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[市场观察]地源热泵+节能“热潮”=双赢

慧聪暖通与舒适家居网 2007-06-29 10:32 来源:慧聪空调制冷网作者:鲍芝丹

一、地源热泵定义

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,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,释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量(如电能)将吸取的全部热能(即电能+吸收的热能)一起排输至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态,从而达到吸收低温热源中热能的作用。请参见能流图所示。

通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到5kW以上的热量或4kW以上冷量,所以我们将其称为节能型空调系统。

与锅炉(电、燃料)供热系统相比,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,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;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,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%

。因此,近十几年来,尤其是近五年来,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。

二、地源热泵国内外发展近况

地源热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利,欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。它以河水低温热源,向市政厅供热,输出的热水温度可达60oC。在冬季采用热泵作为采暖需要,在夏季也能用来制冷。1973年能源危机的推动,使热泵的发展形成了一个高潮。目前,欧洲的热泵理论与技术均已高度发达,这种“一举两得”并且环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。如美国,截止1985年全国共有14,000台地源热泵,而1997年就安装了45,000台,到目前为止已安装了400,000台,而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%,其中有新建筑中占30%。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会,该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标,届时将降低温室气体排放1百万吨,相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树1百万英亩,年节约能源费用达4.2亿美元,此后,每年节约能源费用再增加1.7亿美元。

与美国的地源热泵发展有所不同,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源,地下土壤埋盘管(埋深<400米深)的地源热泵,用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计,为家用的供热装置中,地源热泵所占比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%。

我国的地源热泵事业近几年已开始起步,而且发展势头看好。天津大学、清华大学分别与有关企业结成产学研联合体开发出中国品牌的地源热泵系统,已建成数个示范工程,越来越多的中国用户开始熟悉地源热泵,并对其应用产生了浓厚的兴趣,可以预计中国的地源热泵市场前景广阔。之所以对中国的地源热泵市场发展前景持乐观态度,一方面是要节约常规能源、充分利用可再生能源的国内外大趋势;另一方面,我国具有较好的热泵科研与应用的基础,早在50年代,天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究,1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。在中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会。

三、地源热泵特点

1.属可再生能源利用技术

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能(Earth

Energy),是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

2.属经济有效的节能技术

地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%,因此要节能和节省运行费用40%左右。另外,地能温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。

据美国环保署EPA估计,设计安装良好的地源热泵,平均来说可以节约用户30~40%的供热制冷空调的运行费用。

3.环境效益显著

地源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少40%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上,如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂,但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统,即该装置能在工厂车间内事先整装密封好,因此,制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。

4.一机多用,应用范围广

地源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,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;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的采暖、空调

此外,机组使用寿命长,均在15年以上;机组紧凑、节省空间;维护费用低;自动控制程度高,可无人值守。

当然,象任何事物一样,地源热泵也不是十全十美的,如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同;采用地下水的利用方式,会受到当地地下水资源的制约,实际上地源热泵并不需要开采地下水,所使用的地下水可全部回灌,不会对水质产生污染。

四、工作原理与分类

热泵工作原理

作为自然界的现象,正如水由高处流向低处那样,热量也总是从高温流向低温。但人们可以创造机器,如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样,采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置,它本身消耗一部分能量,把环境介质中贮存的能量加以挖掘,提高温位进行利用,而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低,这也是热泵的节能特点。

热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的,对蒸汽压缩式热泵(制冷)系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成:

压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用,是热泵(制冷)系统的心脏;

蒸发器是输出冷量的设备,它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发,以吸收被冷却物体的热量,达到制冷的目的;

冷凝器是输出热量的设备,从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走,达到制热的目的;

膨胀阀或节流阀对循环工质起到节流降压作用,并调节进入蒸发器的循环工质流量。

根据热力学第二定律,压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用,使循环工质不断地从低温环境中吸热,并向高温环境放热,周而往复地进行循环。

