地源熱泵供熱制冷節(jié)能的環(huán)保系統(tǒng)概述

1、地源熱泵供熱制冷節(jié)能的環(huán)保系統(tǒng)概述 報告提綱地源熱泵應(yīng)用的必要性地源熱泵系統(tǒng)簡介 地源熱泵系統(tǒng)的分類地源熱泵系統(tǒng)末端形式地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性揚州大學(xué)地源熱泵工作業(yè)績地源熱泵應(yīng)用的必要性 1.能源消費現(xiàn)狀 能源消費造成的能源短缺與環(huán)境問題是制約可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。 環(huán)境污染作為全球焦點已成為世界各國普遍注的重大問題。傳統(tǒng)能源資源的大量消耗在帶動工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，也造成了環(huán)境的惡化。全球能源消耗統(tǒng)計與預(yù)測圖 全球CO2排放量統(tǒng)計與預(yù)測圖節(jié)能減排低碳經(jīng)濟 我國采暖和空調(diào)的能耗已占建筑總能耗的55，炎熱夏季節(jié)多數(shù)電網(wǎng)高峰負荷約有13用于空調(diào)制冷，使許多地區(qū)用電高度緊張，拉閘限電頻繁。 我國新

2、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(diào)45%其他建筑能耗55%空調(diào)、采暖 2.國家政策扶持 （1）中華人民共和國可再生能源法中，地源熱泵的開發(fā)與利用被明確列入新能源所鼓勵發(fā)展范圍。 （2）中華人民共和國可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄中“地源熱泵供暖與空調(diào)、地下熱能儲存系統(tǒng)”列入重點發(fā)展項目。 （3）國家財政部發(fā)布可再生能源發(fā)展專項資金管理暫行辦法，明確提出“加強對可再生能源發(fā)展專項資金的管理，重點扶持太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿鹊拈_發(fā)利用”，并重點支持太陽能、地?zé)崮艿仍诮ㄖ镏械耐茝V應(yīng)用。 （4）建設(shè)部發(fā)布建設(shè)事業(yè)“十一五”重點推廣技術(shù)領(lǐng)域，確定了“十一五”期間九大重點

3、推廣技術(shù)領(lǐng)域，其中“建筑節(jié)能與新能源開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域”中重點推廣太陽能、淺層地溫能及其他能源利用技術(shù)。 （5）國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知，明確提出要“大力發(fā)展可再生能源，抓緊制訂出臺可再生能源中長期規(guī)劃，推進風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、水電、沼氣、生物質(zhì)能利用以及可再生能源與建筑一體化的科研、開發(fā)和建設(shè)”。 （6）財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合制定可再生能源建筑應(yīng)用城市示范實施方案。對納入示范的城市,中央財政將予以專項補助，資金補助基準為每個示范城市5,000萬 ，最高不超過8,000萬元。新增可再生能源建筑應(yīng)用面積=太陽能熱水系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積0.5+地源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積1+太陽能

4、供熱制冷系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積1.5+太陽能與地源熱泵結(jié)合系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積。地源熱泵包括土壤源熱泵、淡水源熱泵、海水源熱泵、污水源熱泵等技術(shù)。 3、地源熱泵的節(jié)能環(huán)保性 我國近百米內(nèi)的土壤每年可采集的低溫能量達萬億千瓦，是我國目前發(fā)電裝機容量億千瓦的3750倍，而百米內(nèi)地下水每年可采集的低溫能量也有億千瓦。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(dǎo)的“水泵”。把低溫的熱源提升，提供生活用能。用千瓦的電驅(qū)動熱泵后，可以“搬運”4千瓦的淺層地能。 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?zé)崮軐Φ?/p>

5、表淺層也起到了加熱作用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(diào)向土壤排熱，給建筑物制冷。稱為二十一世紀的 “綠色空調(diào)技術(shù)” 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(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益顯著的社會公益技術(shù)。可見，地源熱泵技術(shù)地源熱泵系統(tǒng)簡介 地源熱泵是一項值得大面積推廣的節(jié)能環(huán)保型建筑供能技術(shù)。地源熱泵是一種利用淺層大地能量（包括土壤、地下水、地表水等天然能源）作為冬季熱源和夏季冷源，然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。1、什么是地源熱泵2 地源熱泵為什么節(jié)能土地吸收大約一半的

