地源熱泵：節(jié)能減排無污染的供暖制冷技術(shù)
霧霾，這一曾經(jīng)陌生的名詞在近幾年成了街談巷議的熱門話題。當(dāng)百姓生活的環(huán)境籠罩在一片朦朧之中時，節(jié)能減排、環(huán)境治理已經(jīng)迫不及待！
隨著供暖季的來臨，這一話題又刺激著每個人的神經(jīng)：冬季供暖鍋爐是空氣中污染物的重要“貢獻(xiàn)”者。北方城市每年供暖季所消耗的煤炭產(chǎn)生的二氧化碳有310多萬噸，粉塵12000多噸，這些有害氣體和粉塵無時無刻都在影響著人們的生活。
不過，現(xiàn)在有這樣一種供暖方式，不用燒煤、不用燒天然氣，也不用燒電，而且不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。這是一種什么樣的供暖形式？
這就是地源熱泵系統(tǒng)，實(shí)際上，不僅是冬天供暖，同時還兼具夏季制冷的功能。更重要的是，與煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)的化石能源相比，這個系統(tǒng)具備數(shù)量巨大、可再生和不污染環(huán)境三大要素和清潔、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢。
近年來，隨著地?zé)崮茉撮_發(fā)的深入應(yīng)用，地源熱泵系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品日漸成熟，越來越多的開發(fā)系統(tǒng)開始應(yīng)用到社會生活當(dāng)中。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，地?zé)崮茉撮_發(fā)已進(jìn)入快速發(fā)展的起步階段。
無污染的供暖制冷技術(shù)
地?zé)豳Y源，是指在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，地殼內(nèi)可供開發(fā)利用的地?zé)崮?、地?zé)崃黧w及其有用組成部分，是一種清潔能源。與煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)的化石能源相比，具備數(shù)量巨大、可再生和不污染環(huán)境三大要素和清潔、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢。
地源熱泵是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)，其工作原理是利用地下淺層地?zé)豳Y源。在冬天，把淺層地溫的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱和加溫的地方，達(dá)到供暖的效果；在夏天，將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達(dá)到降溫和制冷的目的。按照中國目前的發(fā)展來講，分為土壤源熱泵、地表水源熱泵、地下水源熱泵、污水源熱泵四大類。
地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水—水式和水—空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣這兩種換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間的換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端之間的換熱介質(zhì)可以是水或空氣。
在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功，使其進(jìn)行汽—液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將由風(fēng)機(jī)盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時，再通過冷凝器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地水、地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過風(fēng)機(jī)盤管，以13℃以下的冷風(fēng)形式為房間供冷。
在供暖狀態(tài)下，壓縮機(jī)對冷媒做功，并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水或土壤里的熱量，通過冷凝器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的冷凝，由風(fēng)機(jī)盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供?暖。
“首先就是高效節(jié)能、穩(wěn)定可靠?！睏罱◤?qiáng)表示，地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，土壤與空氣溫差一般為17℃，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率要高40%?60%，因此可以節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%?50%左右。以一棟1萬多平方米的普通辦公樓為例，傳統(tǒng)中央空調(diào)一年運(yùn)行下來，要花90多萬元的運(yùn)行費(fèi)用，而地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)只需要50萬元?！白钪匾氖撬┡⒅评?、生活熱水于一身，只需要一套設(shè)備，就可以同時在冬季供暖、在夏季制冷。”
