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地源热泵的优势
1、属可再生能源利用技术
地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于120米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低位热能。地表浅层是一个的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
2、属经济有效的节能技术
地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%,因此要节能和节省运行费用40%左右,即投入1kw电能可以平均获得4.0kw以上的冷量或热量。另外,地能温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也了系统的性和经济性。设计安装良好的地源热泵,平均来说可以节约用户30%~40%的的运行费用。
地埋管式地源热泵分类
地耦管土壤源热泵系统是一个密闭的闭路循环系统,它保持了地下水水源热泵利用大地作为冷热源的优点,同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。地耦管土壤源热泵系统从根本上解决了地下水水源热泵的种种弊端,是一种真正可持续发展的建筑节能的新技术,而且还具有适用范围广、运行费用低、节能和环保效益显著等优点。
土壤源热泵系统中的土壤换热器埋管方式可分为:水平式土壤换热器,垂直U型式土壤换热器,垂直套管式土壤换热器,热井式土壤换热器,直接膨胀式土壤换热器。
1)水平式土壤换热器
水平地埋管普遍使用在单相运行状态的空调系统中,一般的设计埋管深度在2~4米之间,在只用于采暖时,土壤在整个冬天处于放热状态,沟的深度一定要深,管间距要大。
严格施工平面的管理
(1)所有工点统一规划、布置整齐、排水畅通,并建有卫生设施。
(2)每日施工结束后,自动将工序成品或半成品、原材料收集整理。机械到位置整齐停放。
(3)抓好文明施工宣传与落实工作,并按《建设工程施工现场管理规定》有关条款执行。
(4)组织相关人员定期对施工现场进行文明施工检查,对不符合要求的作业面限期整改。
四.树立文明施工风气
(1)开展文明岗位、文明项目有奖竞赛活动。
(2)对临时用地施工完毕后做好恢复工作,因施工损坏的道路要及时修整,道路通畅。
(3)噪音较大的操作应安排在白天,避免夜间施工。在有碍行人及安全地段,做好防护栏,设立醒目的警示标志,特别繁忙地段,设专人防护。
(4)施工期间保护好现有建筑物,不损坏,不污染,完工前清场,一次顺利交付。
(5)进行现场节能管理。
五.环保措施
为了切实维护寻人的生活、生产环境不受影响,确保全体施工人员身体健康,营造一个良好的环境卫生场地,在施工过程,严格按照工程设计要求和环保要求,采取措施做好环保工作:
(1)组织员工学习国家关于环境保护的法律、法规,提高员工环保意识,制定工程环境保护条例。
(2)施工现场设置的临时设施,包括办公室、宿舍、厕所等建立住地文明、卫生、防火责任制、按规定布置防火设施,并落实相关负责人管理。严格保护植被、树木。
(3)对工程施工时机械设备运转、机动车辆行驶等产生噪声来源,采取减噪措施,确保人群健康不受到影响。
(4)排水地点精心选择,严禁污染饮水水源。
(5)保持施工区和生活区的环境卫生,搞好卫生设施和医疗保健工作;
(6)主体工程完工后,施工现场进行清理和恢复,切实做好施工区的环境保护工作。
运行的环境条件
1.与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使用,地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。
2.地源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%[13]。
运行费用分析:
以北京市的物价水平-天然气价1.90元/m3、电0.44元/kWh来比较[14]。如果利用天然气来采暖,天然气热值为33500kJ/m3,利用热效率90%计,则燃烧1m3可以获得热量为:Q=33500×0.9=30150kJ。
如果使用地热热泵,取COP=3.5,则获得同样的热量需要耗电量为:
W=Q/COP=30150/35=8614.3(kJ)=2.4(kWh)
费用比较可知:
热泵供暖电费=0.44(元/Kwh)×W=0.44×2.4=1.056(元)
而1m3的天然气费用=1.90(元)
因此,用地热热泵供暖(热)可减少运行费用:
y=(1.9-1.056)/1.9=44.4%
二、工程实例投资及经济性对比分析:
现在再来通过实例来比较以地源热泵为冷热源与常规冷热源的户式中央空调的经济性比较[15]:
表2 投资及经济性对比分析
系统类型 总投资(万元) 年运行费用(万元) 年节约运行费用(万元) 节约率
冷水机组加市政管网供热 8.4 1.6 0 0
地源热泵冷暖空调系统 10.1 0.7 0.9 56%
前景展望
在我国夏热冬冷地区及寒冷地区利用地源热泵可实现夏冬两季冷暖联供,其中有利的地区是夏热冬冷地区。这个地区年平均温度高,一般居住建筑均无集中供热系统供暖,而其气候特点是夏季炎热,湿度大;冬季阴冷潮湿,属我国居住热环境质量差的地区之一。该地区夏季供冷冬季供暖天数相当,同一地区地源热泵系统进行空调可以充分发挥地下蓄能系统的作用。如果在这些地区大力发展地源热泵空调系统技术,必将大大改善当地人民的居住热环境,为国家节约大量的建筑能耗。
如果按空调的制冷或制热面积来计算空调的价格,户式中央空调的价格应远比中央空调的价格便宜,但和普通空调比起来又略高一些,不过其价格又在人们的承受能力之内,而且户式中央空调的性能不逊于中央空调,豪华舒适性也优于普通家用空调,室外机只有一台,可以选择安装在住房楼顶或者其它隐蔽性的地方,丝毫不影响楼房的外观。
总之,将地源热泵技术应用于户式中央空调的技术可以满足于新世纪空调的发展需要,并且具有很强的可行性,是一种需要大力发展的新型能源利用技术。随着地源热泵应用于户式中央空调技术研究的进展,必然会对我国能源的科学利用起到良好的促进作用。
免机房,只需提供冷却水塔,水泵放置场所,节省了宝贵的主机占地面积。 主机占地面积较大,机房土建投资和机房设备安装投资较大。
部分空调使用时节能,尤其是在过渡季节根据不同需要,不同空间可同时分别供应冷暖,能源可互相交替,节省过度季节的能耗 部分空调使用时,低能量亦要达到总能量的25%,在达不到满负荷时,浪费大量能源。
水流储能,冷暖采用同一能源,可满足用户不同要求,同一系统(楼宇)内,用户可根据需要随意选择制冷或供热,大大节省使用成本。 同一系统(楼宇)内,不能同时满足供暖和制冷的不同要求,季节交替时须一次性转换制冷或制热。当只有部分空调使用时,浪费大量能源。
可立装表计量,用户根据使用空调的时间的长短来交纳运行费用。 费用不用计量,无论用户用否或多少,费用一样支付。
冷却水系统简单,只需一般技术人员即可应付自如。 需技术人员维护和保养,更多时需要委托供应商来维护和保养,费用较高。
少数备用机即可空调正常供给,维修简易,费用低廉,维修时不必整座楼宇停机。 需配昂贵的备用制冷机组和化操作人员,且主机损坏时,整个空调系统将会部分或全部停顿,维修、维护成本高
可分期投资购买设备,只须先安装水循环系统,个别机组可视需要量递增。 须先投资制冷主机和供热锅炉,一次性投资费用较大。