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地源热泵技术:让地热能利用成为可能

本文摘要:图为总建筑面积40多万平方米的北京用友软件园。该园将热泵技术、变频技术、夏季蓄冰、冬季蓄热技术和地下土壤的换热技术有机合理地融合为一体。 整个系统建设规模之大,综合性之强劲,技术措施之先进设备在国内尚属首例。 5年前,地温空调作为前沿科技,本报曾做到过大篇幅报导。 在接下来的这5年中,全社会对可再生能源的关注度大大加剧,一时间太阳能发电、风能发电沦为科技时尚先锋,地温空调或许抢走将近什么风头。

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图为总建筑面积40多万平方米的北京用友软件园。该园将热泵技术、变频技术、夏季蓄冰、冬季蓄热技术和地下土壤的换热技术有机合理地融合为一体。

整个系统建设规模之大,综合性之强劲,技术措施之先进设备在国内尚属首例。      5年前,地温空调作为前沿科技,本报曾做到过大篇幅报导。

在接下来的这5年中,全社会对可再生能源的关注度大大加剧,一时间太阳能发电、风能发电沦为科技时尚先锋,地温空调或许抢走将近什么风头。而当记者想新的注目一下地热能利用的时候,才告诉在北京,地源热泵空调不经意间已普遍推展用于。      *有效地的空调技术      地源热泵利用的历史可以追溯到1912年瑞士的一个专利,而其商业应用于却只有20多年的历史。

虽然历史不宽,但推展迅速,目前,美国、日本、德国、法国、瑞典等许多发达国家都在普遍用于地源热泵技术。这项技术被许多空调*确认为本世纪*有效地的空调技术之一。      非常简单地说道,因为夏季地下温度高于地上温度,所以地源热泵利用的地热就是通过地下水(或地埋管)这个媒介来将室内的热量拿走,冬季则忽略,从而超过加热器暖气的效果。地源热泵系统是通过少量的电能输出来已完成这些任务。

      比如,钻凿一对深2500米的地热井,一眼水源,一眼回灌,入水温度65摄氏度,出水量50立方米/小时。若必要暖气,地热水的温度不能减少到45摄氏度,利用温差20摄氏度,可采暖面积2.3万平方米。使用热泵重复使用地热尾水热能,温度可减少到20摄氏度,再行不断扩大利用温差25摄氏度,减少采暖面积2.9万平方米。某种程度一对地热井的效能不断扩大了1.24倍,热源建设费由300多元/建筑平方米减少到将近200元/建筑平方米,节约投资40%。

      业内人士指出,近5年我国地热领域的迅猛发展非常一部分原因在于地源热泵技术在我国地热领域的应用于。累计到2006年底,北京市利用浅层地热能暖气供冷的建筑物已超过800万平方米的建筑面积,还包括普通住宅、办公楼、学校、宾馆、商场、医院、工厂等,以及奥运场馆、奥运村、奥运公园等都配上了地热这种清洁能源。

今年3月份完工的用友软件园中央空调系统(其暖气空调面积约16万平方米),堪称综合运用了地源热泵技术、变频技术、夏季蓄冰、冬季蓄热技术和地下土壤的换热技术有机融合在一起的复合式能源系统。      记者从《中国国家知识产权局2006年度报告》中了解到,地热资源利用领域的专利申请和许可方面,在近几年也有适当的增幅。

2000年至2006年9月,我国有关地热利用的发明者和实用新型专利申请约616件,年增长率大约为68%。从统计数字上来看,国内和国外对于地热的利用主要牵涉到必要或间接利用地热能的领域,而且这些领域中发展*慢的即是利用浅层地热来展开间接换热的热泵领域。

      节能环保优势显著      中国能源研究会地热专业委员会主任郑克讲解说道,地热能沦为世界上发展*慢的可再生能源之一,其原因就在于它的高效率和低污染,而且经济不切实际、广泛限于。      首先,从运营效率的角度谈,热泵机组的高效率在暖气模式上用运营系数COP来回应,它是输入能量与输出能量(电能)之比,目前热泵机组的COP一般都能超过3至4。

这相等说道,热泵的效率是300%至400%,而空调机(空气—空气热泵)的效率是200%,电的效率是100%,燃油的效率是90%,燃煤的效率是55%,因此热泵的效率是*低的。      其次,从环保的角度谈,热泵作为供热装置可以增加全球6%以上的二氧化碳排放量,它是目前市场上可取得的增加二氧化碳排放量*大的单项技术之一。虽然热泵本身不废气二氧化碳,但电厂发电时的二氧化碳废气有1/3至1/4要算在热泵的账上,所以热泵摊有少量二氧化碳废气,但没其他污染产生。      第三,从工程深浅程度的角度谈,地热热泵利用浅层地温的能源只必须钻50米至100米浅的钻孔,有的地方也许必须200米浅,但相比地热井要铁环1000米至3000米来就经济、简陋得多。

据地热利用专业企业北京市华清集团的技术人员讲解,北京地区地表20米以下,长年恒温在15摄氏度左右,是非常理想的热源(风扇体)。      第四,从可操作性角度谈,浅层地温能的资源条件四处不具备,不像地热井那样受到地域局限,它基本上是广泛限于于世界各地,哪怕是寒带也无妨。另外,地源热泵的换热部分为地下工程,可分设于绿地、车场、道路等建筑物周边任何可利用的空间内,不闲置土地资源。

