以傳播城市化專業(yè)知識為己任
2024年11月24日
星期日
設為首頁
|
加入收藏
搜索
【編者按】
如今，全球能源危機和日趨嚴重的環(huán)境污染已成為威脅人類生存的頭等大事，如何解決這一問題，已成為全人類的課題。
能源資源問題關系我國經(jīng)濟社會發(fā)展全局。為了促進可再生能源的開發(fā)利用，增加能源供應，改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，國務院于2006年1月1日頒布了《可再生能源法》。隨后，財政部、建設部于2006年9月25日頒布了
《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》，在專項資金支持的六項重點領域中，有四項都依靠水源熱泵技術(shù)。
現(xiàn)階段，我國正處于城市化的快速進程中，隨著城市人口的增長及人們生活的提升，以環(huán)保和節(jié)能為主要特征的綠色建筑及相應的空調(diào)系統(tǒng)應運而生，從各種循環(huán)利用的水源中提取能量、以解決建筑物供冷供熱的水源熱泵技術(shù)，將成為城市供冷供暖的理想選擇。
篇章1：行業(yè)現(xiàn)狀
溯源及現(xiàn)狀
水源熱泵地溫中央空調(diào)系統(tǒng)的歷史可以追溯到1912年瑞士的一個專利，而熱泵真正意義的商業(yè)應用也只有近十幾年的歷史。
我國的水源熱泵行業(yè)近幾年才開始起步，但發(fā)展勢頭看好。這除了得益于國內(nèi)外的大環(huán)境——即節(jié)約常規(guī)能源、充分利用可再生能源外，還有一個很重要的原因，那就是我國具有較好的熱泵科研與應用的基礎。
有資料表明，早在20世紀50年代，天津大學熱能研究所呂燦仁教授就開展了我國熱泵的最早研究，1965年成功研制國內(nèi)第一臺水冷式熱泵空調(diào)機。
目前，國內(nèi)的清華大學、天津大學、重慶建筑大學、天津商學院、中國科學院廣州能源研究所等多家大學和研究機構(gòu)都在對水源熱泵進行研究。其中中國科學院廣州能源研究所等單位還多次召開全國性的有關熱泵技術(shù)發(fā)展與應用的專題研討會，清華大學經(jīng)過多年的研究在多工況水源熱泵領域已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化的成果，建成數(shù)個示范工程。
中南科萊公司和中國建筑科學研究院、鄭州大學綜合設計研究院全方位合作，對外開展水（地）源熱泵中央空調(diào)、可再生能源綜合開發(fā)的市場業(yè)務，已形成了一套從方案咨詢、系統(tǒng)設計、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、工程施工、售后服務、專業(yè)人才培訓為一體的能源綜合利用及開發(fā)的專業(yè)化服務體系。
原理及特性
正如水通過水泵能從低處向高處流動一樣，熱泵系統(tǒng)就是能夠把能量從溫度低（低品位能量）傳遞到溫度高（高品位能量）的設備系統(tǒng)。它是以花費一部分高質(zhì)能為代價，從自然環(huán)境中獲取能量，并連同所花費的高質(zhì)能一起向用戶供熱，從而有效地利用了低水平的熱能。
水源熱泵是一種介于中央空調(diào)和分散空調(diào)之間的優(yōu)化空調(diào)能源方式，它既具有中央空調(diào)合理利用能源，設備能效系數(shù)高，運行成本低和安全、可靠等優(yōu)點，又具有分散空調(diào)調(diào)節(jié)靈活、方便，便于管理和收費等優(yōu)點。
水源熱泵技術(shù)在建筑中的應用
從水源熱泵的市場應用看，我國南方的深圳、廣州到過渡地區(qū)的上海、南京直到北方采暖地區(qū)的北京、大連等城市的公共建筑(辦公樓、商住樓、商場等)，而且住宅建筑上得到了廣泛的應用。
北京奧運村利用再生水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，不需要冷卻塔、鍋爐房，其能源消耗量是傳統(tǒng)電鍋爐的1/4，更重要的是，它不會排放任何污染物。