另外很重要的一點(diǎn)是，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)無環(huán)境污染。地源熱泵的污染物排放與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上，真正地實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
“地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣，是一種理想的‘綠色空調(diào)’，被認(rèn)為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。”據(jù)楊建強(qiáng)介紹，該系統(tǒng)無論嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。
上海虹橋火車站是全國第一個大面積使用深井式地源熱泵機(jī)組制冷的火車站。熱泵機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理是以電為動力源(600405,股吧)，以水為媒介，進(jìn)行冷熱交換。虹橋站7臺熱泵制冷機(jī)組中，有3臺是地源熱泵制冷機(jī)制，與其他4臺冷卻塔熱泵制冷機(jī)組相比，地源熱泵制冷機(jī)組用電量較少，后者功率是800千瓦，比前者省電30％以上。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，虹橋站今年7月份的單位客運(yùn)建筑面積能耗只有2千克標(biāo)準(zhǔn)煤／平方米，旅客人均能耗是0.126千克標(biāo)準(zhǔn)煤／平方米，均僅為上?；疖囌镜囊话胱笥?。
千億市場投資
地?zé)豳Y源具備數(shù)量巨大、可再生和不污染環(huán)境三大要素以及清潔、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢，近年來，其開發(fā)、利用受到全球的青睞。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在世界地?zé)岽髸?，參加報告地源熱泵利用的國家，?000年的26國增加到2010年的43個國家。
Navigant研究機(jī)構(gòu)最新報告稱，地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)全球總收入將從2013年的65億美元增至2020年的172億美元。楊建強(qiáng)認(rèn)為，熱泵將成為直接使用地?zé)岬闹饕问?，將占到整個應(yīng)用量的84%，其他應(yīng)用包括生活用熱水、泳池和區(qū)域供暖。
中國最初的地源熱泵工程應(yīng)用，以北京起步最早、發(fā)展最快。伴隨地源熱泵工程應(yīng)用的快速增長，中國地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)迅速發(fā)展。截至2012年，中國生產(chǎn)熱泵機(jī)組的廠商已發(fā)展至超過200家，分布在山東、北京、深圳、大連、杭州、蘇州、廣州等地。
除熱泵主機(jī)外，熱泵相關(guān)配件和PE管線等的生產(chǎn)廠家還有100多家。國外知名品牌的熱泵公司也陸續(xù)登陸中國，建立生產(chǎn)基地或合資企業(yè)，產(chǎn)品就地供應(yīng)中國市場。
目前，我國地源熱泵技術(shù)的建筑應(yīng)用面積已超過1.4億平方米，全國地源熱泵系統(tǒng)的年銷售額超過80億元，并以20%以上的速度增長，單體地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用面積高達(dá)80萬平方米。
從地源熱泵主機(jī)市場來看，2010年，我國地源熱泵主機(jī)市場規(guī)模約為25億元，同比增長31%左右，增幅為近年來最大；到2011年，市場規(guī)模達(dá)到31億元，同比增長23%左右；2012年，市場規(guī)模增加至33億元左右。
作為可再生清潔能源，地?zé)崮芤鸭{入“十二五”能源規(guī)劃。國家初步計劃在未來5年，完成地源熱泵供暖(制冷)面積3.5億平方米，按每平方米200?300元的投資強(qiáng)度，總投資金額可達(dá)700?1050億元。
近年以來，我國政府對此給予了政策和資金上的大力支持。一方面是政策性的支持，如《可再生能源法》《節(jié)約能源法》中都對行業(yè)扶持有所規(guī)定，有具體給予補(bǔ)助的實(shí)施條例，還有中長期能源發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)。今年年初，國家能源局、財政部、國土部和住建部聯(lián)合發(fā)布了《促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》，給地?zé)崮苓@一新能源的開發(fā)利用拓寬了政策空間。另一方面是公益性的扶持，例如，國土資源部布置各地開展淺層地?zé)崮艿馁Y源評價，劃出地源熱泵的適宜開發(fā)區(qū)和較適宜開發(fā)區(qū)，以避免用戶的風(fēng)險損失。
值得注意的是，地源熱泵系統(tǒng)并非“用了就節(jié)能”，運(yùn)行管理水平的高低直接決定了系統(tǒng)的質(zhì)量和效率。而且，地源熱泵空調(diào)的運(yùn)行在一般情況下與傳統(tǒng)中央空調(diào)并不雷同，地源熱泵系統(tǒng)屬于“慢性子”，它有其自身特點(diǎn)，如果對運(yùn)行管理環(huán)節(jié)不進(jìn)行鉆研，而是按自己的想象提取冷熱，就很難達(dá)到使用要求。
楊建強(qiáng)指出，對于地源熱泵的推廣，一定要尊重科學(xué)、嚴(yán)格論證，因地制宜地制訂科學(xué)、高效的系統(tǒng)應(yīng)用方案。推廣地源熱泵要充分考慮中國的國情、氣候條件、能源結(jié)構(gòu)、能源比價、人民的生活水平和政府政策等。
