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地源熱泵供暖空調(diào)的綠色技術在建筑中的應用(三)
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2022-01-10 11:42:46
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  5.地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析

  地源熱泵系統(tǒng)可實現(xiàn)對建筑物的供熱和制冷,還可供生活熱水,一機多用。一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊,省去了鍋爐房和冷卻塔,節(jié)省建筑空間,也有利于建筑的美觀。如上所述,地源熱泵系統(tǒng)的另一個顯著的特點是大大提高了一次能源的利用率,因此具有高效節(jié)能的優(yōu)點。地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高約40~60%。另外,地源溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定,整個系統(tǒng)的維護費用也較鍋爐-制冷機系統(tǒng)大大減少,保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。

  地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性取決于多種因素。不同地區(qū),不同地質(zhì)條件,不同能源結構及價格等都將直接影響到其經(jīng)濟性。地下耦合熱泵系統(tǒng)地下埋管的初投資較高,但根據(jù)國外的經(jīng)驗,由于地源熱泵運行費用低,增加的初投資可在3~7年內(nèi)收回,地源熱泵系統(tǒng)在整個服務周期內(nèi)的平均費用將低于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。

  表2 地源熱泵與常規(guī)空調(diào)投資及運行費用比較

  冷熱源方式及序號

  項目 1 2 3 4

  地源熱泵 冷水機組與燃氣鍋爐配套 冷水機組與城市熱網(wǎng)配套 直燃式溴化鋰冷熱水機組

  冷熱水機組(元/kw·冷量) 600~800 560~700 560~700 950~1300

  燃氣鍋爐(元/kW·熱量)   400~520

  熱網(wǎng)(元/m2采暖面積)     100

  冷卻塔(元/kW·冷量) 無 40~60

  地下鉆孔及埋管(元/kW) 800~1400 無

  機房水泵、管道、控制等 基本自動門皮帶異響相同(20~40元/m2)

  建筑物空調(diào)末端 基本相同(100~160元/m2)

  初投資概算比較 (冷指標100W/m2)

  初投資(元/m2空調(diào)面積) 340 280 330 280

  運行費用比較 (熱指標100W/m2)

  季節(jié) 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 冬、夏兩季

  能源形式 電 電 天然氣 電 供熱網(wǎng) 天然氣 輕柴油

  單位 kW·h kW·h m3 kW·h m2·季 m3 升

  價格(元) 0.5 0.5 2.0 0.5 19.5 2.0 3.0

  熱值 1000W 1000W 35600kW 1000W   35600kW 43000kW

  效率 4.8 3.5 3.8 0.88 3.8   0.88 0.85

  燃料耗量 /m2·h 0.021 0.029 0.0263 0.0115 0.0263   0.0115 0.01

  /m2·季 13.23 28.02 16.57 11.27 16.57   18.52 16.1

  燃料費用(元/m2·季) 6.6 14 8.29 22.54 8.29 19.5 37.04 48.3

  機房運行費用(元/m2·季) 4.5元/m2·兩季

  冷卻塔運行費用 無 2元/m2.季

  全年運行費合計(元/m2) 25.1 37.33 34.29 43.54 54.8

  費用比例 1 1.49 1.37 1.73 2.18

  6.制約地源熱泵發(fā)展的因素

  影響地源熱泵廣泛應用的主要原因是對地源熱泵發(fā)展核心技術問題的研究和認識還很有限。據(jù)國際最新研究動態(tài)表明,它的核心技術問題是地埋式換熱器的傳熱強化、地源熱泵設計自動門控制的梯形圖程序系統(tǒng)仿真及匹配參數(shù)的研究。另一個主要原因是地源熱泵自身存在的缺點:地埋換熱器受土壤性質(zhì)影響較大;連續(xù)運行時,熱泵的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而發(fā)生波動;土壤導熱系數(shù)小,使地埋換熱器的面積較大等。

  研究地源熱泵還存在以下幾個有待解決的問題:關于埋地盤管的數(shù)學模型和土壤熱場特點的理論研究還不夠深入,仍處于試驗階段;由于它涉及鉆探工程,使施工困難,系統(tǒng)投資比較大。

  我國有關地源熱泵的現(xiàn)成技術資料不多,缺少這方面的設計、生產(chǎn)、安裝和維護人員,而且生產(chǎn)相關設備的廠家少,也是影響地源熱泵在我國推廣發(fā)展的主要因素之一。

  7.結束語

  1998年美國環(huán)保署頒布法規(guī),要求在全國聯(lián)邦政府機構的建筑中推廣應用地源熱泵系統(tǒng)。美國總統(tǒng)布什在他的得州宅邸中也安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)【5】,以支持并鼓勵這種新能源技術的發(fā)展。

  我國成功申辦2008奧運會,提出了“科技奧運、人文奧運、綠色奧運”的,并在申奧報告中明確地寫著要發(fā)展地源熱泵技術以及其它綠色技術,實現(xiàn)對綠色能源地利用,從而實現(xiàn)“新奧運,新北京”。

  地源熱泵作為一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)方式,應該得到更為深入的研究,探索其關鍵性技術。目前在國內(nèi)地源熱泵機組的設計、安裝、運行、維護等各個方面還沒有成型的行業(yè)標準和規(guī)范,其推廣應用還有待時日。但地源熱泵技術在中國就像一個新事物必須經(jīng)歷挫折和教訓一樣逐漸地發(fā)展。作為一門新技術,它為我們的國家的可持續(xù)發(fā)展帶來了契機,在不遠的將來,隨著國富民強,經(jīng)濟實力的提高和生活水平的進步,研究和技術人員的努力,在中國一定有廣闊的市場前景。

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