地源熱泵供熱制冷節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)

地源熱泵供熱制冷

節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)廣西大學地源熱泵研究所廣西鈞富凰地源熱泵有限公司主講：胡映寧生活熱水南方氣候潮濕、冬季氣溫變化大（經常在10℃-20℃間變化）、夏季炎熱，因此，洗澡用的生活熱水成為南方人的生活必須；夏季空調制冷

南方夏季炎熱，制冷空調已成為城市家庭和辦公的基本設施；冬季采暖16℃是人體對寒冷忍受程度的一個界限，南方冬季絕大多數(shù)地方的氣溫都會降至16℃以下。（1）南方對供熱制冷的需求特點

（2）農業(yè)消費需求特點需要溫控的農業(yè)大棚、禽舍、魚池等需求越來越旺。利用地源熱泵技術，可以為現(xiàn)代農業(yè)提供價廉質優(yōu)的溫控系統(tǒng)

一、意義和必要性

一、意義和必要性

我國采暖和空調的能耗已占建筑總能耗的55％，炎夏季節(jié)多數(shù)電網(wǎng)高峰負荷約有1／3用于空調制冷，使許多地區(qū)用電高度緊張，拉閘限電頻繁。2004年廣西建筑能耗已經超過全社會總能耗的20%。

我國新建建筑全面執(zhí)行節(jié)能標準，建筑能耗要減少50%。我國建筑能耗33%夏季空調45%其他建筑能耗55%空調、采暖

一、意義和必要性

建設部關于貫徹《國務院關于加強節(jié)能工作的決定》的實施意見（建科[2006]231號）“到“十一五”期末，中等城市完成既有建筑節(jié)能改造的面積要占既有建筑總面積的15%，小城市要完成10%；太陽能、淺層地能等可再生能源應用面積占新建建筑面積比例達25%以上”

美國每年安裝約4萬套地源熱泵系統(tǒng),意味著降低溫室氣體(如CO2等)排放100萬噸，相當于減少50萬輛汽車的污染物排放或種植404686公頃(100萬英畝)樹的效果，年節(jié)約能源費用可達42億美元。

地球表面吸收了太陽能的47％，相當于人類一年所需能量的500多倍地球深處熱流或較深層的地熱能對地表淺層也起到了加熱作用

我國近百米內的土壤每年可采集的低溫能量達1.5萬億千瓦，是我國目前發(fā)電裝機容量４億千瓦的3750倍，而百米內地下水每年可采集的低溫能量也有２億千瓦。因此，許多專家將淺層地能比喻為一個巨大的“綠色聚寶盆”。

水泵的作用是把水從低處往高處送，熱泵就是熱傳導的“水泵”。把低溫的熱源提升，提供生活用能。用１千瓦的電驅動熱泵后，可以“搬運”4千瓦的淺層地能。

地源熱泵——冬天代替鍋爐從土壤中取熱，向建筑物供暖，夏天代替普通空調向土壤排熱，給建筑物制冷。稱為二十一世紀的

“綠色空調技術”

地源熱泵——是目前效率最高、對環(huán)境最有利的熱水、取暖和制冷系統(tǒng)。

屬于經濟效益、社會效益和生態(tài)效益顯著的社會公益技術?？梢?，地源熱泵技術——二、地源熱泵系統(tǒng)的一般形式

地源熱泵系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢

1、可再生能源利用形式

地表淺層收集了47%的太陽能量，它利用地表淺層的可再生能源，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。2、高效節(jié)能制熱系數(shù)高達3.5～4.5，而鍋爐僅為0.7～0.9，可比鍋爐節(jié)省70%以上的能源和40%～60%運行費用；制冷時要比普通空調節(jié)能30%左右。3、美觀

傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的換熱器置于室外，破壞建筑的外觀；而地源熱泵把換熱器埋于地下，保持建筑物外觀的完美。

地源熱泵系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢

4、保護環(huán)境

設備的運行沒有燃油、燃煤污染。不抽取地下水，沒有地下水位下降、地面沉降和開鑿回灌井等問題，是真正的綠色環(huán)保能源利用方式。5、多功能、系統(tǒng)控制和管理方便

—套地源熱泵系統(tǒng)可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調和生活熱水加熱的三套裝置或系統(tǒng)。6、壽命長

普通空調壽命一般在15年左右，而地源熱泵的地下?lián)Q熱器由于采用高強度惰性材料，埋地壽命至少50年。建設部啟動《可再生能源行動計劃》。主要是：太陽能屋頂計劃和淺層地熱能利用計劃。

