|
随着地源热泵技术的发展,逐渐被业内的人士认可山东富尔达公司也被业内人士所熟悉,地源热泵需要技术上的创新,今天我给大家讲的题目是太阳能——地源热泵联合能源空调系统应用探讨。随着我国建筑业持续发展,对建筑节能的要求越来越高,而空调系统是建筑能耗的主要组成部分,因此,设法减少这部分能耗意义非常显著,太阳能地源热泵空调系统是一种新型的可使用再生能源的节能环保型的系统,冬季通过吸收太阳能和大地的能量,包括土壤、水、琥珀等天然能源,向建筑物供暖,夏季向大地释放热量,给建筑物供冷。地下水热泵作为一种新型的制冷方式,从技术的角度,尤其是热泵机组的角度上看应该是相当成熟,没有问题的,但考虑到中国的国情,以及将地下水热泵制冷供暖作为一个整体的系统来推广的应用时,受到一定的限制,目前太阳能空调系统由于其节能性,稳定性,受到国内的学者的关注。
但由于法系统设计工具以及较具体的设计指导,本文谨供大家参考,这是它的系统图,(幻灯片)地源热泵有这么几种形势,一种是地上埋管,地上埋管,富尔达公司地源热泵研究现状是这样的,1995年5月,在山东富尔达公司成立初,清华大学工程力学与山东富尔达公司联合开发地埋管热泵机组,由于当时对土埋管的技术掌握不足,系统运行一段时间求,土壤温度衰减严重,为了走出当时的困境,公司研究的重点由土壤地源热泵该为地下水式热泵,因此我国第一台地下水的地源热泵出台了,富尔达公司经过多年的研究开发,各种地源热泵的形势在项目中成功的应用,1997年我国第一个以地下水位地源热泵中央空调工程应用于辽宁省邮电新村,总面积57万平方米,2001年我国第一台采用工业废水为热源的低温中央空调系统在北京成功应用。2002年我国第一台采用河水作为地源热泵的中央空调在福建应用成功,2003年我国第一台利用湖水作为地源热泵的中央空调在广州应用成功;到目前为止,富尔达低温中央工调在全国有800多个项目使用,包括地下水、湖水、海水、河水、和污水,尽管富尔达从95年到现在取得了非常好的成绩,但是从技术的角度讲,我想做一下概括:
一、是水源的使用政策,我国目前为了保护有限的水资源,制定了《中华人民共和国水法》,各个城市也纷纷制定了自己的城市用水管理条例,这些政策强调用水的审批制收费,向审批的标准中对类似的地下水热泵技术的要求没有认定,由于一些地方的水源抽取和排放两次收费,收费的标准全国又不统一,所以结果导致水费偏高,使得地下水热泵运行的节能费用不足增加的水费,地下水热泵的经济型变差,所以地下水热推广需要政府从可持续发展的角度,综合各个方面考虑,调整地下水热泵水源使用的政策,须重新确定水源如何管理和收费,才能促使大规模的发展。
2、在中国目前对水源、尤其是城市水源的开采技术应当提高,在地下水热泵使用的前期,必须湿地对水源的情况进行调整,包括地下水量以及水质、水文,场地是不适合打井,还有探测开放会使地源热泵更好的应用。
3、地下水热泵利用地下水,必须考虑水源的回量。
4、真体系统的设计,地下水热泵系统是一个节能作为一个系统,必须从各个方面考虑,如果地下水热泵机组可以做到利用较小的水源量提供更多的能源,所以地下水热泵的推广需要各个行业的领导人参与,从政府政策的规划,富尔达从95年到现在做了800多个工程项目,目前都在成功的使用。
实际上富尔达非常注重地源热泵是一个整体的系统来考虑的,不仅机组、包括初期系统和末端系统都做了整体的考虑。正是因为地下水热泵的发展受到一定的限制,因此公司又将土壤源热泵重新提到议事日程,进行了更深入的研究,使得凸缘热泵更加广泛的推广。地源热泵的空调系统的有点是高效节能,这一点大家都清楚了,就不说了,可是他的缺点我想再说一下。
1、缺点是土壤热泵的限制,土壤导热系数小,埋地换热器占地面积大,受到的工程场地及室外地质条件的限制。
2土壤温度的恢复问题,对冷热相差较大的地区,地下散热过多,常年运行将会对地下温度场产生影响。
