論在製冷或制熱工況中均處於高效率點。2 節能省費用 冬季執行時,cop約為4.2,即投入1kw電能,可得到4...

地源熱幫浦系統方案

目錄一 專案概況 1 二 設計參考標準及規範 1 三 設計引數 1 1 室外氣象引數 1 2 室內設計引數 1 四 空調設計 2 1.室內冷熱負荷確定 2 2.末端系統確定 2 3.熱幫浦機房的設計 2 4.地埋管設計 3 五 初投資分析 4 1.機房部分 表 4 2.地埋部分 表 5 3.地暖部分...