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地源热泵迎来发展新契机

2014/11/4 16:15:29      点击:
 中国石化河北石家庄石油高速路口加油站自2007年开始使用地源热泵系统进行集中制冷和供热,年节约费用近4万元。图为加油站员工在检查地源热泵装置系统。

  6月25日,财政部与住建部联合发文,对于地源热泵应用工程提供资金补贴,其中加强热泵工程后评估工作,将按节能效果给予奖励。该办法受到业内高度关注。
  
  地源热泵的顺利推广和应用,对企业的空调系统集成创新能力提出了更高的要求。
  
  绿色空调技术大有可为
  
  随着节能减排的力度进一步加大和"绿色建筑"逐渐推广,地源热泵在节能减排中的作用愈发凸显。
  
  据北京市建筑设计院徐洪庆博士介绍,城市废热主要有三个来源:第一就是地下的排水管道中废弃的热量,第二是地铁、大型地下建筑所产生的热能,第三是传统发电厂和汽车尾气。热泵技术在集中废热方面大有可为。
  
  《政府采购信息报》记者了解到,地源热泵空调系统利用地下恒温层中土壤一年四季温度稳定的特点,冬季把土壤中热量取出来,供给室内采暖;夏季把室内的热量释放到地能中去,从而形成一个年度的冷热循环系统。由于地源热泵系统利用的是地球表面浅层地热资源,没有燃烧,没有废弃物,且不用远距离输送热量,环境效益显着。
  
  地源热泵中央空调作为一种先进、高效、节能、环保的空调系统,是对可再生地热能资源的一种运用。地源热泵不仅适用于宾馆、商场、办公楼、学校等公共建筑,也适用于普通民用住宅。在节能、环保、可再生、节省费用等方面显现的优势使地源热泵技术被称为21世纪的"绿色空调技术"。
  
  应用面临系统集成挑战
  
  政府对地源热泵进行财政补贴,在一定程度上缩小了地源热泵产品与其他产品的差价,有利于地源热泵技术的推广。但是能不能让地源热泵发挥实际的效益,关键不仅在于地源热泵本身的方案,还牵扯到设计、施工和运行的合理性。
  
  地源热泵项目是一个系统工程,在实施过程中通常需要水文地质勘察、城市市政管理、地下水环保部门、机械、电力、建筑环境与设备等不同部门的协调配合。如果使用污水源热泵系统,还有可能需要和电厂、市政污水处理厂或其他有中水排放的相关企业与主管部门进行交涉。
  
  为了更健康地发展地源热泵系统,文件要求相关政府部门对集成商的资质进行评定和认证,应在设计、施工和监测部门建立专项资质管理制度。
  
  专家表示,地源热泵系统集成需要足够的专业知识和丰富的工程经验,企业要发展地源热泵集成系统必须有专业的设计、施工队伍,并且具备专业的技术。"目前,热泵空调系统已有集成创新成果一个是单双级耦合热泵系统,另一个是水环热泵系统。"
北京制冷学会相关负责人刘艳玲介绍说,这两个系统的共同点就是降低热源损失、平衡热量、提升热泵系统的能效比。
  
  应用后评估工作受关注
  
  对于地源热泵的开发和利用,政府给予了政策和资金的大力支持。《可再生能源法》、《节约能源法》中都对行业扶持有所规定,并有具体给予补助的实施条例。目前北京、河北、山东、山西等省市对地源热泵技术已有明确的优惠政策,天津、广东、南京、长沙等省市均设立了节能专项资金。
  
  但是,随着地源热泵开发和利用程度的深入,资源浪费、环境污染等问题也随之显现。热泵工程的后评估工作成为学者和行业专家重点关注的问题。作为地源热泵系统开发应用的龙头城市,北京、天津在热泵工程后评估工作上已先行一步。
  
  今年年初,北京市17位评估专家对北京市127个地源热泵项目进行后评估,评估结果显示,北京市地源热泵项目可以节能30%,地源热泵对水质的影响较小,而且对地质环境基本无影响。刘艳玲表示:"目前,北京正在编制《北京市评价标准体系》,加强热泵技术的标准后评估工作。"
  
  与北京相对应的,天津对地源热泵的后评估工作也十分重视。天津制冷学会空调热泵专业委员会委员何耀东表示:"天津将出台奖励措施以及技术规范和强化动态监管,进一步规范场地勘查和物流参数的检测工作。"


地源热泵系统能效比待提高


  近日有消息称,国投京唐港3000万吨煤码头配套项目--京唐港地源热泵集中空调系统工程采用了清洁环保、低碳的地源热泵空调系统。据了解,该项目不仅运行费用低,而且环境效益显着,实现能源消耗量的降低和和粉尘等的减排。
  