热泵分类

热泵是需要冷凝器的热量,蒸发器则从环境中取热,此时从环境取热的对象称为热源;相反制冷是需要蒸发器的冷量,冷凝器则向环境排热,此时向环境排热的对象称为冷源。

蒸发器冷凝器根据循环工质与环境换热介质的不同,主要分为空气换热和水换热两种形式。这样热泵或制冷机根据与环境换热介质的不同,可分为水—水式,水—空气式,空气—水式,和空气—空气式共四类。

利用空气作冷热源的热泵,称之为空气源热泵空气源热泵有着悠久的历史,而且其安装和使用都很方便,应用较广泛。但由于地区空气温度的差别,在我国典型应用范围是长江以南地区。在华北地区,冬季平均气温低于零摄氏度,空气源热泵不仅运行条件恶劣,稳定性差,而且因为存在结霜问题,效率低下。

利用水作冷热源的热泵,称之为水源热泵。水是一种优良的热源,其热容量大,传热性能好,一般水源热泵的制冷供热效率或能力高于空气源热泵,但由于受水源的限制,水源热泵的应用远不及空气源热泵

地源热泵工作原理及分类

地源热泵则是利用水源热泵的一种形式,它是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。

地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式:水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递,水源热泵与地能之间换热介质为水,与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。

地源热泵空气源热泵相比,有许多优点:(1)全年温度波动小。冬季温度比空气温度高,夏季比空气温度低,因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵,一般可高于40%,因此可节能和节省费用40%左右。(2)冬季运行不需要除霜,减少了结霜和除霜的损失。(3)地源有较好的蓄能作用。

地源分类

地源按照室外换热方式不同可分为三类:

1.土壤埋盘管系统,2.地下水系统,3.地表水系统。

根据循环水是否为密闭系统,地源又可分为闭环和开环系统。

闭环系统

如埋盘管方式(垂直埋管或水平埋管),地表水安置换热器方式。

开环系统如抽取地下水或地表水方式。

此外,还有一种“直接膨胀式”,它不象上述系统那样采用中间介质水来传递热量,而是直接将热泵的一个换热器(蒸发器)埋入地下进行换热。

五、地源热泵应用方式

地源热泵的应用方式从应用的建筑物对象可分为家用和商用两大类,从输送冷热量方式可分为集中系统、分散系统和混合系统。

家用系统

用户使用自己的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应,多用于小型住宅,别墅等户式空调

集中系统

热泵布置在机房内,冷热量集中通过风道或水路分配系统送到各房间。

分散系统

用中央水泵,采用水环路方式将水送到各用户作为冷热源,用户单独使用自己的热泵机组调节空气。一般用于办公楼、学校、商用建筑等,此系统可将用户使用的冷热量完全反应在用电上,便于计量,适用于目前的独立热计量要求。

混合系统

将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统,混合系统与分散系统非常类似,只是冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。

南方地区,冷负荷大,热负荷低,夏季适合联合使用地源和冷却塔,冬季只使用地源。北方地区,热负荷大,冷负荷低,冬季适合联合使用地源和锅炉,夏季只使用地源。这样可减少地源的容量和尺寸,节省投资。

分散系统或混合系统实质上是一种水环路热泵空调系统形式。

水环路热泵空调系统

水环路热泵(Water-LoopHeat

Pump,简称WLHP)空调系统,它由许多台水源热泵空调机(WSHP)组成。这些机组由一个闭式的循环水管路连在一起,该水管路既作空调工况下的冷源,又作供暖工况下热泵热源。水环路的冷热源可以是地源,或锅炉、冷却塔联合方式。

夏季运行:全部或大多数机组为供冷,热量水环路排至室外的冷源,如地源或冷却塔。

春季/秋季运行:对有内区与周边区的建筑物,会出现内区需要供冷而周边区需要供热,内区的热量就可被周边区所利用,即内区空调的排热与周边区热泵供热所需热量接近平衡时,室外的冷热源可以停运。这种制冷供热同时进行,能量在建筑物内部转移,运行费用最少,节能效果明显。

冬季运行:全部或大多数机组为供热,供热源(地源或加热源)把热量补充到水环路。水环路热泵空调系统除具有显著节能特点外,还具有以下特点:

1.节省占地:不设大的冷冻机房,没有冷却塔系统。

2.能源费用单独计量:由各部门、住户或单位独立承担,能源费用计量简单且公平,符合当前的能源费用独立计量方法。

3.调节灵活:每台热泵空调机在任何时间可以选择供冷或供热。

4.灵活应用:能灵活充份地满足建筑物各个区的需要,并随时可以更改用途。

六、技术经济性

地源热泵既能供暖又能空调,既环保又节能,但地源热泵是否具有经济竞争性仍然是一个非常关键的问题。由于涉及的因素很多,不同地区,不同能源结构及价格等都将直接影响地源热泵的经济性,这里仅通过对地源热泵与传统的供暖空调方式进行比较,探讨其经济性。

地源热泵供暖经济性可以和传统燃煤、燃油和天然气锅炉进行比较,地源热泵空调经济性可以和单冷空调进行比较,及其供暖空调综合经济性的比较。评价的主要指标有:初投资、成本,及现金流量表相关经济参数的评价。

经济参数

1.初投资:指供暖空调系统各部分投资之和,包括有:土建费、设备购置费、安装费及其它费用(包括设计费、监理费和不可预见费)。

2.年总成本:指系统各部分的运行费,如水费、电费、燃料费;排污费;管理人员工资、管理费;设备折旧费和设备维修、大修费等。

3.年经营成本:指年总成本中扣除设备折旧费。

4.单位面积经营成本:用年经营成本除以供暖或空调面积来计算。

5.单位热(冷)量经营成本:用年经营成本除以供暖累积热负荷或空调累积冷负荷来计算。

6.现金流量表:采用现金流量表方法计算投资项目的有关经济性指标,如财务内部收益率,财务净现值(NPV)及投资回收期(Pt)。

对一投资项目,如财务内部收益率大于基准收益率,财务净现值NPV>0,表明项目盈利能力满足了行业最低要求,项目在财务上是可以接受的;如NPV<0,则表示未能达到预定的收益,表示可以不考虑此项目。

投资回收期评价方法:如项目的全部投资回收期小于行业基准投资回收期,表明项目投资能按时收回,投资回收期越小,表明经济性越优。

计算条件

1.选取天津地区住宅楼为计算对象,供暖热指标取50w/m2,空调冷指标取80w/m2。

2.地源热泵冬季供暖制热系数4.00,夏季空调制冷系数4.50,单冷空调制冷系数取3.20。

经济参数有:地下水资源费(0.04元/吨),电价(0.5元/度),各种燃料的热值及价格,软化水费,排污费,工人工资,利率,设备使用年限等。

供暖空调收费标准,国内北方地区有供暖收费标准,如天津地区为18.5元/m2,但空调没有收费标准。将来供暖空调要改为“计量收费”,以热(冷)量为收费单位,如南方某地出台以0.28元/kw.h冷量为收费标准。

分析比较

初投资比较,初投资中包括了从冷热源到管网到室内终端的所有投资项。见图1,热泵的初投资高于锅炉,但从总初投资看,由于地源热泵可供暖供冷,一机两用,一次投资全年使用,节省了冬季供暖的投资,因此地源热泵的初投资要低于锅炉加空调系统的总投资。

供暖成本比较,见图2,煤锅炉供暖成本最低,其次是地源热泵、天然气锅炉,油锅炉最高。以地源热泵为基准比较各方案供暖成本,煤锅炉比地源热泵低30%左右,而天然气锅炉要高40%左右,油锅炉要高70%左右。

空调成本比较,地源热泵空调运行成本要低于单冷空调,低约30%左右。

从净现值看,收费标准0.28元/kw.h时(图3),各供暖空调方案的净现值均小于0,只有煤锅炉当供暖面积大于一定值时净现值才大于0,说明按0.28元/kw.h的收费标准,只有燃煤锅炉具有一定经济效益。如果加大收费标准,如定为0.4元/kw.h,重新计算各方案的净现值(图4)、收益率(图5)和投资回收期(图6),可以得到燃煤锅炉和地源热泵供暖的净现值均大于0,内部收益率大于基准收益率8%,以及投资回收期小于10年,此时燃煤锅炉和地源热泵供暖经济上是可行的。相比之下,由于单冷空调经济性明显低于地源热泵空调,所以燃煤锅炉供暖加单冷空调方案的经济性要低于地源热泵供暖空调,说明了地源热泵一机两用,既供暖又空调的经济优势。