6、太陽入射能量土地緩和溫度的變化GSHP更有效溫度變化隨深度而降低在15米以下可以忽略不計 3、地源熱泵的工作原理相對恒溫夏季吸收房間中的熱量，儲存到土壤中，達到制冷效果。冬季將土壤中的熱量“提取”出來，利用能量轉(zhuǎn)換對室內(nèi)供熱。實質(zhì)上是一種以地下土壤作為蓄能體的“夏灌冬取”跨季節(jié)蓄能及再利用技術(shù)4、地源熱泵工作流程（1）機組輸入電能淺層地能夏季:制冷、免費制取生活熱水；過度季節(jié)：制取生活熱水；冬季：制熱、制取生活熱水；45-55衛(wèi)生熱水空調(diào)冷熱水洗浴等夏季制冷冬季采暖4、地源熱泵工作流程（2）5.地源熱泵的技術(shù)特點 一機三用，充分利用可再生能源，用一份電可制造四份以上的冷熱量，與傳統(tǒng)中央空調(diào)相比

7、可節(jié)約30%的能源。節(jié)能高效 地下能源為再生能源，沒有熱污染、噪音、視覺污染、沒有有害氣體排放。綠色環(huán)保 不受外界高溫或嚴寒影響，運行穩(wěn)定，系統(tǒng)簡捷，控制簡單使用壽命長。穩(wěn)定可靠 以土壤為載體，向其放出熱或吸收熱量，不消耗水資源，省去鍋爐房及儲油房等配套設(shè)施，機房面積小。節(jié)水省地 可同時實現(xiàn)供熱、制冷不同功能要求，機組可靈活安置在任何地方，無鍋爐、儲油罐等衛(wèi)生及安全隱患。靈活安全 操作簡單，易于管理，故障率少。維護工作方便簡單，維護費用低。維護簡單系統(tǒng)驗收輔助冷熱源設(shè)計 熱泵選型設(shè)計自動控制設(shè)計用戶冷熱負荷地層結(jié)構(gòu)理論模型實驗?zāi)Ｐ驮O(shè)備制造系統(tǒng)集成安裝試營運土壤換熱器設(shè)計技術(shù)路線流程圖6. 地源

8、熱泵系統(tǒng)設(shè)計地源熱泵系統(tǒng)分類地源熱泵地埋管地源熱泵地下水地源熱泵地表水地源熱泵水平地埋管垂直地埋管樁埋管直接使用地下水間接使用地下水開式閉式 垂直閉式系統(tǒng)運行性能穩(wěn)定節(jié)省占地面積初投資較大。 垂直閉式系統(tǒng) 垂直閉式系統(tǒng)插入U型管及灌漿管鉆孔流體隨灌漿材料的灌入而流出 垂直埋管施工 水平閉式系統(tǒng)運行性能不穩(wěn)定，占地面積較大，但初投資較小。 水平閉式系統(tǒng) 水平閉式系統(tǒng) 水平閉式系統(tǒng) 水平閉式系統(tǒng) 水平閉式系統(tǒng) 水平閉式系統(tǒng) 螺旋型閉式系統(tǒng)兼顧了垂直與水平埋管的優(yōu)點，但管道加工困難，系統(tǒng)運行阻力大。池塘湖泊環(huán)路形式安裝費用不高，即使水面結(jié)冰仍能正常工作，適用于附近有水域的地方。池塘湖泊環(huán)路形式安裝銅

9、管安裝HDPE管池塘湖泊環(huán)路形式池塘湖泊環(huán)路形式能量系統(tǒng)樁：地下深孔式熱交換器能量采集樁安裝樁埋管形式節(jié)省占地空間，且性能穩(wěn)定。地表水系統(tǒng)（開式）效率高，但對水中生態(tài)平衡造成一定的影響。地下水系統(tǒng)（開式）回灌較難，且回灌不好容易引起地下陷。雙井系統(tǒng)地下水系統(tǒng)（開式）單井系統(tǒng)下面抽，上面回灌單井系統(tǒng)流向圖混合式系統(tǒng) 太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)適用于供熱負荷大于供冷負荷情況 冷卻塔輔助地源熱泵系統(tǒng)適用于供冷負荷大于供熱負荷情況地源熱泵系統(tǒng)的末端形式 地源熱泵中央空調(diào)，可實現(xiàn)三聯(lián)供（夏季供冷、冬季供暖、四季供衛(wèi)生熱水），根據(jù)末端（室內(nèi)布置）形式有可分三種形式： （1）風(fēng)機盤管（夏季供冷、冬季供暖）+負壓

