地源熱泵：無污染技術(shù) 節(jié)能減排新寵
地源熱泵：無污染技術(shù)節(jié)能減排新寵
隨著供暖季的來臨，這一話題又刺激著每個人的神經(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多萬噸，粉塵12000多噸，這些有害氣體和粉塵無時無刻都在影響著人們的生活。
不過，現(xiàn)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(tǒng)，實際上，不僅是冬天供暖，同時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(tǒng)的化石能源相比，這個系統(tǒng)具備數(shù)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，隨著地熱能源開發(fā)的深入應用，地源熱泵系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品日漸成熟，越來越多的開發(fā)系統(tǒng)開始應用到社會生活當中。業(yè)內(nèi)人士預計，地熱能源開發(fā)已進入快速發(fā)展的起步階段。
無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(nèi)可供開發(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(tǒng)的化石能源相比，具備數(shù)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(zhuǎn)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(nèi)的余熱轉(zhuǎn)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。
地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機主要有兩種形式：水—水式和水—空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣這兩種換熱介質(zhì)進行熱量的傳遞，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(diào)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(nèi)的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽—液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將由風機盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時，再通過冷凝器內(nèi)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(zhuǎn)移至地水、地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過風機盤管，以13℃以下的冷風形式為房間供冷。
在供暖狀態(tài)下，壓縮機對冷媒做功，并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水或土壤里的熱量，通過冷凝器內(nèi)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)的同時再通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的冷凝，由風機盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以35℃以上熱風的形式向室內(nèi)供?暖。
“首先就是高效節(jié)能、穩(wěn)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(wěn)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(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的運行效率要高40%?60%，因此可以節(jié)能和節(jié)省運行費用40%?50%左右。以一棟1萬多平方米的普通辦公樓為例，傳統(tǒng)中央空調(diào)一年運行下來，要花90多萬元的運行費用，而地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)只需要50萬元。“最重要的是它集供暖、制冷、生活熱水于一身，只需要一套設(shè)備，就可以同時在冬季供暖、在夏季制冷。”
另外很重要的一點是，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)無環(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，真正地實現(xiàn)了節(jié)能減排。
“地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。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(diào)’，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(tǒng)。”據(jù)楊建強介紹，該系統(tǒng)無論嚴寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應用，可廣泛應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。
上海虹橋火車站是全國第一個大面積使用深井式地源熱泵機組制冷的火車站。熱泵機組中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理是以電為動力源(600405,股吧)，以水為媒介，進行冷熱交換。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(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)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，均僅為上海火車站的一半左右。
千億市場投資
地熱資源具備數(shù)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，其開發(fā)、利用受到全球的青睞。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在世界地熱大會上，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個國家。
Navigant研究機構(gòu)最新報告稱，地熱源熱泵系統(tǒng)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，將占到整個應用量的84%，其他應用包括生活用熱水、泳池和區(qū)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，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)熱泵機組的廠商已發(fā)展至超過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管線等的生產(chǎn)廠家還有100多家。國外知名品牌的熱泵公司也陸續(xù)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。
目前，我國地源熱泵技術(shù)的建筑應用面積已超過1.4億平方米，全國地源熱泵系統(tǒng)的年銷售額超過80億元，并以20%以上的速度增長，單體地源熱泵系統(tǒng)應用面積高達80萬平方米。
從地源熱泵主機市場來看，2010年，我國地源熱泵主機市場規(guī)模約為25億元，同比增長31%左右，增幅為近年來最大；到2011年，市場規(guī)模達到31億元，同比增長23%左右；2012年，市場規(guī)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(guī)劃。國家初步計劃在未來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，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(jié)約能源法》中都對行業(yè)扶持有所規(guī)定，有具體給予補助的實施條例，還有中長期能源發(fā)展規(guī)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《促進地熱能開發(fā)利用的指導意見》，給地熱能這一新能源的開發(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展淺層地熱能的資源評價，劃出地源熱泵的適宜開發(fā)區(qū)和較適宜開發(fā)區(qū)，以避免用戶的風險損失。
值得注意的是，地源熱泵系統(tǒng)并非“用了就節(jié)能”，運行管理水平的高低直接決定了系統(tǒng)的質(zhì)量和效率。而且，地源熱泵空調(diào)的運行在一般情況下與傳統(tǒng)中央空調(diào)并不雷同，地源熱泵系統(tǒng)屬于“慢性子”，它有其自身特點，如果對運行管理環(huán)節(jié)不進行鉆研，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、嚴格論證，因地制宜地制訂科學、高效的系統(tǒng)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(jié)構(gòu)、能源比價、人民的生活水平和政府政策等。
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