中國地源熱泵技術發(fā)展-昆山(非常全)ppt課件

1、中國地源熱泵技術開展趨勢 中國建筑科學研討院2006年10月. 主要內容一、中國地源熱泵開展的背景二、地源熱泵系統(tǒng)分類及特點三、中國地源熱泵系統(tǒng)的開展四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析五、中國地源熱泵開展存在的妨礙六、中國地源熱泵的市場潛力和開展趨勢 .一、中國地源熱泵開展的背景 開展地源熱泵系統(tǒng)是我國建筑節(jié)能開展的需求。目前，建筑用能曾經(jīng)占全國總耗費的27.5%。地源熱泵系統(tǒng)和常規(guī)的供熱空調系統(tǒng)相比大約節(jié)能50%，是一種利用可再生能源的高效節(jié)能、無污染的既可供暖又可制冷的新型空調系統(tǒng)。 開展地源熱泵系統(tǒng)是確保我國能源構造調整的需求。長期以來我國不斷以煤采暖為主，北方地域污染嚴重、能源利用效率低，開展地

2、源熱泵技術是改動我國目前能源供應構造的需求，是減少環(huán)境污染、確保能源平安的重要保證。 .一、中國地源熱泵開展的背景 開展地源熱泵系統(tǒng)是運用可再生能源的重要技術手段。 目前，用可再生能源逐漸替代常規(guī)能源是一個世界趨勢，隨著我國的公布，大力加快開展可再生能源是落實國家提出的建立節(jié)約型社會，開展循環(huán)經(jīng)濟方針的主要問題之一。 .一、中國地源熱泵開展的背景 開展地源熱泵在中國有其廣泛的地域要求中國國土面積宏大，從北到南可劃分為五個主要氣候區(qū)，其中對冷熱量都有需求的地域占絕大部分；同時中國淺層地熱能資源蘊藏豐富，適宜大力開展地源熱泵供暖空調系統(tǒng)。 開展地源熱泵系統(tǒng)是中國HVAC行業(yè)的技術開展方向在中國某些

3、地域，既沒有燃煤也沒有天然氣可以供熱，開展地源熱泵供暖空調系統(tǒng)是經(jīng)濟開展的需求，也是市場開展的必然趨勢。.二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (1) 地源熱泵的定義及分類 50036-2005規(guī)定，地源熱泵系統(tǒng)是指以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統(tǒng)、建筑物內系統(tǒng)組成的供熱空調系統(tǒng)。根據(jù)地熱能交換系統(tǒng)方式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。.垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng) 程度地埋管地源熱泵系統(tǒng).間接地下水地源熱泵系統(tǒng) 直接地下水地源熱泵系統(tǒng).閉式地表水地源熱泵系統(tǒng) 開式地表水地源熱泵系統(tǒng).二、地源熱泵系統(tǒng)分類及特點 (2) 地源

4、熱泵的特點 地埋管地源熱泵系統(tǒng) ： .程度地埋管地源熱泵系統(tǒng) 垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)包括一個地埋管換熱器，它或是程度地安裝在地溝中，或是以形管狀垂直安裝在豎井之中。不同的管溝或豎井中的熱交換器成并聯(lián)銜接，再經(jīng)過不同的集管進入建筑中與建筑物內的水環(huán)路相銜接，它經(jīng)過循環(huán)液水或以水為主要成分的防凍液在封鎖地下埋管中的流動，實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。.二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地埋管地源熱泵系統(tǒng) ：優(yōu)點：系統(tǒng)不受地下水量的影響，對地下水沒有破壞或污染作用，系統(tǒng)運轉具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。.二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地埋管地源熱泵系統(tǒng) ：缺陷：1