10、式新風(fēng)系統(tǒng) （2）頂板輻射（夏季供冷、冬季供暖）+集中供新風(fēng) （3）風(fēng)機盤管（夏季供冷）+地板輻射采暖（或散熱器）+負壓式新風(fēng)系統(tǒng) 從技術(shù)、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保、舒適等綜合考慮，對于高檔住宅而言，目前可采用的方案為： 地源熱泵中央空調(diào)，末端為風(fēng)機盤管（夏季供冷）+地板輻射采暖（或散熱器）+負壓式新風(fēng)系統(tǒng) 和其他形式相比舒適性最好，但代價是一次性投資最大，主要因為有兩套末端系統(tǒng)。 在結(jié)構(gòu)樓板下部敷設(shè)毛細管網(wǎng)，將經(jīng)過處理的軟化水作為冷熱源媒介在毛細管中循環(huán)，并通過輻射給室內(nèi)帶來冷量和熱量。夏季高溫冷水（1719）供冷；冬季低溫?zé)崴?431）供熱。采暖制冷系統(tǒng) 毛細管平面輻射地板低溫輻射采暖系統(tǒng)（冬季

11、使用）將加熱盤管埋置于混凝土埋管層中,低溫?zé)崴诠軆?nèi)循環(huán)流動, 加熱整個地面, 使其表面溫度逐漸升高, 然后通過熱輻射向室內(nèi)散熱的一種供暖方式。符合人體要求的腳熱頭涼的熱環(huán)境地板采暖對熱水溫度要求較低負壓式新風(fēng)系統(tǒng)“強制排風(fēng)，自然進風(fēng)”系統(tǒng)排風(fēng)口安裝在廚房、衛(wèi)生間等污濁空氣聚集的地方，污濁空氣通過排風(fēng)機集中排至室外。需要保持室內(nèi)清新的臥室、客廳窗戶的上方安裝自平衡進風(fēng)口，新鮮空氣通過自平衡進風(fēng)口處理后流入室內(nèi)。系統(tǒng)簡單，運行可靠，可以與衛(wèi)生間排風(fēng)系統(tǒng)合并。 一年四季使用，健康、舒適地源熱泵的經(jīng)濟性 1.初投資 參照揚州帝景藍灣項目：空調(diào)主機為克萊門特螺桿制冷機、風(fēng)機盤管為浙江盾安。 單位面積造

12、價：地埋管元/m2、空調(diào)機房元/ m2、管網(wǎng)及盤管等元/ m2、地板輻射元/m2、新風(fēng)系統(tǒng)（國產(chǎn)品牌）元/m2、衛(wèi)生熱水系統(tǒng)28元/m2。 合計：373元/m2。 影響造價的主要因素有設(shè)備品牌、主要材料的價格、人工工資等。電費按元/度計（民用電）。入住率取60%電費按民用、負荷取60%時，折算到每平方米面積：元/m2.d電費按民用、負荷取70%時，折算到每平方米面積，運行費用增加15%。2.運行費用另外有統(tǒng)計，認為全年空調(diào)平均負荷為30% ，按此計算，則入住率分別取50%、60%、70%、80%、90%時，折算到每平方米面積：分別為元/m2.d、元/m2.d、元/m2.d、元/m2.d、元/m

13、2.d 。 因此，決定運行費用的主要因素為空調(diào)負荷和入住率 方案 比較內(nèi)容 地源熱泵 冷卻塔 冷水機組與燃氣鍋爐配套冷水機組與城市熱網(wǎng) 直燃式溴化鋰 冷熱水機組天然氣輕柴油 總初投資/萬元 3946.7 3508.3 4921.9 3615 單位面積初投資/元/ 243.8 216.7 304 223.3 全年總運行費用/萬元） 332.49 418.82 548.66 514.17 639.48 全年運行費合計/元/m2 19.92 25.87 33.89 31.76 39.5 費用比例 1 1.3 1.7 1.59 1.98 地源熱泵與傳統(tǒng)空調(diào)方式初投資及運行費用比較 運行費用最低，只是初

14、投資相對比較大，主要在地下鉆孔、埋管方面。但由于年運行費用低，其高出的初投資在系統(tǒng)運行5年后可全部回收 揚州大學(xué)地源熱泵工作業(yè)績 1、揚州大學(xué)建環(huán)專業(yè)簡介 揚州大學(xué)能動力學(xué)院建環(huán)教研室，始于1979年，是國內(nèi)較早開設(shè)暖通專業(yè)的高校之一。目前在職教師13人，其中高級職稱3名，注冊設(shè)備工程師1名，博士5名，有50以上具有碩士學(xué)位。擁有國際資質(zhì)認定的暖通空調(diào)設(shè)備檢測中心及各種熱工、暖通教學(xué)實驗儀器與設(shè)備，除承擔教學(xué)任務(wù)外，也可承接相關(guān)工程檢測、運行調(diào)試等任務(wù)。 目前，教研室建立了一套集教學(xué)、科研及科技任務(wù)于一體的多功能地?zé)崮芫C合利用實驗平臺，可完成單管及管群性能實驗、地下巖土熱物性實驗、地源熱泵供暖

