隨著經濟的飛速發展,能源的消耗量和需求量也在逐年增加,能源緊缺直接制約著經濟的快速發展。當環境污染和能源危機逐步成為威脅人類生存的頭等大事時,人類為解決這一問題,尋求一種可再生的、清潔的能源就顯得尤為重要。以環保和節能為主要特征的綠色建筑及相應的空調系統也就應運而生,而地溫熱泵系統正是滿足這些要求的“新興中央空調”。它利用地表水、地下水、城市污水、工業廢水及地下常溫土壤資源,借助壓縮機系統,完成制冷(制熱),不向外界排放任何廢氣、廢渣,使人們遠離粉塵、廢氣和霉菌,可謂是一種理想的綠色節能技術!
何為地溫熱泵技術
地溫熱泵,又叫地源熱泵,它是利用地球表面淺層水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太陽能和地熱能,并采用熱泵原理,既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。地溫熱泵通過輸入少量的高品位能源(如電能),實現低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源,即在冬季,把地能中的熱量“取”出來,提高溫度后,供給室內采暖;夏季,把室內的熱量取出來,釋放到地下去。通常地源熱泵消耗1kW的能量,用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。
據中科華譽總經理張軍介紹,根據水源的不同,地溫熱泵技術可分為水源熱泵技術和土壤源熱泵技術。前者是直接提取井水或江河湖海里的水中的能量,后者是將地耦管埋設在地下,循環水經水管避面直接與土壤進行熱交換。 水源熱泵技術又可分為地表水源熱泵系統、地下水源熱泵系統和再生水源熱泵系統。地下水系統一般采用開環系統,即打一定數量的抽水井和回灌井。該技術適用于地下水源豐富的地區。但他強調,使用地下水系統一定要及時回灌,否則會導致地面下沉等一系列問題。
熱泵的原理很簡單,一般而言,熱泵機組裝置主要由壓縮機、冷凝器、蒸發器和膨脹閥四部分組成,通過讓液態工質(制冷劑或冷媒)不斷完成:蒸發(吸取熱量) →壓縮→冷凝(放出熱量)→節流→再蒸發的熱力循環過程,從而將室內的熱量轉移到水中(夏季制冷)或將水中的熱量轉移到室內(冬季供暖)。
雖然我國在開發地溫熱泵技術方面起步較晚,但發展迅速,短短13時間,我國便涌現出了不少優秀的地溫熱泵技術企業,他們在技術上不斷進取和提高,在地溫熱泵的效率和適應性等方面甚至超過了國外的企業。中科華譽便是這其中的佼佼者之一。
以技術創新領跑行業的發展
中科華譽能源技術發展有限責任公司自成立以來專心致力于地溫熱泵技術的研究、開發和生產,經多年的實踐探索,在地溫熱泵技術上精益求精。其熱泵技術的主要特點為:
華譽熱泵自身效率和整體效率都很高
華譽熱泵機組在較低水源溫度條件下也能保持較高的效率,在正常使用工況下,制熱效率系數(COP)可達5.5,制冷系數(EER)可達6.8以上。
華譽公司通過對熱泵和熱泵系統進行模塊化設計和配置使熱泵系統整體效率得以大幅度提高。由于建筑的冷熱負荷波動很大,初寒期和嚴寒期、初夏和炎夏差別很大,甚至一天早、中、晚也不相同,一般正常負荷只有高峰負荷的1/3至1/4,通過對熱泵機組和熱泵系統進行模塊化設計和配置,可以根據建筑冷暖負荷的變化精確調整系統輸入輸出功率,這樣可以大幅度提高熱泵系統的整體效率。
一般來說,提高熱泵機組自身效率的難度是比較大的,如華譽熱泵機組的制熱COP值已達5.5,如果再提高10%幾乎是不可能的。但如果對熱泵機組和系統進行模塊化設計和配置,使熱泵系統整體效率提高10%是完全可能的。
根據各種壓縮機的不同特點,開發適合不同功能和面積大小建筑的熱泵機組。
目前熱泵所常用的壓縮機主要有渦旋式、螺桿式及離心式等幾種,它們各有特點及適用范圍。
渦旋式壓縮機是原理上十分先進的新型壓縮機,尤其適合熱泵在較低水源溫度條件下的應用;它屬于全封閉壓縮機,并且對潤滑的要求低,不需要定期更換潤滑油,可以實現終身免維護。雖然優點很多,但渦旋式壓縮機形線運動軌跡的機理比較復雜,加工難度比較大,數控機床技術的發展才使其能夠得到大量應用,但單機功率仍然較小。