地源热泵方案与燃煤、燃油和燃气锅炉加单冷空调各方案的综合经济性(净现值均,收益率,投资回收期)进行比较,地源热泵为最优方案,其次依次是燃煤、天然气和油锅炉加单冷空调系统。

以上是“单位热(冷)量收费标准”的计算结果,对经营者来说,供应的热(冷)量越多,所收取的费用将越多,并且供暖空调的成本相对越低,因此其经济效益将越高,这类似于电力的供应,电厂供应的电力越多,效益将越高。因此不同建筑物,不同的供热(冷)量,经营者的经济效益将不同,不能照搬本文的计算结果。应针对具体的建筑物类型、用途,当地的气象资料,当地的各种能源价格及供暖空调的收费标准来进行可行性研究,以确定何种供暖空调方式为最经济方案。

对传统的“单位面积收费标准”,由于供应的建筑物面积是确定的,向用户收取的采暖空调费用是固定的,因此对经营者来说,供应的热(冷)量越少,其效益就越高。这与“计量收费”的效果正相反,但采用“计量收费”是有利于用户和有利于节能的。

七、工质替代

作为空调热泵的主导工质HCFC22淘汰在即,因难以找到HCFC22

性能相当的单一替代物质,采用混合工质替代方案已成共识。国际上迄今提出的HCFC22替代物主要为R410A和R407C,它们的ODP均为0,已经在不少场合获得应用。然而它们不仅在热力性能上与HCFC22有明显差距而且还因具有较大的温室效应势GWP而受限于京都协议。

从温室效应的角度出发,人们又将研究目光放在了来源于自然又可回归自然的自然工质上。自然工质包括碳氢化合物、氨、CO2、空气等,它们的ODP为零、GWP在与CO2相同量级的水平上。有研究认为,氨及碳氢化合物是最有前途的CFC、HCFC和HFC的替代物。但也有观点认为,那些所谓的天然制冷剂,由于不稳定性和存在爆炸的危险,使得它们在空调工业中被限制使用。另外,国内外也已经开始对CO2跨(超)临界循环进行新一轮的研究。

ASHRAE给出了一些可长期替代R22的混合工质,见表1。ARI也推荐了一些替代R22的单工质和混合工质。

八、讨论

1.为什么地源热泵在美国、欧洲以及中国,尤其是近些年来为越来越多的用户所认识,市场日趋活跃呢?

一方面是由于全世界范围内比以往更加关注能源、环境与可持续发展的问题,对于中国由于以燃煤为主的能源结构已经造成了极为严重的大气污染,因此,要实现经济的可持续发展,必须尽可能多地利用清洁的可再生能源,必须加大节能的力度,而既能在冬季供暖、又能在夏季制冷空调地源热泵系统是很好的一个选择;另一方面是地源热泵系统经过多年的研究,在技术上已经非常成熟,而且经过多年的示范与实践,确认了地源热泵系统的很多优点:节约能源、舒适、安全、性能稳定、清洁、使用灵活等。

2.水环路热泵(WLHP)系统与地源热泵(GSHP)系统有什么异同?适用于什么场合?

两者都可通过水源热泵如水-空气热泵或水-水热泵系统为建筑物提供热量或冷量,区别是WLHP系统通常是指利用冷却水塔和锅炉保持全年冬夏两季节的供水温度稳定的系统,而GSHP系统则通常是指通过利用地下水、地下换热系统、地表水或者地下换热系统与冷却塔、锅炉相结合等形式维持供水温度稳定的系统;此外,WLHP一般为分散式系统,而GSHP既可为分散式系统也可为集中式系统。