5、由于管壁傳熱溫差的存在，機組冬季地源側水溫低于地下水式系統(tǒng)5-10，機組夏季地源側水溫高于地下水式系統(tǒng)10-15，機組運轉條件相對較差，降低了運轉效率；2埋地換熱器受土壤性質影響較大；延續(xù)運轉時，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)生動搖；3地埋管換熱器所需占地的面積較大，如平面布置的埋管換熱器的面積約為房間面積的2倍左右；4鉆孔及埋管費用較高。 .二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地下水地源熱泵系統(tǒng) ： 地下水地源熱泵系統(tǒng)分為直接、間接兩種，直接地下水地源熱泵系統(tǒng)是將地下水直接供應到每臺熱泵機組，之后將井水回灌地下。間接地下水地源熱泵系統(tǒng)中，地下水和建筑內循環(huán)

6、水之間是用板式換熱器分開的。.二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地下水地源熱泵系統(tǒng) ：優(yōu)點：系統(tǒng)簡便易行，綜合造價低，水井占地面積小，可以滿足大面積建筑物的供暖空調的要求。.二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地下水地源熱泵系統(tǒng) ：缺陷：1地下水熱泵系統(tǒng)需求有豐富、穩(wěn)定、優(yōu)質的地下水；2此外，即使可以全部回灌，怎樣保證地下水層不受污染也是一個棘手的課題。 .二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地表水地源熱泵系統(tǒng) ：地表水低位熱源包括河流、湖泊、海水、中水或到達國家排放規(guī)范的污水、廢水等。地表水地源熱泵系統(tǒng)分閉式、開式兩種，閉式系統(tǒng)類似地埋

7、管系統(tǒng)，由潛在水面以下的、多重并聯(lián)的塑料管組成的地下水熱交換器取代了土壤熱交換器；開式系統(tǒng)類似于地下水系統(tǒng)。 .二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地表水地源熱泵系統(tǒng) ：優(yōu)點：系統(tǒng)簡便易行，初投資較低。缺陷：1地表水地源熱泵系統(tǒng)也遭到自然條件的限制； 2由于地表水溫度受環(huán)境溫度的影響較大； 3一定的地表水體可以承當?shù)睦錈嶝摵膳c其面積、深度和溫度等 多種因數(shù)有關，需求根據(jù)詳細情況進展計算； .二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地源熱泵系統(tǒng)的技術優(yōu)勢：1高效、節(jié)能，環(huán)保、無污染；可再生能源在建筑中運用的主要方式，冬季可替代常規(guī)熱源，夏季制冷高；2運轉本錢低；3

8、供暖空調的同時，可提供生活熱水。.二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) 地源熱泵的特點 地源熱泵系統(tǒng)受低位熱源條件的制約地埋管系統(tǒng)：足夠埋管區(qū)域、比較適宜的巖土體特性。地下水系統(tǒng)：繼續(xù)水源的保證、可靠的回灌才干地表水系統(tǒng)：水環(huán)境的影響評價、地表水源情況綜合確定.三、中國地源熱泵技術的開展在我國，地源熱泵的研討起始于20世紀80年代，最近5年該項技術成了國內建筑節(jié)能及暖通空調界搶手的研討課題，并開場大量運用于工程實際，與此相關的熱泵產(chǎn)品應運而生，掀起了一股“地熱空調的熱潮。.三、中國地源熱泵技術的開展工程運用方面：地下水地源熱泵系統(tǒng)數(shù)量最多，運用范圍最廣,主要采用“異井抽灌和“單井抽灌技術，最大

9、單項工程建筑面積已達16萬。 土壤源地源熱泵開展最快，運用潛力最大，最大單項工程建筑面積已達13萬 。 地表水地源熱泵系統(tǒng)在城市級示范工程中單體規(guī)模最大。 截止2005年，北京市淺層地能利用面積達800萬。全國地源熱泵系統(tǒng)的運用近3000萬。 .目前，地下水地源熱泵系統(tǒng)運用面積約占全部市場分額的45%，土壤源地源熱泵系統(tǒng)約占35%，地表水地源熱泵系統(tǒng)約占20%。.三、地源熱泵技術的開展 北京、大連、上海、重慶、南京、上海、成都、內蒙等地的工程都進入建立部、財政部擬定共同支持的“十一五節(jié)能與可再生能源城市級示范工程。 GSHP在我國長江黃河流域、東北、西北、華北等寬廣對冷熱都有需求的地域，具有較