中科華譽通過自主研發的模塊式組合技術提高了渦旋熱泵機組的輸出功率,目前單機制熱量可以達到1400KW,適合15萬m2以下建筑的應用。華譽渦旋熱泵機組由于噪音低,易于夏季回收冷凝熱,適合住宅、賓館等建筑的應用;由于其具有免維護、管理方便、操作簡單等特點,不需要專人管理,適合沒有專業制冷工的單位使用;由于其采用模塊化設計,安裝十分簡單。
離心式壓縮機屬于較大型的壓縮機。它靠氣流速度變化的動力學效應來壓縮氣體,結構簡單,輸氣量大,可以制造成大功率的制冷機和熱泵機組;其制冷劑不與潤滑油接觸,避免了油對制冷劑的影響;其排氣壓力差與吸氣量有密切關系,吸氣量變化影響機器效率,部分負荷運行時,有可能出現喘振,不適合在負荷變化較大的情況下使用。離心式熱泵機組適合大型公用建筑的供熱和制冷。
螺桿式壓縮機的功率介于渦旋式壓縮機和離心式壓縮機之間,它的輸出功率較渦旋式壓縮機可提高幾十倍,而其在部分負荷時的性能又遠高于離心式壓縮機;其動平衡性好,可靠性較高。但螺桿式壓縮機對潤滑要求較高,需要定期檢查壓縮機的油路系統,定期更換補充潤滑油。一般而言其部分負荷狀態下的效率明顯低于滿負荷狀態,所以螺桿式熱泵總體運行效率往往低于渦旋式熱泵。螺桿式熱泵機組適合中等規模公用建筑的供暖和制冷。
根據不同的熱源條件,開發出分別適合城市原生污水、海水、地下水、土壤源、工業廢水等各種不同熱源的熱泵機組。
不同熱源的水質和溫度都有很大的不同,中科華譽公司自主研發并申請專利的污水源熱泵和海水源熱泵可以直接利用污水和海水,既提高了效率,又因省掉了換熱設備而大幅度減小了機房的占地面積;土壤源熱泵冬季的水源溫度往往較低,華譽渦旋式土壤源熱泵可以在水源溫度低于0℃的狀態下高效率地工作。
工業余熱回收專用熱泵機組
目前我國工業領域能耗很大,能源的浪費十分嚴重,有大量的余熱被排放掉。中科華譽公司開發了針對石化、紡織、鋼鐵、電力等不同行業及不同余熱狀態的余熱回收技術,并已申請十余項發明專利。華譽公司最新開發的全效熱回收熱泵機組可將200m3/h的工業廢水溫度由85℃降至30℃,同時可將200m3/h的冷水溫度由30℃升至88℃,而電耗僅有580KW,對促進工業企業的余熱利用和發展循環經濟有著十分積極的意義。
回灌技術
近幾十年來,熱泵技術在我國發展很快,尤其是地下水源熱泵應用最多、最普遍,但回灌問題卻成為該技術推廣的最大瓶頸,許多施工單位和使用單位都備受困擾,有不少項目因為不能實現100%回灌而宣告失敗。
回灌難度雖然很大,但華譽公司在已完成的上百個水源熱泵項目上都取得了成功,做到了100%的自然回灌,有的項目已經使用了十余年,回灌依然順暢,而且不需要洗井。
中科華譽公司總結開發了一整套水源熱泵井的綜合成井技術,不僅包括鉆井、測井、成井、洗井等工藝,而且對井徑、井間距、成井的速度、管材和濾料的選擇、護壁泥漿層的破壞方法以及洗井的程序和方法都根據不同的水文地質條件制定有嚴格的標準。
以卓越的品質造就出色的精品
憑借多樣化的產品和獨到、過硬的技術,華譽品牌受到了越來越多用戶的肯定。目前,華譽地溫熱泵技術已經在北京、遼寧、山東、山西、河南、河北、新疆等地推廣了近百個項目,包括住宅、辦公樓、商場、賓館、廠房等各種建筑,同時涉及化工、紡織、電力等各個行業的余熱回收和節能減排以及礦井的降溫除濕和防凍。這些項目均取得了巨大的成功,不僅得到了用戶的充分認可,而且還得到了政府和媒體的高度關注。
星村煤礦位于山東省濟寧市曲阜境內,煤礦的建筑包括辦公樓、單身宿舍、職工食堂、聯合建筑、動篩車間、機修車間、絞車房、井口房、皮帶走廊等共約40000 m2。煤礦內所有建筑的供暖制冷、礦工洗澡用的熱水、副井井筒的防凍以及礦井的降溫除濕全部由水源熱泵提供。總熱負荷5000kw,其中洗浴熱水負荷1500kw,井筒防凍負荷2500kw。副井井筒防凍對水源熱泵是一個巨大的挑戰,冬天零下十幾度的冷風要被加熱到5℃后,經過副井井筒進入礦井, 礦井的通風量很大,而且冷風來自室外的四面八方,將其均勻加熱十分困難。