      地源热泵生逢其时      1997年,具有地质勘探背景的华清集团创立,1999年,公司转入热泵市场,10年来,公司业绩一年比不上一年,目前国内*大的地热热泵综合利用项目————北京北苑家园40万平方米地源热泵暖气工程即出自于华清之手,在北京,还包括奥运公园、奥运村等数十个热泵空调系统都是华清集团的工程项目。      华清集团的发展折射出整个地源热泵的产业环境状况,在郑克的眼里,目前地源热泵在我国的发展前景*辽阔。      依目前的能源供给状况,节约能源是所有实用技术的*大亮点,地源热泵技术刚好具备这一优势。

华清集团总工程师李文伟以北京某招待所为事例,讲解了地源热泵的节约能源优势。这个招待所的建筑面积是2.5万平方米,华清为这个相等于三星级宾馆标准的招待所获取了暖气、加热器和24小时生活热水的地源热泵设计方案,通过几年的检测,这个招待所冬季采暖及热水供应的运营费用是13.52元/平方米,夏季的费用是14.82元/平方米,费用主要是电费。我国有非常非常丰富的浅层地温能资源,地理位置主要在温带,无论浅层地下水或土壤中的温度,利用100米至200米深度就充足我们消耗。地处寒带的挪威,为了利用热泵,要将取热的钻孔钻到400米深度。

另一个例子来自瑞典,瑞典具有非常丰富的海水资源,水源热泵空调近几年在瑞典获得了空前的发展,使其地热必要利用量由2000年的世界排名第10位变为2005年的第2位。      据郑克讲解,我们早已掌控了地源热泵的各项涉及技术,虽然热泵中的关键部件高压压缩机目前主要依赖进口,但我国有数了国产热泵工厂,都有、中、小型产品,能设计加装,也有了国家标准GB50366—2005。这些都是不利于规范市场、不利于地源热泵产业发展的技术基础。      来自政府部门的反对对热泵技术拓展空调市场起着大力的起到。

据华清集团涉及人士讲解,这几年华清的发展与北京市政府涉及的产业政策具有十分大的关系。北京市于去年6月施行了关于发展热泵市场的指导意见,目的在于希望、引领和规范热泵系统的有序发展。

北京市政府对地源热泵项目还有一定的补贴政策。北京市“十一五”规划中,可再生能源占到全市能源的比例要由目前的1%提升到4%,如何构建这个目标,鉴于北京市的大自然情况,地热利用被各方寄予厚望。      《可再生能源法》早已颁布实施一年有余了,涉及希望政策也陆续实施,地热能源的利用,既有一定的普适性,也有热泵等关联技术的天下无敌承托,更加犹如北京、天津等市的样板工程。

地热能源,有一点我们期望。          地源热泵空调系统机房。本报记者翟天雪摄      涉及链接      地热的其他用途      用途一地热温室栽种      地热温室是利用低温地热资源的较好途径。

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我国北方地区冬季气候严寒,冬季温室蔬菜栽种获得发展,但是成本较高,且温度控制较难。地热温室便于温度调节掌控,且成本便宜,因此获得较小发展。这些年来,随着温室技术的大发展,现在北京、天津等地已竣工许多1万平方米的玻璃房大温室,*大的已约3万平方米,且全部是计算机自动控制调节温度、湿度。地热温室总面积有了较明显的不断扩大,其中河北省和北京市的地热温室面积占到了一半以上。

      地热温室除栽种反季节的新鲜蔬菜外,还栽种鲜花,尤其供应春节所须要。现在北京、天津及其周边地区发展一起的地热温室鲜花栽种已沦为赚的热门。      现代生物化学的组织培养技术也在地热温室中获得充分发挥,因为恒温、恒湿、无菌、通风等条件都便于掌控,所以在北京、天津都有以地热利用为相结合的农业现代科技园区,积极开展这方面的试验和研究。      用途二地热水产养殖      湖北省地处中部,长江以北,全省有600多处湖泊,但冬季气温在15摄氏度,不适合于鱼类生长。

于是当地利用地热资源的优势发展了地热养鱼。地热养鱼可长年供应省会武汉市和其他城市的鲜鱼市场需求,这是全国地热水产养殖面积*大的地区。

在东南沿海的广东、福建,利用地热水饲鳗鱼,出口日本。在湖南、河北、北京等地,利用温泉资源的优势条件或市场的市场需求,也分别有相当规模的地热水产养殖面积。      用途三地热发电      地热作为新能源发电在我国始自20世纪70年代。

在70年代早期全国有7一处创建了低温地热试验电站。至1977年10月西藏羊八井高温地热试验电站竣工发电,并渐渐发展至9台机组的南、北两个电厂。

据近日媒体报道,由于印尼地热资源非常丰富,将有3家企业联合投资6亿美元在印尼建设全球*大的地热发电站系统,3座地热发电站总发电能力大约为330兆瓦,第1座发电站将于2009年竣工。


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