我國(guó)淺層地溫能與其他能源在供熱制冷方面的比較分析

關(guān) 鋅

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，湖北 武漢 430074)

1 國(guó)內(nèi)外淺層地溫能應(yīng)用情況概述

1.1 國(guó)外地源熱泵技術(shù)開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1.1 歐洲

歐洲地源熱泵市場(chǎng)發(fā)展迅速。瑞典是歐洲最大的地源熱泵市場(chǎng)，其地源熱泵銷售量每年保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)。其他歐洲國(guó)家，如，德國(guó)、法國(guó)、芬蘭、瑞士、奧地利和挪威等國(guó)家，地源熱泵應(yīng)用也開始增加。例如，2006年奧地利的熱泵市場(chǎng)增長(zhǎng)了45%，最熱門的是地源熱泵(占71%)。在德國(guó)，地源熱泵也占有舉足輕重的地位。根據(jù)歐洲住宅市場(chǎng)應(yīng)用的研究數(shù)據(jù)，2008年歐洲的機(jī)組銷售量為190000臺(tái)左右。

隨著地源熱泵市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，一些政策也先后出臺(tái)，歐盟各國(guó)通過了新的節(jié)能和氣候保護(hù)目標(biāo)，計(jì)劃到2020年將溫室氣體排放量(不只是建筑物)在1990年的基礎(chǔ)上減少20%。據(jù)分析，到2020年，如果地源熱泵能占到建筑供熱的20%、30%或100%，地源熱泵對(duì)該目標(biāo)的潛在貢獻(xiàn)率將分別達(dá)到5%、7.1%或20%。

1.1.2 美國(guó)

目前，美國(guó)至少有16家地源熱泵制造商服務(wù)于民用和商用市場(chǎng)。據(jù)美國(guó)能源部(DOE)能源信息署(EIA)的調(diào)查顯示，2007年地源熱泵機(jī)組的銷售量約為50000臺(tái)，其中63%為民用，37%為商用。

1.1.3 加拿大

加拿大地源熱泵市場(chǎng)正在急劇增長(zhǎng)，其主要原因是加拿大聯(lián)邦政府的撥款支持，以及各省政府有針對(duì)性的補(bǔ)貼和公共服務(wù)部門對(duì)住宅改造的激勵(lì)。補(bǔ)貼程序由專門機(jī)構(gòu)(如David Suzuki基金會(huì))獨(dú)立研究發(fā)布。2004年加拿大的地源熱泵裝機(jī)機(jī)組為35000臺(tái)，2005年為37000臺(tái)。

1.1.4 亞洲

近年來，亞洲的地源熱泵需求也在迅速擴(kuò)大，特別是中國(guó)和韓國(guó)。2005～2007年，韓國(guó)的地源熱泵機(jī)組銷售量增加了5.5倍。截至2007年底，中國(guó)地源熱泵服務(wù)的建筑面積超過3000萬m3。政府的扶持政策是中國(guó)和韓國(guó)地源熱泵市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的根本原因。

1.2 我國(guó)地源熱泵技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

在我國(guó)對(duì)地源熱泵技術(shù)的研究起始于20世紀(jì)80年代，近年來開始大量應(yīng)用于工程實(shí)踐，自1996年至今在北京、山東、河南、遼寧、河北、江蘇、浙江、湖北、上海、西藏等地相繼建成了地源熱泵工程，應(yīng)用范圍基本覆蓋了我國(guó)所有省份。僅以北京為例，2000年北京市利用淺層地能的面積僅為17萬m2，2005年初達(dá)到500萬m2，到2008年中旬，北京地區(qū)淺層地溫資源開發(fā)利用項(xiàng)目數(shù)量為548項(xiàng)，服務(wù)面積近1225萬m2；水源熱泵項(xiàng)目445項(xiàng)，服務(wù)面積約883萬m2，占72%；地源熱泵項(xiàng)目103項(xiàng)，服務(wù)面積約343萬m2，占28%。

2 與其他供熱制冷方式的比較

2.1 建設(shè)費(fèi)用

根據(jù)現(xiàn)有實(shí)際工程測(cè)算，如采用地下水式地源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)初投資約為250～420元/m2，其中冷熱源部分投資約為150～220元/m2；如采取土壤源地源熱泵系統(tǒng)初投資約為300～480元/m2，其中冷熱源部分投資約為200～270元/m2。若和目前常規(guī)單一供暖方式相比燃煤鍋爐房供暖系統(tǒng)投資約150～200元/m2，燃?xì)夥稚㈠仩t房供暖系統(tǒng)投資約100～150元/m2，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)投資約200元/m2(包括增容費(fèi))。從以上對(duì)比可見，地源熱泵系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用高于其他方式。

2.2 運(yùn)行費(fèi)用

采用地源熱泵系統(tǒng)作為樓宇空調(diào)系統(tǒng)，其運(yùn)行費(fèi)用可大大降低。用地源熱泵系統(tǒng)供暖時(shí)，根據(jù)不同的地域、氣候、資源、環(huán)境，其運(yùn)行費(fèi)用可比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)降低25%～50%， 如北京市11個(gè)不同類型建筑地源熱泵項(xiàng)目2003～2004年冬季運(yùn)行費(fèi)用調(diào)查結(jié)果表明，7項(xiàng)工程低于燃煤集中供熱的采暖價(jià)格(18.5元/m2)，所有被調(diào)查項(xiàng)目均低于燃油、燃?xì)夂碗婂仩t供暖價(jià)格；用地源熱泵系統(tǒng)制冷時(shí)，其運(yùn)行費(fèi)用可比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)降低15%～30%。

2.3 環(huán)保性

相對(duì)于燃煤鍋爐供熱系統(tǒng)，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能大量減少污染物排放量，使冬季的城市空氣更清新。以每100萬m2建筑采用埋管式地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)為例，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.19萬t，減少煙氣排放量1.3億m3。

2.4 節(jié)能性

消耗1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的不同空調(diào)系統(tǒng)形式獲取的熱量及冷量見下圖1，可以清楚看出同樣消耗1kg的標(biāo)準(zhǔn)煤通過埋管式地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)所獲得的熱量和冷量明顯高于其他空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯。

圖1 消耗1kg標(biāo)煤不同空調(diào)系統(tǒng)獲取的熱量及冷量

2.5 能效比

能效比，即制冷量或制熱量和輸入功率的比值，也就是輸入1kW的功率可以獲得的冷量或熱量。

從表1中可以清楚地看出，同樣輸入1kW的功率，埋管式地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)獲得的冷量、熱量明顯的大于其他的制冷或供熱方式，由此可知達(dá)到同等制冷、供熱的標(biāo)準(zhǔn)，埋管式地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)消耗的能源明顯低于其他方式。

表1 輸入1 kW功率可獲得的熱能效比及制冷能效比

3 結(jié)論

總體看來，我國(guó)淺層地溫能的開發(fā)利用近幾年發(fā)展迅速，特別是供暖制冷應(yīng)用日漸受到重視，并且利用面積增長(zhǎng)迅速。從以上的幾個(gè)方面綜合比較，淺層地溫能在供暖制冷方面具有高效率，低能耗，輕污染的特點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此，在利用清潔無污染的新能源進(jìn)行供熱制冷時(shí)，淺層地溫能具有較大優(yōu)勢(shì)。

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