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地源熱泵
地源熱泵系統(tǒng)環(huán)保效益分析
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-11-02 16:43:30瀏覽次數(shù):1565
1引言
20世紀70年代以來,能源和環(huán)境問題日益嚴 重,越來越受到公眾、政府關(guān)注,在我國的能源消耗當中,建筑能耗的比例達到了25%以上,其中最為突出的是建筑采暖能耗。我國單位建筑面積的采暖能耗比發(fā)達國家高出2倍以上。隨著人們對生活舒適度的要求越來越高,對空調(diào)的需求和依賴也會不斷提高,空調(diào)系統(tǒng)耗能在整個建筑能耗中所占比例也會相應(yīng)的大幅上升。
我國冬季采暖多以燃燒煤炭為主,夏季以使用空調(diào)為主。冬季煤炭燃燒排放的煙塵中有許多無法去除的超細顆粒,是PM2.5細顆粒的主要來源,而燃燒排放的二氧化硫和氮氧化物等氣體,是大氣污染物的主要污染物。 從節(jié)能減排、綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的角度來看,以清潔、可再生的地熱源為能源的地源熱泵這一綠色技術(shù)逐漸為人們關(guān)注,近年來在國內(nèi)得到了較快的應(yīng)用和發(fā)展。
2.1 定義及節(jié)能機理 地源熱泵系統(tǒng)是一種通過淺層土壤進行熱交換 的高效節(jié)能、無污染的,既可供暖又可制冷,并可提供生活用水的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一般而言,在未受干擾時較深的地層溫度常年保持基本恒定不變,夏季時的溫度低于室外溫度,冬季時溫度又遠高于室外溫度。地源熱泵技術(shù)就是通過消耗少量高品位的電能,夏天時通過將室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到低位熱源中來實現(xiàn)制冷降溫的目的,同時在大地中存儲了熱量以供冬季使用;反之,冬天時把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要升溫或供熱的地方,以達到升溫、采暖的目的,同時使大地中的溫度降低,即蓄存了冷量。在地源熱泵系統(tǒng)中大地起到了蓄能器的作用,進一步提高了空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率。 地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能機理在于系統(tǒng)只需消耗1kW的能量,用戶即可獲得4kW以上的熱量或冷量,因此節(jié)能效果顯著。
2.2 系統(tǒng)優(yōu)勢
(1)節(jié)能、運行費用低。由于土壤全年的溫度波動小,冬季比環(huán)境溫度高,夏季比環(huán)境空氣溫度低,是很好的熱泵熱源和冷源。地源熱泵系統(tǒng)所具有的這種溫度特性使其比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%。另外,土壤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———制冷劑系統(tǒng)大大減少,保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。
(2)環(huán)保、潔凈。地源熱泵系統(tǒng)除了高效節(jié)能外,還不向環(huán)境排放廢氣、廢水、廢渣,減輕了城鎮(zhèn)的大氣污染。地源熱泵的污染物排放量比電供暖減少70%以上,地源熱泵系統(tǒng)供冷時省去了冷卻塔,避免了冷卻塔噪音及霉菌環(huán)境,從而達到了綠色環(huán)保的要求。
(3)可再生。從能量轉(zhuǎn)換角度來說,地源熱泵系統(tǒng)是利用淺層巖土體作為蓄熱體并利用其中的能量,這些能量主要來源于太陽能和地熱能,太陽能和地熱能均屬可再生能源,因此地源熱泵技術(shù)又是一種可再生能源。
(4)一機多用。地源熱泵系統(tǒng)可供熱、制冷,一機多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐和空調(diào)兩套裝置。 3地源熱泵系統(tǒng)案例環(huán)保效益分析 沈陽某辦公區(qū)采用地源熱泵系統(tǒng)為園區(qū)供暖、制 冷,園區(qū)需要的冷負荷為5400kW,熱負荷為3500kW。本文以該辦公區(qū)為例,分析地源熱泵系統(tǒng)環(huán)保效益。3.1冬季供暖 冬季供暖時間為5個月,按照傳統(tǒng)的供暖方式,達到供暖要求需要約1935t標準煤。 采用地源熱泵系統(tǒng)供暖方式后,園區(qū)實際運行狀態(tài)為冬季白天上班時間為8h,地源熱泵系統(tǒng)啟動時間為4h,耗電量為1360kW·h,冬季夜間采用低溫運行狀態(tài),耗電量為560kW·h。 供暖需要耗能1089600kW·h。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,每千瓦時電折0.404kg標準煤。消耗標準煤的數(shù)量為440198.4kg,即440t。
冬季供暖期節(jié)省標準煤約1495t。3.2夏季制冷 夏天地下土壤溫度一般為9.6℃,經(jīng)過板式換熱器后,供水溫度為14℃,回水溫度為17℃。在此溫度基礎(chǔ)上,不使用地源熱泵機組,只使用水泵循環(huán)就可以滿足要求。
園區(qū)夏季冷負荷為5400kW,冷卻、冷凍水泵合計每小時耗電量為500kW·h。 一般空調(diào)器的COP為3.19,按照園區(qū)冷負荷為 5400kW計算,每小時需要用電1692kW·h。 由此可見,園區(qū)每小時省電1192kW·h。夏季制冷90d,每天制冷8h,整個夏季共節(jié)省電能858240kW·h,折合成標準煤為346.7t。 園區(qū)冬季供暖、夏季制冷總共節(jié)約標準煤1841.7t。1kg標準煤燃燒會產(chǎn)生2.66kg二氧化碳,0.015kg二氧化硫[2]。園區(qū)使用地源熱泵供暖、制冷比傳統(tǒng)方式全年會減少排放二氧化碳4898.9t,二氧化硫27.6t。
4結(jié)語