中科華譽公司不僅解決了這一難題,而且還在夏天為礦井提供了降溫除濕。夏天,礦井下為40多度的高溫高濕環境,十分不利于礦工的工作和健康。利用水源熱泵為礦井提供降溫和除濕,體現了可再生能源的魅力,這也是中科華譽公司的首創。整個煤礦產煤不用煤,而是通過水源熱泵利用可再生能源,降低了整個煤礦的能耗,成為循環經濟的典范。
北京市海淀區人民政府曙光辦公中心位于海淀區藍靛廠西路,建筑面積22000平方米。在本項目中,華譽地溫熱泵技術的節能效果得到了充分體現。自2005年11月15日至2006年3月15日,整個采暖季全樓供暖總耗電量36.55萬度,總電費24.85萬元。折合每平方米一個冬季耗電16.6度,每平方米電費11.3元。由于本系統自動化程度高,僅需兩名值班人員,人工勞務費一年3萬元左右,若加上人工勞務費,每年供暖總費用27.85萬元,折合每平方米12.66元。根據測算,夏季的運行費用低于冬季,折合每平方米每個制冷季為8元左右,大大低于其它制冷方式。
沈陽保利上林灣項目是集住宅及商用為一體的綜合性建筑,整個項目全部采用華譽熱泵技術。目前華譽公司已完成一期301600m2面積的供熱設施的建設,并已投入運行。因2008年是該項目運營的第一個冬天,從目前的數據顯示,在沈陽民用電價約為0.7元/度,冬季室外平均氣溫為-12.9~-2℃情況下,冬季運行費用為20元/151天/ m2。
東北大學游泳館和體育館建筑面積12000平方米,供暖制冷全部采用華譽地溫熱泵技術。其中游泳館為國際標準游泳館,內有一個標準游泳池和一個標準訓練池,層高為22米,除整個建筑的供暖和制冷采用地溫熱泵外,游泳池池水的加熱和洗澡用的衛生熱水的加熱也采用地溫熱泵。
陽光100國際新城水源熱泵項目,總建筑面積160萬m2,項目總體規劃全部采用地源熱泵技術來實現供熱及制冷。其中一期工程20萬m2,已于2009年冬季投入使用,由華譽公司全權負責冷熱源建設及系統運營,目前運行效果良好,受到廣大用戶的一致好評。該項目全部落成后將成為世界上最大的地溫熱泵應用建筑。
以全身心的投入打造綠色熱力的第一品牌
作為一家具有高度社會責任感的高新技術企業,為了進一步地推廣地溫熱泵技術,讓它更好地服務于用戶,在國家開發銀行的支持下,華譽已從原有的以銷售設備和系統為主的經營模式,向熱力運營投資模式轉型,利用自身先進的技術,出資為用戶建立地溫熱泵冷熱源系統,采取傳統的熱力公司運營模式為用戶提供制冷和供暖服務,按政府規定價格向用戶收取供暖和制冷費,并負責冷熱源系統的全程運營管理。
之所以選擇這種模式,是由地溫熱泵技術決定的。張軍解釋道:“地溫熱泵技術是一項系統工程,需要多方面共同配合來完成。首先,要為項目尋找到合適的‘源’。此外,相關配套設施的使用、維護和初投資的回收等都需要解決。正是由于各方面都不能忽視,決定了地源熱泵絕不是單純賣產品,更是全方位的服務。那么,既然我們了解地源熱泵,為什么不由我們來運營這個系統,讓它更好地發揮作用。”
“我們定位有兩個,第一,打造綠色供熱服務的品牌。我們希望通過從投資、建設到運行管理全過程的全身心投入,讓用戶感受到地源熱泵的好處。第二,做全世界效率最高的熱泵。一般來講,產品要提高10%的效率,成本可能提高15%,以賣產品為主要出發點的企業,他們會在產品的成本和效率方面尋找平衡,不會只考慮高效率而放棄低成本。但對我們來說,只有提高效率,才能擴大生存空間。我們只有一個選擇,就是做最高效率的產品?!?br />
事實上,“熱力運營”投資模式最大的受益者是用戶。華譽的口號是:我投資,您省錢;我建設,您省心;我經營,您安心;我管理,您放心?,F在,這種模式已經運用在多個項目中。沈陽熱力公司是華譽的全資子公司,為沈陽七、八個小區提供供熱?!半m然我們也是熱力公司,但是我們擁有先進的服務理念。比如,在溫度上傳統熱力公司只要達到政府要求溫度18℃就可以,但是,我們要求能達到20℃。同時,我們在服務的規范、專業、熱情周到和及時上都優于傳統熱力公司,所以,一旦品牌成熟,我們在后續的發展上要優于傳統熱力公司?!?br />
正是華譽企業對產品品質的執著追求,才使其在不斷研發中掌握核心技術。也正是因為華譽產品品質獲得市場認可,才吸引各大金融機構的資金。有了資金和技術的支撐,并配合專業的管理和服務,勢必將華譽打造成“綠色供熱的第一品牌”。