对于WLHP系统适用于什么场合,有研究认为,单纯的供冷或单纯的供热选用水环路热泵是不合理的;对同时具有制冷和制热需要的空调建筑,当其内部余热量较小或较大时,使用WLHP系统节能效果不明显,只有当机组排出的热量与部分水源热泵机组吸收的热量相近时,才具有明显的节能优势。对于某一特定建筑,设计者需根据建筑物的冷热负荷曲线、使用特点、功能,所处环境等诸多因素综合评价使用WLHP系统是否节能、合适。一般地说,以下几种情况可考虑使用WLHP:①有低品位稳定可靠的废热可以利用;②建筑物内同时有制冷和供热的需要;制冷量不大,且又要求独立计量电费,使用时间不一,个别房间或区域经常需在夜间或节假日独立使用的建筑。

地源热泵系统的适用场合,对于分散式系统,类似于上述水环路热泵系统的情况;而对于集中式系统,即集中为建筑物各房间提供冷水或热水的情况,则适用范围较广,尤其适用于办公楼、学校及别墅等。

3.对几种地源热泵系统在工程应用中的评述

1)直接利用地下井水的地源热泵系统:其最大优点是非常经济,占地面积小,但要注意必须符合下列条件:水质良好;水量丰富;符合标准。

2)地下埋管的地源热泵系统:对于垂直式埋管系统,其优点有:较小的土地占用,管路及水泵用电少,其缺点是钻井费用较高;对于水平式埋管系统,其优点有:安装费用比垂直式埋管系统低,应用广泛,使用者易于掌握,其缺点有:占地面积大,受地面温度影响大,水泵耗电量大。

3)地表水式热泵:其优点有:在10米或更深的湖中,可提供10℃的直接制冷,比地下埋管系统投资要小,水泵能耗较低,高可靠性,低维修要求、低运行费用,在温暖地区,湖水可做热源,其缺点有:在浅水湖中,盘管容易被破坏,由于水温变化较大,会降低机组的效率。

4)锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统:适用于空间小,不能单独采用地下埋管换热系统的建筑,冷却塔和闭环式系统相结合制冷,节省成本;事实证明该系统是高效率、低费用的。

4.地源热泵的运行费用怎样?经济性如何?

这是用户最关心,也是大家最容易提出的一个问题,然而,也是目前最难回答的一个问题。因为影响地源热泵使用经济性的因素有很多,如电价、用户或居民行为、气候条件以及例如非正常的炎热或寒冷季节等其它因素。尤其是在中国的应用时间还不长,实际运行经济性的总结工作还有待完成,目前,尚难于给出较准确的答案。由于美国等发达国家在地源热泵的工程应用方面已至少有十余年的历史,不妨先借鉴其经验。据世界环境保护组织EPA的一份有关空调未来的报告所得出的结论:地源热泵技术在为家庭居民带来舒适、可靠和高效节能的同时,将成为降低国家能源消耗和环境污染的一个主要力量。据EPA估计,设计安装良好的地源热泵,平均来说,可以节约用户30~40%的供热制冷空调的运行费用。

九:典型工程

2005年清华大学节能示范楼建成,汇集了当今世界上最先进的建筑节能技术和产品,其中毛细管网平面辐射空调备受关注。毛细管网平面辐射空调是一种隐形空调,一般安装在墙体或天花板内,与室温的温差小,热交换面积大,集供暖制冷于一体,是目前最高端的采暖制冷技术,代表着未来空调技术的主流方向。普来福公司把发展毛细管网平面辐射空调技术结合地源热泵技术应用作为未来主流业务方向。

十:毛细管网和地源热泵

1、毛细管网平面辐射空调简介

毛细管网模拟叶脉和人体毛细血管机制,由外径为3.5-5.0mm(壁厚0.9mm左右)的毛细管和外径20mm(壁厚2mm或2.3mm)的供回水主干管构成管网。毛细管网平面辐射空调系统一般由热交换器+带循环泵的分配站+温控调节系统+毛细管网组成,配套除湿系统等,以水或其他介质传递热量,以辐射方式调节室温。

2、毛细管网平面辐射空调的优点

最高效节能:毛细管网有极大的散热表面积,以辐射方式供暖制冷,采暖要求供水水温28-32℃,制冷要求供水水温16-18℃,高效节能。毛细管网与地源/水源热泵结合使用可以达到最高热效率,比传统中央空调节能70%以上。

