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热泵技术论文参考文献格式

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热泵技术论文参考文献格式

论文主要参考文献格式怎么写如下:

[序号]期刊作者。题名。刊名。出版年,卷:起止页码。[序号]专著作者。书名。版次。出版地:出版社,出版年∶起止页码。[序号]论文集作者。题名。编者。论文集名。出版地∶出版社,出版年∶起止页码。

论文的参考文献注意事项:

1、参考文献要以序号的形式出现在正文中和文末,且序号要保持一致。序号以在文中出现的前后为序。如果某文献在文中数次被参考,则几处序号要保持相同,只是页码有变化。在文末只列出该参考文献一次即可,不必多次罗列。

3、每一参考文献的所有要素必须齐全,不可残缺,具体包括:主要责任者;文献题名;文献类型及截体类型标识(如专著M、论文集C、报纸文章N、期刊文章J、学位论文D、报告R、专利P等)。

参考文献作用:

1、研究基础:参考文献可以反映出论文的真实性和研究依据,也反映出改论文的起点。我们论文中的研究都是在过去的基础上进行的,这也表明了自己论文中的研究是有价值水平和依据的。

2、研究区别:标注参考文献也是为了把前人的成果区分开来。这能表明论文的研究成果是自己写的,虽然引用了前人的观点、数据或其他资料。 但是标注出参考文献不仅能体现出自己的研究能力,也能体现自己的创新和价值。

参考文献标准格式如下:

一、期刊类[J]

【格式】[序号]作者。篇名[J]。刊名,出版年份,卷号(期号):起止页码。

【举例1】安心,熊芯,李月娥。70年来我国高等教育的发展历程与特点[J]。当代教育与文化,2020,12(06):75-80。

【举例2】[2]许竞。我国学历教育分化的证书制度溯源[J]。南京师大学报(社会科学版),2020(06):22-29。

二、专著类[M]

【格式】[序号]作者。书名[M]。出版地:出版社,出版年份:起止页码。

【举例1】葛家澍,林志军。现代西方财务会计理论[M]。厦门:厦门大学出版社,2001:42。

三、报纸类[N]

【格式】[序号]作者。篇名[N]。报纸名,出版日期(版次)。

【举例1】[1]葛剑雄,陈鹏。地名、历史和文化[N]。光明日报,2015-09-24(011)。

四、论文集[C]

【格式】[序号]作者。篇名[C]。出版地:出版者,出版年份:起始页码。

【举例】伍蠡甫。西方文论选[C]。上海:上海译文出版社,1979:12-17。

五、学位论文[D]

【格式】[序号]作者。篇名[D]。出版地:保存者,出版年份:起始页码。

【举例】郝桂莲。反思的文学:苏珊·桑塔格小说艺术研究[D]。四川大学,2014。

六、研究报告[R]

【格式】[序号]作者。篇名[R]。出版地:出版者,出版年份:起始页码。

【举例】冯西桥。核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析[R]。北京:清华大学核能技术设计研究院,1997:9-10。

七、其他[N]

【格式】[序号]颁布单位。条例名称。发布日期。

论文参考文献中的J代表期刊,是Journal的缩写;M代表专著,是Monograph的缩写;D代表学位论文,是Degree的缩写。

文献类型标识在写论文的时候很常见,为了大家能够更流畅地写好一篇好的论文和运用参考文献,我们一起来看看文献的类型标识有哪些吧。

目录:

一、文献类型标识介绍

二、常见的文献类型标识

三、文献类型标识的格式

一、文献类型标识介绍

文献类型标识是标示各种参考文献类型的符号。参考文献的著录应执行GB 7714-87《文后参考文献著录规则》及《中国学术期刊(光盘版)检索与评价数据规范》的规定,论文著者应用以下文献类型标示码,将自己引用的各种参考文献的类型及载体类型标示出来。根据GB 3469-83《文献类型与文献载体代码》规定,常用文献类型以单字母标识,电子文献以双字母标识。

二、常见的文献类型标识

1.常用文献类型用单字母标识,具体如下:

(1)期刊[J](journal)

(2)专著[M](monograph)

(3)论文集[C](collected papers)

(4)学位论文[D](dissertation)

(5)专利[P](patent)

(6)技术标准[S](standardization)

(7)报纸[N](newspaper article)

(8)科技报告[R](report)

(9)会议文献[C] (conference)

2.电子文献载体类型用双字母标识,具体如下:

(1)磁带[MT](magnetic tape)

(2)磁盘[DK](disk)

(3)光盘[CD](CD-ROM)

(4)联机网络[OL](online)

3.专著、论文集中的析出文献[A];

其他未说明的文献类型[Z]。

三、文献类型标识的格式

1.期刊:著者.题名[J].刊名,出版年,卷(期)∶起止页码

2.专著:著者.书名[M].版本(第一版不录).出版地∶出版者,出版年∶起止页码

3.论文集:著者.题名.编者.论文集名[C].出版地∶出版者,出版年∶起止页码

4.学位论文:著者.题名[D].保存地点.保存单位.年份

5.专利:题名[P].国别.专利文献种类.专利号.出版日期

6.技术标准:编号.标准名称[S]

7.报纸:著者.题名[N].报纸名.出版日期(版次)

8.科技报告:著者.题名[R].保存地点.年份

9.电子文献:著者.题名[电子文献类型标识/载体类型标识].文献出处(出版者或可获得网址),发表或更新日期/引用日期(任选)