  虽然热泵机组产品很节能,但如果系统做的不好,整体也未必节能。对于热泵系统,能效比达到3才可与燃煤锅炉的能效相持平,目前大多数地源热泵系统能效比还处于2到3之间,显然与节能要求相差甚远,因此在能源压力下,热泵机组应更加关注季节系统能效比的提升。
  
  天津制冷学会空调热泵专业委员会何耀东介绍,热泵的关键是冬天供热,因此,可将夏季或者过度季节的热能先收集起来,并转移到浅层岩土中存储起来以备冬天使用,这样不仅可以提高热泵的能效比,而且可以提升热泵系统运行的安全性和可靠性,达到合理安全用能的目的。
  
  专家表示,为提升热泵系统能效比,可以充分发挥地埋管在夏天的自然供冷潜力,即停止热泵机组运行,直接通过地埋管换热系统将浅层岩土中存储的冷量送至用户。此外,可通过夏季蓄热技术提高冬季土壤的温度,在冬季用热时,土壤的温度会相对提高,这会使热泵系统的能效比随之提高。在设计时,要正确进行地埋管换热系统水环路的水力计算,全面解决水力平衡。根据供暖与供冷负荷的变化,采用多泵或者变频技术。


地源热泵:投资成本走低 市场空间巨大


  在发达国家,地源热泵的市场占有率达30%-60%。但是在我国,地源热泵市场占有率仅8%。令人欣慰的是,自上世纪90年代地源热泵走进我国以来,市场产值从不足数十万元增加到百亿元,截至2013年底,我国地源热泵利用面积已经超过了3亿平方米,居世界第二。
  
  优于电供暖与传统空调
  
  地源热泵主要通过25摄氏度以下的浅层地热用来供暖或制冷。通过压缩机,一千瓦时电可产生3.5倍的热能。相比现有的同规模的暖通空调,地源热泵比传统空调运行效率要高30%-60%;与电供暖相比,地源热泵可减少70%以上的污染物排放,真正实现了节能减排。
  
  目前,我国287个地级以上城市每年浅层地热能可利用资源量相当于3.56亿吨标准煤,扣除消耗电量,可节约相当于2.48亿吨标准煤,减少二氧化碳排放6.52亿吨。预计到2015年,我国利用浅层地热能相当于5269万吨标准煤。
  
  使用成本逐步降
  
  以北京为例,作为推动地源热泵技术应用的领头羊,北京早在2006年就对应用地源热泵技术项目进行了财政补贴,凡选用地源热泵的项目,可获得每平方米50元的补助,以此鼓励地源热泵的应用和推广。目前北京地源热泵应用规模已接近4000万平方米,地源热泵在2008年奥运会许多场馆和国家大剧院都有不同程度的应用。
  
  山东建筑大学热能工程学院院长刁乃仁介绍,目前在山东,同时具备制冷和制热功能的地源热泵系统初期投资大约在250元至300元/平方米,去除约50元/平方米的政策补贴,价格基本与中央空调系统持平,但地源热泵系统后期的使用成本更低廉,冬夏两季的使用成本仅为12元至15元/平方米,而目前山东省仅冬季的集中供热成本就在25元/平方米左右。


  延伸阅读:


地源热泵的起源


    
  "地源热泵"这个概念最早于1912年由瑞士的专家提出,而该技术的提出始于英、美两国。
  
  地源一词是从英文"GROUNDSOURCE"翻译而来,汉语的内涵则十分广泛,应包括所有地下资源的含义。但在空调业内,目前仅指地壳表层(小于400米)范围内的低温热资源,地源热泵系统的热源主要来自太阳能,极少能量来自地球内部的地热能。
  
  1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第一个地源热泵系统。但是并没有受到太大的关注。
  
  20世纪50年代,欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮,但由于当时的能源价格低,这种系统并不经济,因而未得到推广。
  
  20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机,地源热泵系统开始受到重视,这一时期,欧洲建立了很多水平埋管式土壤源热泵,这时的地源热泵系统主要用于冬季供暖。欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表,大力推广地源热泵中央空调供暖和制冷技术。政府采取了相应的补贴政策和保护政策,使得地源热泵生产和使用范围迅速扩大。
  
  上世纪80年代后期,地源热泵中央空调技术已经趋于成熟,地源热泵中央空调生产在欧洲呈现逐年上升趋势,瑞士和瑞典的地源热泵系统年递增率超
过10%。
  
  美国的地源热泵中央空调生产和推广速度很快,技术产生了飞速的发展,成为世界上地源热泵中央空调生产和使用的头号大国。
  
  从地源热泵中央空调在世界范围内的应用情况来看,北欧国家的地源热泵系统主要偏重于冬季采暖,而美国的地源热泵系统则注重冬夏联供。
  
  由于美国的气候条件与中国很相似,因此研究美国的地源热泵应用情况,对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。