3、维修不变。还有初投资较大,还有一个是施工困难,施工困难根据各地地质的条件不同,在钻孔前需详细的探索方可施工,施工的周期比较长。
太阳能,太阳能作为辅助热源的可行性,我国的太阳能分为,根据这个情况来看,其中除了第五类地区之外,其余四类地区年日照时间均大于2000小时,太阳能作为热源行性呢第一能量巨大,二、资源丰富、三绿色环保,可是太阳能受到很多方面的影响,太阳能在使用的过程当中也一定的随机性,现在太阳能和地源热泵这两种能源联合起来结合有哪些必要性呢?新能源自身的局限性决定的要有两种联合的方式作为冬季大约只有一半,阴天只有1/5左右,太阳能具有间歇性的特点,还有海拔高度等因素的限制,存在较大的不稳定性,因此,单独的太阳能热泵系统需要的面积比较大,并且热泵运行的不好,土壤热源的局限性,需要较大的面积,涉及到施工场地的限制,他的投资性较大,使地源热泵系统投资较大,热泵长期连续从土壤取得热量,造成了土壤的温度不断降低和升高。使热泵机组运行的不稳定。
采用太阳能辅助热泵供热时有那些优点呢?机组的蒸发温度提高,使得热泵压缩机的耗电量减少,节省运行的费用。对于我国北方主要以热负荷为主的地区,在系统设计时,使地源热泵系统可以按照夏季状况进行设计,从而减少了地下换热器的变化。
下面我以一个工程为例对太阳能地源热泵的工程做介绍,这个是一个办公楼,建筑面积是293平方米,总体的考虑是这样的,综合考虑建筑物可能被利用的冷热源,地下土壤的状况,建筑物的使用特点,运行费用等因素,机组可以利用热泵的原理,实现冬季供暖,夏季供冷的目的。本系统在楼里面设一个机房,单独的太阳能处理器送到各个房间,本工程在海边,综合考虑了冷热负荷值,选用了富尔达的一台螺旋式的机组,还有一个是地埋管的设计方案,经过详细的鉴定,我们选择的是低埋管的系统,井的数量是10口井,同时布置的时候采用同程式。对于地埋管的系统要用的资料一定要很稳定。
根据国家太阳能集热器的设计,根据国家气象中心提供的2001年的全国各地日均总辐射数据华北秋分日所在月水平面上日平行太阳辐射两是14.36MR,本工程自2005年5月开始施工,2005年7月开始调试,经过调试稳定,房间的温度可以达到15度以下,制冷效果良好,2005年10月开始供暖,室内实际温度是24度,有关土壤的运行变化我们正在测量,这个工程我比较了一下,采用太阳能热水作为一种热源和锅炉的热源进行了一个比较,最终的比较结果,太阳能的费用节约比较明显。
结论,太阳能与土壤热源量和运行方式的可靠性及运行比例问题,有待于通过实践来进行检验,太阳能作为地源热泵的辅助热源,可以提高制热效果,但是只能利用其他一部分的热量,大部分的热量进入地下,这一点我想再强调一下,通过富尔达做一个工程,我们仔细的探讨一下,实际上你这个太阳能作为辅助热源,对于热量的利用来看,只有一部分,只有20%的热量被机组通过提高机组的蒸发密度热量被直接利用了,80%的热量维持地下的动态平衡了。从能量的角度来说,这种形式是一种缺陷,但是你把太阳能的系统用在冷能机上,我认为是一种最佳的方案,因为太阳能的热泵投入比较高,这是目前采用太阳能和土壤热泵所有的厂家都面临的问题,通过这次的交流,希望各位专业人士从节能型的角度上再对太阳能和土壤能热泵给予关注。
根据以上的情况我想在具备水源条件的情况下,有限选用地下水式的热泵,根据目前国内的实际情况,太阳能投资费用高,土壤源的动态变化,是限制太阳能地缘热泵推广的关键因,因此需要政府和专业人士共同努力来促进太阳能地源热泵的发展。希望通过这次交流会,共同促进我国地缘热泵和太阳能热泵的技术发展,对于主办这次研讨会的有关单位和提供大力支持的相关机构表示感谢,同时对前来参加这次研讨会的各位来宾表示衷心的感谢,最后感谢各位对富尔达公司的关心和支持。谢谢。
(山东富尔达 总工 李艾芳 在2005年中国地产科技进步报告会上的讲话摘录,未经本人审阅)
|