10、高的適用性；對南方部分只需夏季冷量適用性，而無冬季熱量需求的地域也具有一定的適用性，對那些由于條件限制而不能用煤、電、燃氣采暖供冷的地域更是最正確選擇。.四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析根據(jù)現(xiàn)有實踐工程測算，地源熱泵系統(tǒng)初投資比傳統(tǒng)系統(tǒng)要稍高一些： 如采用地下水式地源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)初投資約為300-400 元/，其中冷熱源部分投資約220元/，與采用國產(chǎn)冷水機組加鍋爐式中央空調系統(tǒng)的初投資大致一樣； 如采取土壤源地源熱泵系統(tǒng)，初投資約為350-450元/，其中冷熱源部分投資約為270元/。.四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析 假設和目前常規(guī)單一供暖方式相比，燃煤鍋爐房供暖系統(tǒng)投資約150元/，燃氣分散鍋爐房供暖

11、系統(tǒng)投資約100元/，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)投資約200元/包括增容費，地源熱泵系統(tǒng)初投資要高，但地源熱泵系統(tǒng)提供供暖空調生活熱水多重功能，而傳統(tǒng)集中供熱根本為單一供暖功能，不可完全類比。.四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析采用地源熱泵系統(tǒng)其運轉費用可大大降低： 用地源熱泵系統(tǒng)供暖時，根據(jù)不同的地域、氣候、資源、環(huán)境，其運轉費用可比傳統(tǒng)中央空調系統(tǒng)降低25% - 50%，如北京市11個不同類型建筑地源熱泵工程20032004冬季運轉費用調查結果闡明，7項工程低于燃煤集中供熱的采暖價錢18.5元/,一切被調查工程均低于燃油、燃氣和電鍋爐供暖價錢。 用地源熱泵系統(tǒng)制冷時，其運轉費用可比傳統(tǒng)中央空調系統(tǒng)降低15

12、%-30%。.四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析 地源熱泵系統(tǒng)其靜態(tài)投資增量回收期約410年不等。如：北京菊兒胡同小區(qū)地下水地源熱泵供暖替代燃煤鍋爐房供暖，初投資與燃氣鍋爐房相比添加約51元/，每平米供暖折規(guī)范煤15公斤，與原燃煤鍋爐房供暖能耗25公斤規(guī)范煤/，相比節(jié)能40，靜態(tài)經(jīng)濟效益回收期約為6年。 伴隨著GSHP技術逐漸推行運用，政府補貼的逐漸完善，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的不斷加大，消費廠家和集成商的逐漸增多，市場競爭逐漸加劇，GSHP系統(tǒng)的初投資還會進一步降低， GSHP系統(tǒng)本錢應具有50-100元/左右的降價空間。 .五、中國地源熱泵開展存在的妨礙 1國家政策支持與財政補貼稍顯薄弱 地源熱泵是一項節(jié)能環(huán)保

13、的技術體系，但目前來講在房地產(chǎn)運用推行中投資還是相對較高，開發(fā)商不情愿在本人的系統(tǒng)中運用這種技術，政府在政策上的支持力度還是稍顯薄弱，鼓勵與補貼政策也還不很明確。 .五、中國地源熱泵開展存在的妨礙 2對GSHP系統(tǒng)運用順應性及其資源潛力缺乏研討和規(guī)劃 地源熱泵系統(tǒng)受地域資源潛力及特點的制約，由于缺乏GSHP系統(tǒng)運用順應性研討，不具備資源條件的地域用了，導致GSHP系統(tǒng)不能正常運轉，同時對資源和環(huán)境也帶來不利影響。.五、中國地源熱泵開展存在的妨礙 3對GSHP系統(tǒng)研發(fā)還不夠深化 地源熱泵作為一種新的科學技術，目前在國家規(guī)范規(guī)范、宣傳資料、系統(tǒng)圖集方面還有所欠缺，同時在科研上還有一些問題沒有獲得突