2006年是開展示范的第一年，第一批下達的25個項目資金共10368萬元，占首批可再生能源建筑應用示范項目補貼預算的50%。

這是一個顯著的政策信號，政府投入帶動若干倍的社會資金，從而強力拉動新能源在建筑領域的應用，推動國家節(jié)能、環(huán)保戰(zhàn)略目標的盡早實現(xiàn)。

（1）地表(下)水源方式我國實施地源熱泵工程主要有兩大類利用河水、湖水、地下水為冷源或熱源，換熱效率高,初期投資成本較低。廣西河流數(shù)量多，大多數(shù)城市（鎮(zhèn)）臨江而建。地下水也相當豐富，全區(qū)有600多條地下河。

土壤換熱器以垂直埋管居多。廣西雨水充足，絕大多數(shù)城鎮(zhèn)地下水位較高，富水土壤比例大，土壤的水對流傳熱起重要作用，為土壤換熱式地源熱泵系統(tǒng)應用提供了得天獨厚的條件。一般土壤換熱井20-30米，換熱效果就很明顯。10口土壤換熱井就可獲得約20千瓦的熱量（或冷量）。而北方干性土壤垂直埋管深度一般要超過60米，而換熱量則一般小于50W/m我國實施地源熱泵工程主要有兩大類（2）土壤換熱器的閉式系統(tǒng)

夏季采用供冷的冷凝熱制熱水，制熱水不耗電能，實現(xiàn)冷熱聯(lián)供，能效比1：7；冬季制熱水時熱泵的低溫熱源為土壤源。三、不同建筑類型冷熱需求情況分析（1）對需同時供冷和供熱水的酒店、或以供熱水為主的學生公寓（民用住宅）和短時供冷的食堂（餐廳）（2）淺層地熱能+太陽能耦合系統(tǒng)

對一些已安裝了太陽能的系統(tǒng)進行改造，解決其冬天耗電（或耗油）大的問題，技術關鍵是太陽能集熱器與土壤換熱器合理耦合的問題，如太陽能的被動利用與淺層地熱能的主動利用的匹配和智能控制。我們已獲得實用新型專利“太陽能-地源熱泵空調熱水設備”（專利號ZL200320101152.8）

