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试论新型环保节能供热技术的开发和利用

点击:1755 日期:[ 2014-04-26 21:39:42 ]
                     试论新型环保节能供热技术的开发和利用                             胡红燕  高华孙  勤梧     通常,我们谈起太阳能利用,很容易想到是由于地面上阳光普照。其实,在我们脚下———浅层地下也有一个巨大的太阳能集热器。据有关专家测算,浅层地下的土壤(砂石)和地下水收集了约47%的太阳辐射热能,约为人类每年能耗的500多倍,只是尚未被人重视和利用而已。而使用和推广地源热泵技术,就可将浅层地下热能开发出来,作为我们冬季供暖、夏季制冷的能源。     一、地源热泵技术发展和利用概况     地源热泵最早开创于上世纪初,是一名瑞士科学家的一项发明专利。近年来,欧洲的热泵理论与技术已高度发达,该类设备已在德、法、日、美等发达国家推广使用。在我国,地源热泵技术也已于上世纪50年代在上海、天津、福建、黑龙江等地推广使用。上世纪70年代初,广东丰顺县建立了我国第一座地热发电试验站,利用热泵将地下水升温至91℃进行发电,装机容量为300kW,自1984年4月投产至今,已正常运行了24年。统计资料表明,沈阳已有119个建设项目采用了地源热泵技术供暖,总供热面积达313万m2。北京市政府于2006年下发了热泵发展意见,由市政府投资补助热泵技术的推广使用。重庆也开始计划利用长江水为冷、热源,为全市1亿m2的建筑提供能源。     二、地源热泵技术原理及设备     通常一座新型环保节能地源热泵供热站的核心构件是水井、压缩机和换热器,它们配套使用,相当于一个地热吸收放大器。水井,它的功能是通过抽水井吸取地下水,经热泵升温、给建筑物供热后仍由回水井返回地下。一般水井深度在50~100m,此间地下水温常年保持在10~12℃,能给地源热泵系统提供稳定热源;压缩机是热泵系统的心脏,就像一个能量放大器,12℃左右的地下水经压缩机升温升压后送进换热器;换热器是能源传输装置,经放大升温的热能使供暖系统里不断循环的水升温至45℃,最高可达85℃左右,在压力作用下,整个系统能不断地从低温环境吸热,再向供暖系统放热,如此循环。到了夏季,地源热泵可起制冷作用,则是一个相反的过程:热泵从室内吸取热量,通过回水井将热量释放到地下水中去。地源热泵供热系统工作原理示意见图1。                   三、地源热泵供热的优缺点及其经济效益     1.优点     (1)高效节能:每消耗1 kW电能可产出4kW热功率,取暖用电是电锅炉耗电量的1/4,制冷用电是分体空调耗电量的1/2。(2)环保节能:以1000万m2供暖面积计算,可替代标准煤37万t,或轻柴油22万t,或天然气12.6亿m3。每个采暖季可减排烟气50亿m3、颗粒物1.6万t、CO294万t、SO28 800 t;氮氧化物6400 t。(3)一机多能:一套系统可实现供暖、制冷和生活用热水三联供,节省建筑空间和造价。     2.缺点     (1)其节能经济效益受不同地区、不同用户及国家能源政策和燃料价格的影响,波动较大。(2)一次性投资较大,其运行费用因用户不同而不同。(3)受当地地下水资源状况的制约。立项前应首先摸清当地水资源状况(地下水量和水质等)。     3.经济效益     据有关部门对国内已投产的地源热泵供热站测算,与电、煤锅炉供热系统相比,锅炉供热只能将90%左右的电能或70%~90%煤的燃烧能转化为热量供用户使用,而地源热泵要比电锅炉供热节省2/3以上的电能,比燃煤锅炉节省1/2能量。再加上地源热泵的能源温度较稳定,供热、制冷系数高,其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%。     四、实例     新疆乌鲁齐市水磨沟区环卫清运队办公区原锅炉房,是一座始建于上世纪50年代的老式燃煤锅炉房,建筑面积不足20m2,几经大修,早已不能正常使用了。水磨沟区政府决定投资改造这个锅炉房,于2007年下半年大胆采用了地源热泵技术,两口井(抽水井和回水井)和一个机组(一台压缩机、一个换热器)就是这座供热站的全部设备。这座地源热泵供暖站现已建成并投入试点运作,已为该区环卫清运队办公区正常供暖,供暖面积为3400m2,供暖效果较理想。据司炉工刘师傅介绍说:“现在不用加煤、看温度了,只需将注意力投入到一块与热泵相连的微电脑触摸控制屏上,开机、控温、停机,触摸几下就行了,比以前轻松多了。”据预测,往年该供热站一个采暖季的全部费用需14~15万元,如今按地源热泵的理论节能效果计算,一个采暖季只需电费和维护费(含人工工资)不到10万元,且人员可从原来的6人缩减为2人。
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