14、破，比如：土壤源地源熱泵系統(tǒng)的地下溫度場的計算方法不一致；海水系統(tǒng)海水取水,防藻等問題；污水源系統(tǒng)水質防腐處置問題；地下水系統(tǒng)取水回灌的成套技術等問題都還沒有較好的處理方法；對于曾經(jīng)完成并且運轉的地源熱泵系統(tǒng)，對其能效性能缺乏正確的評價體系也是影響其正常開展的緣由之一。.五、中國地源熱泵開展存在的妨礙 4國內GSHP產(chǎn)品消費商的產(chǎn)品型號不全、可靠性不高 目前國內消費水源熱泵的廠家曾經(jīng)超越20個，但是產(chǎn)品的性能和質量差別很大。大部水源熱泵產(chǎn)品未進展過權威機構的性能檢測，因此產(chǎn)品的性能與產(chǎn)品樣本差別較大，導致工程失敗的例子屢見不鮮。目前國內用于地源熱泵系統(tǒng)的產(chǎn)品規(guī)格型號較少，難以滿足不同低位熱源溫

15、度的需求。.五、中國地源熱泵開展存在的妨礙 5缺乏必要的宣傳推行活動 曾經(jīng)成熟的技術沒有得到及時的廣泛的推行和普及，也給此項技術的運用呵斥了一些妨礙。地源熱泵工程設計作為一項技術含量較高的技術，目前很多設計院的設計人員還沒有完全掌握。地源熱泵的推行運用，目前缺乏各個專業(yè)各個領域的人的共同配合，短少從政府政策、主機設計制造、系統(tǒng)的設計和運轉管理等各個方面的共同參與。.六、中國地源熱泵的市場潛力和開展趨勢 目前，我國城鄉(xiāng)既有建筑總面積約400億，其中城鎮(zhèn)約為160億，在城鎮(zhèn)中居住建筑面積約為105億，其中能到達建筑節(jié)能規(guī)范的僅占5%，其他95%都是未來需求陸續(xù)進展節(jié)能改造的高能耗建筑； 同時，我國

16、每年新增房屋建筑面積約20億，估計到2020年底，我國新增的房屋面積將近300億，新增城鎮(zhèn)民用建筑面積將為100-150億。 隨著人民生活程度提高，我國采暖線也將逐漸南移，采暖面積會逐漸增大，新建建筑將有70億以上需求供暖。. 據(jù)專家測算，目前我國發(fā)電裝機容量為4億KW，百米內地下水每年可采集的低溫能量約為2.2億KW，相當于其一半，近百米內的土壤每年可采集的低溫能量相當于1.5萬億KW，那么是其3750倍，淺層地能的運用依然有相當大的市場空間。 假設全國每年在1億建筑中推行地源熱泵系統(tǒng)供暖空調，那么可替代約350萬噸標煤或26億立方米天然氣，削減約2350萬噸氮氧化物和約200萬噸顆粒物的排

17、放。六、中國地源熱泵的市場潛力和開展趨勢 . 基于此種情況，財政部與建立部在中初次提出淺層地熱利用方案目的：到2021年，淺層地熱利用的建筑面積應該到達6.41億，構成替代常規(guī)能源的才干800萬噸規(guī)范煤；到2021年，地表水源熱泵的推行的建筑面積應該到達2.14億。 同時，北京市發(fā)改委表示，北京將繼續(xù)大力推行淺層地能，作為現(xiàn)行供暖的替代能源。今后凡政府投資的工程如政府機構、醫(yī)院等公共建筑,有條件的要優(yōu)先運用淺層地能。估計到2021年，北京市將有2000萬的建筑采用淺層地能供暖。六、中國地源熱泵的市場潛力和開展趨勢 .六、中國地源熱泵的市場潛力和開展趨勢 政府、技術研討、工程設計與安裝、設備制造商等部門共同做好以下任務：1建議國家建立專項基金，鼓勵地源熱泵的推行運用；2調查現(xiàn)有的地源熱泵工程，總結閱歷；3搜集現(xiàn)有的用于地源熱泵的全國水文地質資料，建立根本資料庫；制定淺層地熱能運用規(guī)劃；4建立專業(yè)的地源