极高舒适度:以辐射方式采暖制冷,室内温度变化速度快,变化均匀,轻柔安静,没有空气流动和设备噪声。

节省空间、不增加建筑物荷载:毛细管网安装厚度一般小于5毫米,充满水重量在600-900克/平米,可以灵活敷设在天花板、地面或墙壁上,安装极为方便。譬如一座20层的使用传统中央空调的大厦,如果使用毛细管网能够节省出2层空间,产生巨大的经济效益。毛细管网平面辐射空调不仅适合于新建筑,对于旧建筑的节能改造更有传统空调不可替代的意义。

绿色环保:系统封闭运行,不产生废水废气污染。原料卫生无毒,可以回收再循环使用。空气不对流,无尘降噪。

寿命长久:系统低温低压运行,避免高温高压带来的管路破坏,内壁不产生水垢。系统完全采用PP-R、红铜等防腐蚀材料,并且通过合金钢热交换器与主循环隔开,氧气渗透不会导致腐蚀或郁积堵塞现象。优质的PP-R毛细管网常温常压下使用五十年也能保持如新。

免维修:一般每片管网在出厂前都要经过10倍工作压力(2MPa)的长时间严格测试,安装完成后还要用1MPa压力对整个系统进行测试,当时如果出现漏点可以热熔焊接方式安全修复。日常使用中一般不会有损坏,可免维修。

3、毛细管网平面辐射空调的市场前景

我国目前二氧化硫的排放量居世界第一,二氧化碳的排放量居世界第二,能耗量居世界第二,但人均商品能源消费为世界平均值的二分之一,美国的十分之一。我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段,工业的增长、居民消费结构的升级,对能源的需求更加迫切。能源对国家的发展将起到非常关键的作用,能源问题搞不好,可能拖整个国家发展的后腿。尤其建筑能耗占全部能耗的40~50%,其中冬季采暖、夏季制冷是建筑能耗的主体,除了使用外墙保温和先进的门窗系统以外,采暖和制冷方式的不断改进和创新,将是节能的关键所在。

随着国家进入能源短缺时代,2006年1月1日《中华人民共和国可再生能源法》开始实施,随之建设部出台了《建筑节能管理条例》(征求意见稿),节省能源是我国目前一个重要的战略目标,节能技术和产品面临着巨大的市场需求。毛细管网平面辐射空调不仅高效节能,同时具备绿色环保、节省空间和高舒适度等特点,因此极具市场发展前景。自清华大学节能示范楼建成以后,短短一年多的时间里,虽然多数人对毛细管网的技术还缺乏了解,对毛细管网的价格望而却步,但是一些高档楼盘和办公楼等都率先使用了这一技术,如北京科委的创业大厦、北京万万树别墅区、南京锋尚社区等项目。我公司完成了北京甄氏集团办公楼和一些高档别墅项目的毛细管网平面辐射空调系统的设计和施工,使用效果很好。据了解,在国外地区如德国、英国和巴西也已经广泛采用毛细管网平面辐射空调技术。毛细管网平面辐射空调将代替传统中央空调或普通地板采暖成为未来建筑采暖制冷的主流方式。

总结

地源热泵系统带来了一个巨大的设备改造的市场,并且该设备改造不受民用建筑结构的限制。这也为稳定增长创造了足够的机会,使经销商和他的职员受益。除此之外,这些系统相对来说免维护,只需定期更换过滤器即可。这就意味着很少的保养和求助电话。由于没有外置设备,减少了保温材料的使用和制冷剂泄漏的可能。

[节约开支/费用消耗]

使用地源热泵系统如何省钱?地源热泵系统在运行费用和维护费用方面都很省钱。投资三年就可收回。由于系统节约的能源远远超过系统的花费,所以现金流转是正向的。

地源热泵系统的初始投资比传统的系统要高。然而,当考虑到地热供热、制冷和热水供应系统的运行费用时,节约的能源足可以弥补初始投资的差额。

峰值的削减,使电力公司可以为更多的用户服务,每个用户的固定费用降低,因此可以弥补一些可变费用的增长。由于新增电容量的初投资很高,这样就使每千瓦电的费用减少。

[安装]

