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242月
科学理性的发展地源热泵行业

 

科学理性的发展地源热泵行业

 

地源热泵作为一项新兴技术,具有能效比高、可替代常规能源的特点,同时给建筑物供冷、供热及生活热水,并能有效降低建筑物的能耗。

 

这项技术在世界上从20世纪50年代开始应用,至今已有约60年的历史。美国、日本和欧洲的地源热泵市场都在快速发展。到2009年,美国在其50个州都有应用,建成了超过4.5万个项目;瑞典地源热泵每年要安装约4万台设备;日本的小型化、家庭集成化地源热泵装置已经非常普及。

 

立足现在,放眼未来

 

地源热泵在我国从上世纪90年代末期开始应用于实际工程项目,至今已有十多年的时间。从时间的角度看,地源热泵技术的应用历史很短暂,但现实状况却表现出不相称的如火如荼式的发展。2000年以前,我国地源热泵研究与应用仅限于初期探索,以小面积试验性为主。2000到2004年,我国对技术的认识有所提升,研究领域活跃,项目应用开始增加,并向大型单体及小区建设转移,如2002年设计施工的北京九华山庄土壤源热泵项目,单体建筑面积达13万平方米;长春吉粮小区项目计划应用土壤源热泵的总建筑面积达20万平方米。2005年,随着国家对可再生能源应用认识的提高以及节能减排工作力度的加强,相关法规政策相继颁布,大力促进了地源热泵行业的发展。近些年来,国内有影响力的大型工程不断涌现,如西安都市之门、西安法门寺、湖北省图书馆、辽宁省武警总队以及天津富水一方住宅区项目等。

 

 

 

目前,地源热泵系统应用进入了快速发展阶段,工程数量已有万余个,总应用面积超过1亿平方米,市场规模在2009年就突破了百亿元大关。从未来的发展趋势看,随着国家对建筑节能要求的不断提高以及比传统常规冷热系统节能显著的特性,地源热泵系统项目所占比例还有很大的上升空间。原建设部和财政部早已在2006年8月25日发出的《关于推进可再生能源在建筑中应用实施意见》中提出目标:到“十一五”末,太阳能、浅层地热能应用面积占新建筑面积比例为25%以上;到2020年达50%以上。国家近期又出台了《可再生能源建筑应用城市示范实施方案》,提出具体措施和补助办法,其中城市补贴为5000万8000万元,农村为每平方米60元,这些举措必将有利于发挥各方积极性和主动性,全面拉动地源热泵市场的发展。如今,国内每年竣工项目建筑面积接近20亿平方米,未来地源热泵市场必将大增。

 

深度了解,拒绝盲目

 

市场的蛋糕可以做大,但前提是要保持健康有序的发展。如果做不到,市场就很难取得突破甚至会萎缩。任何技术没有好坏之分,只有是否合理的区别。因此,能不能选用地源热泵,一定要从技术、经济等方面综合考虑,理性对待,避免盲从。所谓项目的前期“功课”一定要做好,比如需要测试热物性参数的必须测,且方法不能错;该分析计算建筑物功能、负荷情况的必须分析,不能拍脑袋决定;该预测运行情况的也一定要预测,确保安全可靠。

 

很多人对地源热泵系统从陌生到熟悉,从害怕到喜欢,直至现在有些狂热;有些城市地源热泵从无到有,从理性到盲从,许多项目在没有对当地资源状况进行充分评估的条件下盲目上马,造成系统不节能甚至运行不正常。

 

有人因此断言,国内早期“拍脑袋上马”的地源热泵项目肯定会出问题,有的甚至根本不能运行,这是有道理的。

 

 

 

摒弃孤立,系统对待

 

任何事物都不能孤立存在,没有绝对的好,也没有绝对的差。地源热泵系统的优势的确明显,一方面运行节能性好,另一方面可替代化石能源减少排放,但能不能把地源热泵系统做成节能系统,关键不仅在于地源热泵本身的方案,还牵扯到设计、施工和运行的合理性以及与之匹配的系统及末端的适配性。

 

国内有很多地源热泵项目,机组标识cop(能效比)达到5以上,但测试后发现其cop只有2.53.0甚至更低,说明项目系统实践的节能性差。究其原因,笔者认为,一是热泵系统匹配的其他设备不尽合理,输配能耗较高;二是选配的末端系统节能差;三是施工工艺不严格,系统达不到设计要求;四是运行方式有问题,没有按照经济性规程运行。在末端系统选配方面,如果选用的末端夏季供水温度可比7℃提高,冬季可比正常采暖温度低,就可以充分利用低品位能源,机组cop将大大提高。此外,末端应采用新风独立系统即新风负荷单独处理,末端设备只承担室内显热负荷就可以达到要求,即采用地源热泵新风温湿度独立调节高效干式末端(毛细管、诱导冷梁、干式盘管),即可有效提高系统的节能性:如毛细管辐射供冷时,夏季可将供水温度由7℃提高到16℃;冬季可将供水温度从50℃以上降到32℃,机组cop则可由5提高到8以上,以实现更好的节能效果。规范行业,促控结合

 