三、不同建筑類型冷熱需求情況分析

已完成的廣東工業(yè)大學龍洞校區(qū)學生公寓地源熱泵-太陽能-冷卻塔耦合的熱水示范工程（改造原有的太陽能+燃油鍋爐系統(tǒng)）

（3）對于夏熱冬暖地區(qū)，一般供冷負荷大于采暖負荷50%以上。

冬季采暖時熱泵的低溫熱源為土壤熱源，土壤換熱器按冬季采暖負荷匹配。夏季制冷通過土壤換熱器與冷卻塔散熱，可減少土壤換熱器的埋管長度，減少土壤換熱器的投資和埋管所需占用的土地面積。需要解決建筑冷熱負荷與土壤換熱的平衡問題，對土壤換熱器與冷卻塔進行合理匹配。三、不同建筑類型冷熱需求情況分析系統(tǒng)驗收太陽能集熱蒸發(fā)器設計熱泵設計自動控制設計用戶冷熱負荷地層結構理論模型實驗模型設備制造系統(tǒng)集成安裝試營運土壤換熱器設計技術路線流程圖四、地源熱泵系統(tǒng)設計產品系列賓館醫(yī)院小區(qū)家庭用戶學校部隊農業(yè)大棚養(yǎng)殖地源熱泵空調-熱水設備GXDKYRB30-A地源熱泵熱水設備GXDKYRB15-A地源熱泵-太陽能空調-熱水設備GXDKYRB3-A地源熱泵溫控設備GXDKYRB20-A8萬大卡制冷（熱）為一標準臺套注意三個補現(xiàn)象：不該用要的地方燭在用；不懂技術卻的人在安菊裝；不懂運行蒜的人在運炸行。五、廣西大先學--技術特歌點與優(yōu)適勢項目關鍵彩技術：適合亞熱肝帶資源條籍件的土壤裂換熱器設祖計以及系時統(tǒng)的科學擋集成。自主創(chuàng)羽新技術殃：富水土壤晌垂直淺埋酸管換熱器雪設計技術多種可織再生能炎源能源欄互補利砌用的系南統(tǒng)優(yōu)化稈匹配技去術冷熱聯(lián)供戴熱量多級秤分流技術系統(tǒng)自動乖控制技術技術成充果水平2005年3月，廣敵西大學舊完成的威“亞熱滲帶及溫猜帶地區(qū)成地源熱安泵供熱休制冷節(jié)翻能系統(tǒng)盼技術研幸發(fā)”科緣瑞技項目傳通過了遇廣西科觸技廳組架織的技動術鑒定近。（成豬果登記罵號200嘴568雕003）專家的賢鑒定意造見為：段項目針后對亞熱賴帶及溫吃帶地區(qū)未在利用維淺層埋予管技術婚、優(yōu)化黃埋地換杜熱器及滾系統(tǒng)節(jié)驗能方面俗達到國吩內領先思水平。產品質變量檢測銜單位經扁國家空角調設備搞質量監(jiān)紅督檢驗銹中心現(xiàn)扯場檢測娛，機組制眠熱水工符況的能滴效系數(shù)COP達4.5，系統(tǒng)的湯能效系數(shù)COP達4.0，換熱量拔大于60w雙/m。知識產奴權情況課題組已菠申請地源各熱泵相關恢設備發(fā)明隸專利1項箱，實用新否型專利2辨項，發(fā)明鍵專利“多備功能地源快熱泵烘干恥設備”已租通過初審鉗（申請?zhí)柫?00籮5100結3280血3.6）刊?！疤枒n能-地襲源熱泵駛空調熱乏水設備賺”（專精利號：齊ZL2墨003商201夢011勇52.岸8）和射“多用床途節(jié)能就型熱泵藝孵化機辟”（忍專利號若：L0慎324座672肢1.4鞏），已退經獲得昌國家實唉用新型君專利。自主開盯發(fā)技術走之一：富水土浴壤垂直紀淺埋管梯換熱器浮設計技煎術根據(jù)南父方地區(qū)四土壤地困下水位換高、含光水量豐防富、液儀相對流似傳熱起番重要作鑄用的特蠟性，提速出富水釘土壤換蓄熱器的吳設計理小論和方圍法，實掠施垂直祖U型管氏的淺埋貌技術方嶺案。使嗓土壤換退熱器投默資比干抽性土壤抗減少3彈0%以顯上。如南寧市鉤三中的地逢源熱泵系緊統(tǒng)，在埋碎管深度＜膚32米時股，獲得＞誼66w/朝m的換熱幸量，地源掉熱泵機組憂制熱水工獎況的性能炸系數(shù)＞4管.5，制百熱水與電隨鍋爐比節(jié)仆能70%仿以上。地源熱傅泵系統(tǒng)仿設計軟暢件采用淺晉層地熱匪能-太撐陽能耦賽合的冷黑熱聯(lián)供險系統(tǒng)設匪計軟件，包括煮土壤換份熱器、獵冷卻塔哈、太陽每能集熱妄器的換暫熱量計亦算；系繪統(tǒng)匹配廟；系統(tǒng)疲自動控黨制設計秘；復合逆型系統(tǒng)林的經濟結性評價托等模塊。自主開覽發(fā)技術椅之二：南方氣嬌候一年略中約有水一半以齊上天數(shù)咸的環(huán)境濃溫度高閘于20介℃，冬物季又有尤一半以鋼上天數(shù)迎的環(huán)境賴溫度高源于12森℃。充分利用男南方暖氣噸候優(yōu)勢，難實現(xiàn)土壤導源、空氣頂源、太陽細能多種可戒再生能雷源間歇或互烘補利用的系統(tǒng)優(yōu)嶺化匹配，避免屈了由于巾過度取蘇熱，出練現(xiàn)系統(tǒng)欺效率下圍降的問樸題。多種可染再生能絲式源能源聰互補利毫用的系書統(tǒng)優(yōu)化英匹配技燭術自主開傲發(fā)技術托之三：冷熱聯(lián)匯供熱量茄多級分械流技術冷熱聯(lián)供儉工況實現(xiàn)驢熱量多級澡分流技術瞧。將制冷夢產生的決熱量用猛于制熱傘水、向漏土壤和吃冷卻塔瓶散熱，逼空調工辛況制熱徒水不耗帆能，大源大提高蔑了能源琴利用率桶，并減杏少了制碑冷所需戲的埋地味盤管長渡度，降女低了系濕統(tǒng)的初唐期投資老。實現(xiàn)系啊統(tǒng)運行前參數(shù)實胡時數(shù)字筍顯示，橡配置遠懷程控制伯接口，父可實現(xiàn)恰遠程控伸制。自主開發(fā)過技術之四難：系統(tǒng)自根動控制者技術自主開重發(fā)技術縱之五：一機多叮用，投袖資運行綱成本低一套系瘡統(tǒng)實現(xiàn)市供冷、以采暖和祝供熱水尿多重功慮效。系攔統(tǒng)投資迫在2-鬼4年內戰(zhàn)從節(jié)省錯的能源惹開支中趟回收，箏以后便巷進入低共成本運徹行狀態(tài)挎，用戶攀滿意認猾可。方案每年運行費用（萬元）平均每人每天熱水費用（元）采用地源熱泵制熱水每年節(jié)約費用比較①燃油鍋爐118.10.76方案⑤比方案①節(jié)約82.2萬元;比方案②節(jié)約102.6萬元;比方案③節(jié)約20.8萬元;比方案④節(jié)約33.3萬元。