大多数设备安装简单,将强制排风系统改装为地源热泵系统时尤其容易安装——就是设备的改造。地源热泵系统可安装在不适合燃料取暖的地区。既然用不着燃烧,就自然不用排烟了。风管道系统一定要安装在没有空气分配系统的住宅内。你的经销商或安装人员会为管道系统的安装的费用估价。

管道的融接、钻井和挖沟这些程序最好由认证的专业人员完成。非专业的安装可能导致设备不能充分发挥性能,不能像预期的那样节约能源

管沟要隔开四到五应尺的距离设置,而地面凿洞要隔开十到十五英尺的距离设置。

安装时间:看土壤情况、管道埋设的长度和深度,还有所需的设备。一般典型系统的安装一天或两天就可完工。

竖直系统安装所需时间随安装场所的不同情况而发生变化。例如:覆盖层的类型和深度,岩床的类型和硬度,以及是否存在蓄水层。开洞一般需一天或两天;整个安装通常在两天内完成。

水平安装比较简单,需要的设备比较便宜。但由于土壤温度和湿度随季节变化,所以所需管道长度要长一些。水平热交换器由于是放在管沟中的,需要的占地面积自然比竖直系统多。在土地面积受限的地方,竖直安装或紧凑的水平曲线安装将是理想的选择。如果该地区的地质中含有大范围的坚硬岩石,那么立式安装将是唯一的选择。由于要对准管沟钻井,费用增加,所以竖直安装费用一般比较贵。但由于热交换器埋设得比水平系统深,竖直系统的效率通常要高,且节省管道材料。

地源热泵系统通常根据需要设计系统的大小。由于供热需求不同,一个GSHP系统通常在设计热负荷的80%到100%运行。设计系统的大小使其满足整个的供暖需求并可能减少一些暖气费用,但是节省的能源不可能弥补增大系统的所增加费用。在北方使用的系统应特别考虑能够承受热负荷与冷负荷之间的巨大变化的多功能的设备。

[环境/气候]

地源热泵系统通过进行高效率的室内环境调节,降低了热损失,节约了自然资源。地源热泵系统使用工厂密封的冷冻系统,将对臭氧层的破坏降低到最小程度,而这种系统几乎不用或者从来不用再次充注。

现在安装的系统使我们的环境有极大的不同!这一系统减少了三百万吨二氧化碳的排放量,这相当于汽车行驶650,000公里的排放量。地源热泵系统节约能源,而且因为使用的是已存在的热能,不需要燃烧其他物质产生热能,又减少了有害物质向大气中的排放。它使用来自太阳的可再生能源,而且系统不需要外界空气,所以室内空气更加洁净且免受花粉、室外污染物质、霉菌孢子和其他过敏原的污染。

如果系统正确设计安装就不会出现问题。在夏天,太阳的光照可以融化三到四英尺厚的冰冻土壤。根据冷负荷选取适当的埋管长度,从而消除这种土壤变化的不利影响。

所有的系统都需要安装用于应付紧急状况的备用热源。即使是在天气最寒冷时,热泵也能提供所需的全部热量。

[关于住宅]

研究表明循环对花草树木没有不良影响。大多数的水平安装需要挖六英寸宽的管沟。这些暂时裸露地方,以后可以撒草籽或铺草皮恢复。竖直安装几乎不占用空间,对草坪没有明显的破坏。

系统埋在地下足够深的地方,利用的是温度恒定的土壤热能。

如果您想使用双重供暖系统,轻而易举地就可以把地源热泵系统添加到原有的火炉上。双重-燃料系统把GSHP系统作为主要的热源,把燃料炉作为寒冷天气的附加热源补充所需增加热量。

无论房屋的绝热保温性能怎样,地源热泵系统都会降低你的供热制冷费用。但是,保温和制冷是任何供热制冷系统的获得最大节能量的关键因素。

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