作為建設部第一批（2006年）可再生能源建筑應用示范項目，全國最大規(guī)模的水源熱泵住宅區(qū)，海信地產(chǎn)開發(fā)的麥島金岸投資4億元人民幣，采用了國際先進的海水/污水源熱泵，節(jié)約了能源，減少了污染。建成后采暖每年可減少燃煤20206余噸，每年減少向大氣排放二氧化碳54050余噸。運用海水中央空調(diào)，比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率高出40%，節(jié)省運行費用40%左右。
有業(yè)內(nèi)人士分析，水源熱泵技術(shù)目前除了被廣泛應用于各類民用建筑、公用建筑、軍事建筑等所有需要供冷供暖供應洗浴熱水的中央空調(diào)系統(tǒng)，還涉及到工業(yè)領域中冷凍、冷藏、冷卻的工藝系統(tǒng)，成為節(jié)能減排的重要技術(shù)之一。
篇章2：典型技術(shù)推介
科萊智星：盡顯地溫空調(diào)技術(shù)魅力
科萊智星是中南科萊公司的產(chǎn)品品牌，憑借完善的科學工藝，在數(shù)百項水源熱泵空調(diào)工程中進行實踐，使水源熱泵空調(diào)技術(shù)在住宅小區(qū)、別墅、辦公樓、醫(yī)院、商場、娛樂場所、高檔賓館、工廠等各類建筑物中展現(xiàn)了無窮魅力。那么，該技術(shù)有何優(yōu)勢？具體節(jié)能效果如何？
技術(shù)優(yōu)點
優(yōu)點1：環(huán)保無污染。省去了鍋爐系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；省去了冷卻塔系統(tǒng)，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染，使環(huán)境更加潔凈優(yōu)美。
優(yōu)點2：節(jié)省投資壽命長。一套系統(tǒng)解決冷、暖、浴的供應，安裝簡單、節(jié)省投資費用，運行壽命達到20年以上。
優(yōu)點3：高效節(jié)能。無論冬季還是夏季，每投入1KW電能均可得到5KW左右的熱能或冷能。能源利用效率遠高于其他形式的中央空調(diào)系統(tǒng)。
優(yōu)點4：應用范圍廣。除了從土壤或地下水提取能量，水源熱泵機組還可以從工業(yè)廢水、污水、中水、湖水、海水中提取能量，廣泛地應用在民用建筑采暖、冷暖空調(diào)、工業(yè)企業(yè)冷凍、冷藏、冷卻、加熱等領域，從而節(jié)約了大量采暖、供熱、供冷能量。
優(yōu)點5：運行穩(wěn)定安全。地源/水源熱泵從溫度相對恒定的水源中提取能量，相當于汽車以經(jīng)濟時速在高速公路上行駛，平穩(wěn)而安全，故障率較低。
優(yōu)點6：節(jié)省運行費用。本系統(tǒng)最大特點是節(jié)能減排，利用可再生能源。無論冬季還是夏季，運行費用只有傳統(tǒng)供冷供暖方式的1/2-1/3。
水源熱泵系統(tǒng)節(jié)能量分析
因為井水溫度夏季低于環(huán)境空氣溫度、冬季高于環(huán)境溫度，且全年基本穩(wěn)定，因而機組無論制冷或制熱，都非常穩(wěn)定且效率不受氣溫影響。
水源熱泵機組節(jié)能表現(xiàn)如下：在夏季運行時COP（能效比）達5.2-6.0，制冷效果因不受氣溫影響，其裝機容量可以低于常規(guī)冷水機組10-20%；配套設備功率降低20%左右。冬季制熱效率COP為4.2-5.0。根據(jù)上述優(yōu)勢，水源熱泵機組在夏季比常規(guī)制冷機組節(jié)約運行費用20%，冬季比電、油鍋爐節(jié)約費用70%，比集中供熱節(jié)約50% ，比燃氣鍋爐、風源機組節(jié)約費用40%。
以某小區(qū)水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)為例，該項目共12棟樓，建筑面積43000平方米，選用“科萊智星”滿液式水源熱泵機組 KFWH8701型1臺，KFWH7101型2臺，總制冷量2295KW，制熱量2431KW（冬季實際運行負荷為2000KW）。冬夏運行均按120天計算，則采用水源熱泵技術(shù)，全年空調(diào)電費為平均每天每平方米0.085元。
而采用常規(guī)能源的耗能量統(tǒng)計如下：（1）冬季集中供暖收費標準為：0.165元/天·平米（2）夏季采用水冷機組，每年運行耗電量總計為：則采用傳統(tǒng)的冷卻塔+冷水機組形式，夏季電費：0.12元/天·平米。