方案⑤比方案①節(jié)約69.6%;比方案②節(jié)約74.1%;比方案③節(jié)約36.7%;比方案④節(jié)約48.1%。②電熱鍋爐138.50.89③空氣源熱泵56.70.36④太陽能+電熱鍋爐69.20.44⑤地源熱泵35.90.23六、經爛濟效益裙(50唱00人戀學生公繞寓)同時，可獻提供36雅00平方溜米的空調重冷量，節(jié)稼約空調運述行費用哈9.68鴿（萬元）恢，節(jié)省空僅調設備投蛛資80谷多萬元。廣西大園學行健哄文理學植院學生公寓墨熱水-食脹堂空調地傾源熱泵系示統(tǒng)綜合能侍效比達徐1:7果以上安裝地放源熱泵通空調的龍學生餐盯廳建設部工姑程質量司革尚副司長碧、廣西建散設廳何總佳工考察行桐健文理學稱院學生公姿寓熱水-昨食堂空調您地源熱泵斗系統(tǒng)方案每年運行費用（萬元）平均每戶每年熱水費用（元）平均每戶每天熱水費用（元）采用地源熱泵制熱水每年節(jié)約費用比較①電熱鍋爐59.315844.4方案⑤比方案①節(jié)約51.6萬元;比方案②節(jié)約46.9萬元;比方案③節(jié)約17萬元;比方案④節(jié)約16.6萬元。

方案⑤比方案①節(jié)約87%;比方案②節(jié)約85.9%;比方案③節(jié)約68.3%;比方案④節(jié)約68.3%。②燃油鍋爐54.614404.0③太陽能+電熱鍋爐24.76551.8④空氣源熱泵24.36441.8⑤地源熱泵7.72040.56六、經濟殿效益（3跡77戶住概宅）序號系統(tǒng)名稱規(guī)模使用效果1南寧三中學生公寓地源熱泵生活熱水系統(tǒng)364個房間，2600人住宿熱泵功率54kw，電鍋爐需功率800kw以上，，比電鍋爐節(jié)能70%以上，最低能效比3.618，每年節(jié)電30多萬元。2南寧國際大酒店包廂空調和中央熱水系統(tǒng)450個房間，2300m2空調原燃油鍋爐制熱水成本為每噸33元，現(xiàn)約為6元（每噸熱水6.8度電），每年節(jié)約空調、熱水費用120萬元以上3南寧市翔云大酒店中央空調-熱水工程200套房（三星級）與原燃油鍋爐比，每年節(jié)約熱水、空調費用30多萬元，當年收回投資費用。4廣西大學研究生公寓地源熱泵熱水系統(tǒng)96個房間，住宿198人整棟樓的熱泵功率僅為5.4kw，每噸熱水電費5-6元。5廣西大學行健學院13棟地源熱泵熱水系統(tǒng)256個房間，住宿1024人人均每天耗電費0.23元。6廣西職業(yè)技術學院學生公寓熱水-餐廳空調地源熱泵系統(tǒng)7000人住宿，700m2空調與電鍋爐比，每年節(jié)省100多萬元；與燃油鍋爐比，每年節(jié)省50多萬元。六、經濟鍵效益（典搬型工程）課題組采虎用自有技憲術，目前彩已成功實說施了多項朗與冷卻塔晶聯(lián)合運行因的混合式崗地源熱泵品、風源熱特泵工程：安裝地源兆熱泵空調脖的節(jié)能建沉筑情況七、國艘外應用建筑面積2200m2土壤井16口建筑空間8000m3平均井深95m樓層數(shù)4層總鉆深1600m制冷功率84kw38w/m2埋管形式雙U型管制熱功率93kw42w/m2井間距7m系統(tǒng)能效赤比：夏天暢EER5義.4，節(jié)挎能28%租；冬天C武OP5眾.7，餡節(jié)能3滴7%八、意大裝利的建筑徐節(jié)能策略歐盟制春定了能肆效標識峽，意大房誠利政府希要求，煮200謊8年以飽前10裙00m2以上的及建筑要被有能效品標識；齒201袍0年所殖有建筑南都要有廁能效標紗識。要棚求建筑給一般達魂到C級請以上。熄給建筑束發(fā)放白現(xiàn)色證書有。歐盟建筑牧能耗占4魚0%，工或業(yè)占17供%，運輸統(tǒng)占43%露；意大利建縮慧