地源熱泵系統環(huán)保效益分析

  1引言

 

  20世紀70年代以來(lái)，能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴 重，越來(lái)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(zhù)人們對生活舒適度的要求越來(lái)越高，對空調的需求和依賴(lài)也會(huì )不斷提高，空調系統耗能在整個(gè)建筑能耗中所占比例也會(huì )相應的大幅上升。

 

  我國冬季采暖多以燃燒煤炭為主，夏季以使用空調為主。冬季煤炭燃燒排放的煙塵中有許多無(wú)法去除的超細顆粒，是PM2.5細顆粒的主要來(lái)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。 從節能減排、綠色環(huán)保、可持續發(fā)展的角度來(lái)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(lái)在國內得到了較快的應用和發(fā)展。

 

  2 地源熱泵的節能機理與特點(diǎn)

 

  2.1 定義及節能機理 地源熱泵系統是一種通過(guò)淺層土壤進(jìn)行熱交換 的高效節能、無(wú)污染的，既可供暖又可制冷，并可提供生活用水的空氣調節系統。一般而言，在未受干擾時(shí)較深的地層溫度常年保持基本恒定不變，夏季時(shí)的溫度低于室外溫度，冬季時(shí)溫度又遠高于室外溫度。地源熱泵技術(shù)就是通過(guò)消耗少量高品位的電能，夏天時(shí)通過(guò)將室內的熱量轉移到低位熱源中來(lái)實(shí)現制冷降溫的目的，同時(shí)在大地中存儲了熱量以供冬季使用；反之，冬天時(shí)把低位熱源中的熱量轉移到需要升溫或供熱的地方，以達到升溫、采暖的目的，同時(shí)使大地中的溫度降低，即蓄存了冷量。在地源熱泵系統中大地起到了蓄能器的作用，進(jìn)一步提高了空調系統全年的能源利用效率。 地源熱泵系統的節能機理在于系統只需消耗1kW的能量，用戶(hù)即可獲得4kW以上的熱量或冷量，因此節能效果顯著(zhù)。

 

  2.2 系統優(yōu)勢

 

  （1）節能、運行費用低。由于土壤全年的溫度波動(dòng)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。地源熱泵系統所具有的這種溫度特性使其比傳統空調系統運行效率要高40%。另外，土壤溫度較恒定的特性使得熱泵機組運行更可靠、穩定，整個(gè)系統的維護費用也較鍋爐———制冷劑系統大大減少，保證了系統的高效性和經(jīng)濟性。

 

  （2）環(huán)保、潔凈。地源熱泵系統除了高效節能外，還不向環(huán)境排放廢氣、廢水、廢渣，減輕了城鎮的大氣污染。地源熱泵的污染物排放量比電供暖減少70%以上，地源熱泵系統供冷時(shí)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。從能量轉換角度來(lái)說(shuō)，地源熱泵系統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(lái)源于太陽(yáng)能和地熱能，太陽(yáng)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。地源熱泵系統可供熱、制冷，一機多用，一套系統可以替換原來(lái)的鍋爐和空調兩套裝置。 3地源熱泵系統案例環(huán)保效益分析 沈陽(yáng)某辦公區采用地源熱泵系統為園區供暖、制 冷，園區需要的冷負荷為5400kW，熱負荷為3500kW。本文以該辦公區為例，分析地源熱泵系統環(huán)保效益。3.1冬季供暖 冬季供暖時(shí)間為5個(gè)月，按照傳統的供暖方式，達到供暖要求需要約1935t標準煤。 采用地源熱泵系統供暖方式后，園區實(shí)際運行狀態(tài)為冬季白天上班時(shí)間為8h，地源熱泵系統啟動(dòng)時(shí)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。據國家統計局數據顯示，每千瓦時(shí)電折0.404kg標準煤。消耗標準煤的數量為440198.4kg，即440t。

 

  冬季供暖期節省標準煤約1495t。3.2夏季制冷 夏天地下土壤溫度一般為9.6℃，經(jīng)過(guò)板式換熱器后，供水溫度為14℃，回水溫度為17℃。在此溫度基礎上，不使用地源熱泵機組，只使用水泵循環(huán)就可以滿(mǎn)足要求。

 

  園區夏季冷負荷為5400kW，冷卻、冷凍水泵合計每小時(shí)耗電量為500kW·h。 一般空調器的COP為3.19，按照園區冷負荷為 5400kW計算，每小時(shí)需要用電1692kW·h。 由此可見(jiàn)，園區每小時(shí)省電1192kW·h。夏季制冷90d，每天制冷8h，整個(gè)夏季共節省電能858240kW·h，折合成標準煤為346.7t。 園區冬季供暖、夏季制冷總共節約標準煤1841.7t。1kg標準煤燃燒會(huì )產(chǎn)生2.66kg二氧化碳，0.015kg二氧化硫［2］。園區使用地源熱泵供暖、制冷比傳統方式全年會(huì )減少排放二氧化碳4898.9t，二氧化硫27.6t。

 

  4結語(yǔ)

 

  在我國全面建設資源節約型、環(huán)境友好型的社會(huì )進(jìn)程中，低碳、綠色、環(huán)保的理念日漸深入人心，地 源熱泵這一集節能、 環(huán)保為一體的新技術(shù)，將越來(lái)越受到人們的重視。這一技術(shù)的使用不僅節約了大量的資源，而且有效地減少了二氧化碳、二氧化硫以及 粉塵的排放，有效控制了PM10及PM2.5的產(chǎn)生， 減少霧霾天氣的產(chǎn)生，將帶來(lái)一定的環(huán)保效益，有利于我們創(chuàng )造良好的生活環(huán)境。