由此可見，采用水源熱泵技術(shù)，每一萬平米住宅建筑每年可節(jié)約電量，折合標準煤100噸。其他建筑，比如辦公樓、教學樓、體育館等公用建筑雖然與住宅相比冷暖負荷較大，但工作時間相對較短，全年節(jié)能量實際與住宅建筑基本相同。
鏈接：技術(shù)背后
郭其峰：用新能源技術(shù)為社會造福
在河南省舉辦的節(jié)能科技展上，鄭州中南科萊空調(diào)設備有限公司總經(jīng)理郭其峰作為企業(yè)家代表在開幕式上發(fā)言時曾說，“要利用新的能源技術(shù)為社會造福”。他的一番話曾給記者留下了深刻的印象，引起了記者對科萊空調(diào)的關注。
后來，在城市化編輯部的公共郵箱，記者收到了“水源熱泵——城市供冷供暖的新技術(shù)”的投稿，文章是郭其峰寫的，而記者也知道了他的另一個身份——鄭州大學綜合設計研究院建筑節(jié)能研究所副所長，他是一個水源熱泵的專業(yè)人士。于是，也就有了對中南科萊空調(diào)的深層次了解和報道。
原理要節(jié)能，系統(tǒng)也要節(jié)能
根據(jù)多年來的理論探索和工程實踐，郭其峰指出，水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)在原理上的環(huán)保節(jié)能，不僅靠科學合理的水源系統(tǒng)工藝才能得到體現(xiàn)，而且靠量體裁衣的水源熱泵主機才能得到保障。如果兩者不能統(tǒng)籌兼顧，相得益彰，最終就會出現(xiàn)原理節(jié)能而系統(tǒng)不節(jié)能，甚至系統(tǒng)徹底失敗的現(xiàn)象。
郭其峰說，由于全國各地的地質(zhì)狀況、氣候條件千差萬別，建筑物形態(tài)各異，水源的水質(zhì)水溫迥然不同，選配什么樣的主機才能真正利用好項目所在地的可再生能源，切實滿足用戶的投資需求，成為中南科萊市場、研發(fā)、生產(chǎn)部門研究工作的重中之重。
據(jù)介紹，作為新加坡獨資企業(yè)，鄭州中南科萊空調(diào)設備有限公司是主要致力于從各種水源、土壤中高效提取能量，用于建筑物冷、暖供應和工業(yè)領域的冷凍、冷藏、冷卻的能量需求。針對項目的差異化需求，中南科萊在標準工況下采用螺桿式水源熱泵機組，在水質(zhì)差、水溫低的工況下采用滿液式螺桿機組，在腐蝕性較強的水源情況下采用滿液式海水/污水螺桿機組，在小型建筑物中采用渦旋式機組，在大空間建筑物中采用豪華柜式機組，需要獨立控制的房間采用水環(huán)式機組，還可以用熱回收機組與冷凍冷藏冷卻的工業(yè)系統(tǒng)配合應用以回收余熱。以上產(chǎn)品組合能夠真正實現(xiàn)安全運行、環(huán)保節(jié)能，應對一切惡劣工況，最大限度地提取可再生能源。
支招：水源熱泵技實施有要領
一個土建項目是否能上水源熱泵中央空調(diào)，取決于該項目所在地是否具有水源。如果有溫度適宜、水量恒定的工業(yè)尾水、污水中水、地表水、海水等各種形式的水源，則可以直接從上述水源中提取冷熱能。如果沒有，再考慮地下水方式是否可行。有的地區(qū)嚴重缺乏地下水，有的地區(qū)當?shù)卣畤澜_采地下水，有的項目在建筑物周邊空地根本不具有水井施工的客觀條件，所以地下水方式會受到各種因素的限制。為了解決上述問題，在項目前期規(guī)劃設計階段，須作如下工作：
（1）查看建筑物的總平面圖，了解建筑物周邊是否有理想的水源或空余場地可以用來打井。
（2）了解當?shù)卣欠裨试S開鑿水源熱泵水井，有哪些規(guī)定和辦理程序。
（3）通過水利部門和地質(zhì)勘探部門了解地下水狀況、水井工藝要求、打井成本、水質(zhì)、水量、水溫等詳細資料。
（4）如經(jīng)論證后確認具備條件，水井供應系統(tǒng)圖紙設計前一定要在建筑物周邊空地開鑿一口試驗井，為制定整體的水井工藝提供可靠的數(shù)據(jù)資料。
（5）通過專業(yè)的設計院設計提取水源的工藝，或通過專業(yè)的鑿井機構(gòu)確定科學合理的水井施工工藝。
郭其峰說，要做好每一個水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)工程，需要建設方、設計單位、供應商、施工單位通力配合，互相交流，認真總結(jié)，為水源熱泵技術(shù)在城市的健康發(fā)展打下良性循環(huán)的基礎。