15、制冷運行特性實驗、大地儲能特性試驗、復(fù)合源地源熱泵系統(tǒng)運行特性實驗、地下土壤傳熱特性實驗、土壤熱平衡問題分析及不同冷熱源的優(yōu)化匹配等，可為地源熱泵實際工程設(shè)計提供相關(guān)依據(jù)。 教研室一直從事與建筑環(huán)境與設(shè)備有關(guān)的教學(xué)、研究及應(yīng)用方面的工作，與國內(nèi)眾多暖通空調(diào)設(shè)備的企業(yè)與廠家保持著長期合作關(guān)系，在人才培養(yǎng)、產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù)推廣方面取得了不少成果，在工程應(yīng)用方面有著獨特的優(yōu)勢。揚州大學(xué)多功能地源熱泵實驗室圖片2、揚州大學(xué)地源熱泵方面所作的工作（1）研究工作 經(jīng)過多年研究工作積累，目前在地?zé)崮芾梅矫嬉阎鸩叫纬勺约旱奶厣?，在地下埋管傳熱理論、傳熱傳質(zhì)模型、混合地源熱泵系統(tǒng)控制策略、熱泵機組模型、地下巖土

16、熱物性測試及其相關(guān)的實驗研究方面取得了可喜的成果，在國內(nèi)外權(quán)威期刊上發(fā)表與地?zé)崮芾糜嘘P(guān)的學(xué)術(shù)論文30余篇，其中國際三大檢索收錄10余篇許，并承擔、參與一批有價值的研究項目： 中國博士后科學(xué)基金項目：地源熱泵利用中土壤熱平衡控制技術(shù)的傳熱機理研究 2008年建設(shè)部科技計劃項目：太陽能地源熱泵系統(tǒng)集成技術(shù)中關(guān)鍵問題的研究 江蘇省科技廳計劃項目：揚州“陽光美第”住宅小區(qū)建筑節(jié)能及可再生能源應(yīng)用技術(shù)集成與示范工程國家“十一五”科技支撐計劃項目夏熱冬冷地區(qū)建筑科學(xué)用能關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究及示范子課題建筑蓄能保溫材料與系統(tǒng)的研究開發(fā)及示范 2008年度江蘇省建設(shè)廳科技計劃項目：地源熱泵系統(tǒng)集成技術(shù)關(guān)鍵問題

17、研究及其示范 山東省科技發(fā)展計劃項目：地?zé)峋C合利用關(guān)鍵技術(shù)的研究青島市科技計劃項目：多源熱泵技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究（2）工程項目 揚州新能源虎豹陽光美第地源熱泵項目揚州新能源虎豹壕弟坊別墅地源熱泵項目 揚州恒通 帝景藍灣地源熱泵項目寧波鄞州區(qū)委黨校員宿舍地源熱泵系統(tǒng)工程上海文化廣場改造工程地源熱泵空調(diào) 地埋管換熱器熱響應(yīng)測試項目 揚州帝景藍灣地源熱泵工程地下?lián)Q熱性能測試江蘇常熟“尚湖御景”地源熱泵工程地下?lián)Q熱器熱響應(yīng)測試揚州天旺廣場地源熱泵工程地下熱物性測試揚州桐園土壤源熱泵工程地下?lián)Q熱性能測試宿遷古黃河公園地源熱泵工程地下?lián)Q熱器熱響應(yīng)測試 揚州460地塊地源熱泵地下?lián)Q熱器熱響應(yīng)測試 項目定位為“生態(tài)、科技、健康”主題的使用主義豪宅，推出第三代住宅理念，傾力為揚州人民帶來了以6大科技系統(tǒng)為核心的科技節(jié)能住宅，其地源熱泵系統(tǒng)能實現(xiàn)小區(qū)集中供熱制冷；自平衡式新風(fēng)系統(tǒng)可以保持室內(nèi)空氣新鮮；太陽能集中供熱系統(tǒng)能實現(xiàn)24小時供應(yīng)熱水；太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)則可以提供小區(qū)公共照明；建筑節(jié)能系統(tǒng)能實現(xiàn)建筑節(jié)能50%以上。陽光美第項目作為揚州市政府確定的首個“