图1 地源热泵系统的一般形式
(三)地源热泵供热制冷系统适用范围
1、地源热泵系统可根据土壤和气候的实际,由土壤换热器(同时可灵活组合冷却塔、太阳能集热器)与热泵机组、控制系统构成集制冷、制热水、采暖于一体的多功能系统。
2、系统可实现空调制冷和制热水冷热联供,空调供冷季节系统能效比达1:7以上;代替电热锅炉制热水,节约能源费用70%以上;代替燃油热水锅炉制热水,节约能源费用60%以上;与太阳能+电锅炉制热水相比,节约能源费用30%以上;与空气源热泵制热水相比,节约能源费用30%以上;空调供暖节省能耗费用40~60%(按油价格对比)。
3、适用于冬季室外最低气温高于-10℃地区的宾馆、学校、居民小区、办公大楼、度假村、桑拿浴场、部队、医院等场所
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的热水供应及冷暖空调;温控养殖、种植业;各种中低温烘干场合。
(四)实际应用情况
据统计,国内建筑面积5000m2以上的建筑应用地源热泵系统的一共近3000项,总使用面积超过5000万平方米 。广西目前已实施了近50万平方米20多项地源热泵系统工程,应用于宾馆、学校、居民小区和办公大楼。有多个系统运行已超过3年。
由于广西雨水充足,大多数城市(镇)临江而建,地表水丰富,大多数城镇地下水位较高,富水土壤比例大,为土壤源闭路式和水源开路式地源热泵系统应用提供了得天独厚的条件,一般富水土壤换热井20~30米,换热效果就很明显。部分地区每10口垂直U型管土壤换热井就可获得约20千瓦的热量(或冷量),地源热泵机组制热水工况的能效比可达4.5以上。
(五)国家的相关政策
国家大力提倡和鼓励可再生、可持续发展能源—地热的发展利用,相继出台了一系列法规和政策。
《中华人民共和国节约能源法》第四条规定:“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”,而地源热泵所使用的地热能正是属于可再生能源。
建设部《民用建筑节能管理规定》第四条规定:“国家鼓励
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发展太阳能、地热等可再生能源的应用技术和设备”。
国家经贸委《2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划要点》指出:“积极推广地热采暖和地热发电技术”,“加快地源热泵技术的引进和开发,加速国产化。要大力开拓地热采暖市场,到2005、2010、2015年地热采暖面积分别达到1500万、2250万、3000万平方米。要积极推动地热的综合利用”。
夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ134—2001,J116—2001)第6.0.7条:具备有地面水资源(如江河、湖水等),有适合水资源热泵运行温度的废水等水源条件时,居住建筑采暖、空调设备宜采用水源热泵。当采用地下井水为水源时,应确保有回灌措施,确保水源不被污染,并应符合当地有关规定;具备可供地热源热泵机组埋管用的土壤面积时,宜采用埋管式地热源热泵。”
《建设部建筑节能“十五”计划纲要》中明确指出“十五”期间建筑节能工作的重点之一是:“大力推进太阳能、河水、湖水、海水与地下能源及其他可再生能源在建筑中利用的工作。
建设部关于贯彻《国务院关于加强节能工作的决定》的实施意见(建科[2006]231号)指出“到“十一五”期末,太阳能、浅层地能等可再生能源应用面积占新建建筑面积比例达25%以上。”
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(六)技术经济社会效益
浅层地热能属于低品位能源,按照分级用能原则,最适合满足生活用能的需要。地源热泵技术是既开发利用了可再生的新能源——浅层地能,又显著节能的不可多得的新技术,具有开源和节能的双重效果。被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。因此,利用浅层地热能(或与太阳能耦合)为南方建筑制冷采暖、热水供应、温控农业,对替代常规商品能源,改善能源结构,保障能源安全,建设资源节约型、环境友好型社会以及实现可持续发展具有重要战略意义。
新建建筑应用地源热泵系统以10万m2(其中地源热泵供热水+辅助空调应用面积8万m2,地源热泵冷暖中央空调应用面积2万m2)为例计算分析,其产生的经济和社会效益如下:可实现节约用电229.96万度/年,折合节约标准煤280吨/年(按折标准煤系数1.229tec/万度)。每年节省费用149.47万元/年(按0.65元/度计算)。减少CO2排量710吨/年(按二氧化碳减排系数2.5t/tec),减少SO2排量4.52吨/年(按二氧化硫减排系数0.016t/tec);
既有建筑改造中应用地源热泵系统以10万m2(其中地源热泵供热水+辅助空调应用面积8.75万m2,地源热泵冷暖中央空调应用面积1.25万m2)为例计算分析, 其产生的经济和社会
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效益如下:可实现节约用电230.73万度/年,折合节约标准煤280吨/年(按折标准煤系数1.229tec/万度)。每年节省费用149.97万元/年(按0.65元/度计算)。减少CO2排量710吨/年(按二氧化碳减排系数2.5t/tec),减少SO2排量4.54吨/年(按二氧化硫减排系数0.016t/tec)。
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