太陽能及水源熱泵在建筑節(jié)能中的應用

PAGEPAGE1太陽能及水源熱泵在建筑節(jié)能中的應用摘要：熱泵〔制冷機〕是通過作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝配。建筑的空調(diào)系統(tǒng)一般應知足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通常需分別設置冷源〔制冷機〕和熱源〔鍋爐〕。建筑空調(diào)系統(tǒng)由于必需有冷源〔制冷機〕，假如讓它在冬季以熱泵的形式運行，則能夠省去鍋爐和鍋爐房，不只節(jié)省了初投資，而且全年僅采取電力這種清潔能源，大大減輕了供暖造成的大氣污染問題。關(guān)鍵字：水源熱泵地源熱泵太陽能建筑節(jié)能一地下水熱泵熱泵〔制冷機〕是通過作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝配。建筑的空調(diào)系統(tǒng)一般應知足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通常需分別設置冷源〔制冷機〕和熱源〔鍋爐〕。建筑空調(diào)系統(tǒng)由于必需有冷源〔制冷機〕，假如讓它在冬季以熱泵的形式運行，則能夠省去鍋爐和鍋爐房，不只節(jié)省了初投資，而且全年僅采取電力這種清潔能源，大大減輕了供暖造成的大氣污染問題。水源〔地下水〕熱泵流程簡圖因地源熱泵70%的能源來自土壤，消耗電能較少，其熱效率較高，COP值一般為3-5，即每消耗一度電它可放熱量為3-5KW以北京現(xiàn)有的工程為例：采暖空調(diào)面積：70，000平方米系統(tǒng)水量：10.6t/min系統(tǒng)類型費用土壤地源熱泵傳統(tǒng)空調(diào)加燃氣鍋爐系統(tǒng)單位價格〔元/平米〕總價格〔萬元〕單位價格〔元/平米〕總價格〔萬元〕總投資設備費22415722191533工程費1369521471029合計36025243662562運行費〔一年〕供暖12.9150.126.23266.2制冷6.511.81占地費用250031.5250031.5〔參考工程：中美兩國可再生能源合作項目--北京土-氣型地源熱泵示范工程〕二地耦管式系統(tǒng)地下耦合熱泵系統(tǒng)是利用地下巖土中熱量的閉路循環(huán)的地源熱泵系統(tǒng)。通常稱之為閉路地源熱泵，以區(qū)別于地下水熱泵系統(tǒng)，或直接稱為地源熱泵。它通過循環(huán)液〔水或以水為重要成分的防凍液〕在封閉地下埋管中的流動，實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。地下耦合熱泵系統(tǒng)在構(gòu)造上的特點是有一個由地下埋管構(gòu)成的地熱換熱器(geothermalheatexchanger,或groundheatexchanger)。地熱換熱器的設置形式重要有水平埋管和豎直埋管兩種。水平埋管形式是在地面開1~2米深的溝，每個溝中埋設2、4或6根塑料管。豎直埋管的形式是在地層中鉆直徑為0.1~0.15m的鉆孔，在鉆孔中設置1組〔2根〕或2組〔4根〕U型管并用灌井材料填實。鉆孔的深度通常為40~200m?，F(xiàn)場可用的地外表積是選擇地熱換熱器形式的決定性因素。豎直埋管的地熱換熱器能夠比水平埋管節(jié)省許多土地面積，因而更合適中國地少人多的國情。投資及經(jīng)濟性比照分析系統(tǒng)類型總投資〔萬元〕年運行費用年節(jié)約運行費用節(jié)約率冷水機組制冷加市政管網(wǎng)供熱72.54.2地源熱泵冷暖空調(diào)系統(tǒng)78.71.82.457%〔參考工程：四層綜合樓，總建筑面積為2070.8m2?？照{(diào)使用面積約為1600m2〕三海水源熱泵海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)由于其能夠利用蘊藏在海水中的宏大熱能資源，近年來在很多沿海城市，正逐步遭到人們越來越多地關(guān)注。海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)就是利用海水做為熱源或熱匯，并通過熱泵機組，加熱熱媒或冷卻冷媒，最終為建筑提供熱量或冷量的系統(tǒng)。海水中所蘊含的熱能是典型的可再生能源，因而，海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)也是可再生能源的一種利用方式，是一種具有節(jié)能、環(huán)保意義的綠色供熱空調(diào)系統(tǒng)。海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢分析與當前通常采取的各建筑單獨設置電制冷機組制冷和鍋爐房熱水供暖的方式相比，重要有如下方面的優(yōu)勢：〔1〕能夠充足利用各用戶負荷分布多樣性特點〔即并非所有的用戶都在同一時刻到達峰值負荷〕，減少設備的總裝機容量，也有利于降低本身的初投資。〔2〕大型熱泵機組的COP值比小型機組的要高，提升了能量利用效率?！?〕固然熱泵機組通常仍需要用電實現(xiàn)制冷/熱，但由于它在一年的大部分時間里都在較高的COP值下運行，仍然具有節(jié)能優(yōu)勢。圖三海水源熱泵簡圖綜合分析地下水熱泵與地耦管式系統(tǒng)地源熱泵技術(shù)是暖通空調(diào)技術(shù)與鉆井技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù)，兩者缺一不可，這要求工程組織者和工程技術(shù)人員能夠合理協(xié)調(diào)、做好充足的技術(shù)經(jīng)濟分析。對環(huán)境的影響：當前地下水的回灌技術(shù)不完善，在一定水平上會影響以水為低位熱源的地源熱泵的進一步推廣；除此之外土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)鉆井對土壤熱、濕及鹽分遷移的影響研究有待進一步深切進入，怎樣使晦氣因素減少到最小是必需考慮的問題。初投資問題：并不是所有的地源熱泵系統(tǒng)都是經(jīng)濟合理的，由于鉆井費用可能占到整個系統(tǒng)初投資的５０％以上，有些投資者可能會回到傳統(tǒng)的空調(diào)形式。安裝維護：當前地源熱泵系統(tǒng)的安裝費用較高，與電制冷、天然氣加熱系統(tǒng)的５００～８００元/ｔｏｎ相比，地源熱泵的６００～１０００元/ｔｏｎ〔１ｔｏｎ＝１．０１６０５ｔ〕顯然是高的，它的回收期是５～８年；而且地源熱泵系統(tǒng)的維護較為困難，這在一定水平上會影響它的使用。