现在地源热泵行业热得有些让人担心,有人甚至比喻“一个人就敢开公司,两个人就敢接地源热泵项目,三个人就敢做系统”。地源热泵市场之所以如此无序,主要有两点原因:缺乏相应的资格、资质业绩要求;缺乏检验、认定的权威机构与标准。

 

这些问题亟待改进,需要把促进与控制结合起来,正确处理。在促进方面,我们应做到政策鼓励,行业引导;在控制方面,应做到认定资格、标准检验。政府管理部门要从税收、补贴、奖励等方面鼓励这类公司和项目,同时,要设立必要的资格条件和检验标准,防止随意性与过热状况。笔者认为,尊重科学、深度掌握、认真实施是做好地源热泵的内因;政策支持、行业规范、标准控制是做好地源热泵的外因。内因与外因共同作用,才能真正保障地源热泵市场健康、有序、快速发展。

 

 

地源热泵节能技术分析:地源热泵是热泵的一种,是以大地或水为冷热源对建筑物进行冬暖夏凉的空调技术,地源热泵只是在大地和室内之间“转移”能量。利用极小的电力来维持室内所需要的温度。

 

在冬天,1千瓦的电力,将土壤或水源中4-5千瓦的热量送入室内。在夏天,过程相反,室内的热量被热泵转移到土壤或水中,使室内得到凉爽的空气。而地下获得的能量将在冬季得到利用。如此周而复始,将建筑空间和大自然联成一体。以最小的低价获取了最舒适的生活环境。

 

技术描述:作为一项节能、环保的可再生能源技术,地源热泵技术是一种利用地下浅层地热资源(也称为地源能,包括土壤、地下水、地表水、河水、海水、湖水等),同时实现建筑采暖、制冷和生活热水三联供的高效节能空调技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),以地源能作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源。即在冬季,把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地下去。

技术原理:地源热泵制冷空调:冷凝器以地源为冷却源,在蒸发器中输出低温冷冻水用于建筑物的空调或生产工艺的低温冷却水。

地源热泵采暖、供热:地源热泵用于建筑物采暖或供热时,需要的热量从冷凝器中获得,地源作为低温热源输入蒸发器中。

 

地源热泵制冷、供热:夏季空调季节,需要供冷的同时需要提供生活用热水,地源热泵就能同时提供空调所需的冷量和生活热水所需的热量。

地源热泵机组运行时,不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,环保效益显著。

 

技术优势:地源热泵机组运行时,不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,环保效益显著。地源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比也可以减少40%以上;与电供暖相比可以减少70%以上,它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%,比燃气锅炉的效率高出了75%。

 

地源热泵系统可供暖、空调制冷,还可提供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统,特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量的能量,而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求,减少了设备的初投资,地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑,小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。

技术PK台:能耗对比:选用不同的加热方式,能源消耗情况大不相同。通过比较发现,地源热泵是所有加热方式中最节约能源的。

 

锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省约二分之一的能量。

 

由于地源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,比传统空气源热泵要高出40%左右。

经济分析:初期投资比较:

 

机组初投资比冷水机组增加20%左右;增加打井费用;无冷却水塔和冷却水系统;无锅炉和锅炉房;无入网费(天燃气、城市热力网);无储油罐安全费。

 

运行费用比较:

 

夏季制冷时节约费用20%以上。夏季采用热回收,可免费提供卫生热水;冬季制热时,运转费用相当于燃气、燃油锅炉的50%左右;全年运行费用节约40%左右。

现存问题:作为一个新兴产业,地源热泵技术在发展中也遇到诸如施工质量、维修困难、标准兼容难等不少问题。

 

企业多为“半路出家”

 

地源热泵技术最早起源于欧洲,上世纪90年代,我国开始从两个途径进行引进,而进入该行业的企业在此之前多为从事机电、机械生产的企业,缺少专业背景,因此也引发了一些问题。

 

从业人员缺少专业知识:

 

地源热泵技术涵盖建筑、暖通、地质、水文等多个领域知识,而实际从业人群大部分是从暖通等行业转过来,甚至零经验起步,很多企业还是以师傅带徒弟的方式传授经验,普遍缺乏全面系统的地源热泵知识。

 

行业市场不规范:

 

从整体上看,市场不规范,缺乏市场准入制度和科学评价体系,是制约我国地源热泵技术推广工作的最主要的因素。以牺牲质量为代价的恶性竞争出现不断加剧之势。同时,各个相邻地源热泵项目间相互产生热干扰的风险都应引起高度重视。

 

标准体系亟待建立:

 

目前执行的标准仅有2005年编制、2009年修编的国家标准《地源热泵系统工程技术规范》和设备生产方面的国家标准《水源热泵机组》等少数几个,严重滞后于该产业的发展。缺乏完善地源热泵制造标准和应用规范,工程施工质量缺少监理;从产业政策看,对地源热泵项目的建设及运营监管不严格;业内人士呼吁,引领行业健康发展,必须首先建立标准体系,靠规范引领。

后记:世界地源热泵的应用集中在北美、欧洲和我国。近几十年来,随着《可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》等法律法规相继颁布,奠定了地源热泵在建筑节能与可再生能源利用中的突出地位。相信在这个可再生能源发展的春天,我国的地源热泵将取得突飞猛进的发展。

 

 

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