10.专著、论文集中的析出文献:论文著者.论文题名[A].论文集编者(任选). 论文集题名[C].出版地:出版者,出版年∶起止页码

11.其他未说明的文献类型:著者.题名[Z].出版地∶出版者,出版年∶起止页码

外文文献引文及参考文献中的论文排序方式和中文文献基本相同;书名及刊名用斜体字,期刊文章题名用双引号;是否列出文献类型标识号及著作页码(论文必须列出首尾页码)可任选;出版年份一律列于句尾或页码之前(不用年份排序法)。外文文献一定要用外文原文表述(也可在原文题名之后的括号内附上中文译文),切忌仅用中文表达外文原义。

在写论文的时候,如果有引用,一定的正确标注文献来源,不标注就很可能会侵权,所以大家要对文献类型标识很熟悉,在写参考文献时格式也要正确,这样才能使一篇优秀的论文更加完美。

热泵烘干技术文献综述论文

现在热泵烘干机备受人们追捧,很多人都觉得热泵烘干机要比冷凝式烘干机好很多,它节能、省电,而且不会将衣服烘坏。虽然热泵烘干机有很多优点,但它也有不少缺点,下面来看热泵烘干机优缺点。一、优点 1、质量好 热泵烘干机经过精密设计后打造,热泵系统可以稳定、可靠地运行,提供高质量的工作环境,质量好,一台热泵烘干机可以用好几年时间。 2、节能 热泵烘干机可以有效提高烘干效率,将排出来的热量进行循环加热,与冷凝式烘干机相比,它更加节能,日常使用不怎么耗电。 3、环保 热泵烘干机工作过程中不会使用其它染料,不会产生废气、废渣,对环境没有污染,更加环保、绿色。 4、智能化 现在热泵烘干机都搭载智能控制系统,可以实现一键智能操作,使用更加简单、方便。 二、缺点 1、价格高 热泵烘干机相比于其它模式的烘干机,价格更加昂贵,因为其搭载的技术、采取的系统等影响。 2、维护成本高 一旦热泵烘干机损坏,将需要付出更多的钱去维修,维护成本要比较高。 分别了解热泵烘干机的优缺点后,人们再结合自己的情况决定是否要购买它。

烘干机的上市为人们解决了衣物总是晒不干的问题,尤其是对于南方梅雨季的时候,一下雨就下一个多星期,甚至更长,这个时候的衣服即使洗了也总是干不了,干的衣服都有了潮气,所以就需要用到烘干机。那么今天我们就来了解一下冷凝烘干和热泵烘干的优劣,热泵烘干机和冷凝烘干机哪种更好吧。冷凝烘干与热泵烘干其实烘干效果都是一样的,不过热泵式烘干更节能更省电,因为它是将烘干衣物的热量在机器的内部循环,这样可以让热量达到重复利用来达到烘干衣物的效果。而冷凝式烘干需要先加热空气,之后利用热空气来烘干洗过的衣物,在烘干机的排风口处有一个冷凝装置,可以将烘干衣物过程中所释放的蒸汽冷凝,然后在一起排出,因为冷凝式烘干机没有排水管,所以需要自己勤倒水。 如果是仅从冷凝烘干和热泵烘干的烘干方式与节能情况来说,当然热泵烘干机更值得入手。因为热泵烘干机产生的热量可以不断循环,这样一来耗能就相对来说更低。另外,冷凝烘干机的功率能达到两千W,而热泵式烘干机功率值不超过一千W。热泵式烘干机能够精准控温,温度在六十度左右,对衣物的损伤比较低,另外它还有毛线收集功能,可以让衣物得到彻底清洁。

直热式热泵的论文文献

介绍有关空气源热泵产品的机型、性能、报价及应用场景

(英)、(美)、(德)、(瑞士)、öm(瑞典)

徐巍(译)郑克棪(校)

摘要:1995年在意大利佛罗伦萨举行的世界地热大会上,一篇论文引起了世界地热界对地热热泵增长状况的广泛关注。随着降低建筑能耗压力的增加,以及减少建筑物二氧化碳排放指标的提高,安装地热热泵的趋势正在逐渐兴起。应用地热热泵的国家数量也不断上升,其中一些国家并没有传统意义上的地热资源,但现在他们有了生气勃勃的地热热泵项目。另外,还有一些国家正在探索其应用潜力。从小的家庭安装到大功率的系统安装,各种型号的地热热泵都在增加。这篇文章主要对近10年这些高效率、长寿命、低污染的可再生能源系统的发展和安装进行评价。

1 介绍

地热热泵是世界上发展最快的可再生能源利用技术之一,在过去的10年里,大约30个国家平均增长速率达到10%。它主要的优点是可以利用平常的地温或地下水的温度(5~30℃)就可以运行,而这些资源全世界各个国家都可以获得。在1995年的佛罗伦萨世界地热大会上,人们尝试着总结了当时的这项技术状况和发展水平,到2005年,地热热泵已经进一步提升为新能源和可替代能源的重要角色。它们尤其已经被作为一种高效的可再生供热装置,而且更重要的是它们在减少二氧化碳方面得到认可。来自加拿大的一篇文章中提到:“当前在市场上不可能有任何其他的单项技术比地热热泵在减少温室气体排放和导致全球变暖效应方面的潜力更大。”这句话同当前流行的一种认识相一致:热泵作为供热装置可以减少全球6%以上的二氧化碳排放量,它是目前市场上可获得的减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。这样的说法正好适合当前提倡的把更多的注意转移到可再生热能的利用上来,就像现在提倡可再生电能一样。2005年9个欧洲组织和贸易协会共同提倡采用可再生能源进行供热和制冷的行动。三个主要的技术被提到:生物能、太阳能和地热能。过去10年已经进行的工作,说明正确设计的热泵系统,无论是对单孔安装还是多孔安装,都可以确保从地下汲取的热能是真正可再生和永久可持续的。最近,世界能源组织公布了多种可再生技术的生命周期分析,对于加热技术,地热热泵的生命期二氧化碳排放量是第二低,仅次于木屑。

在这篇文章里,我们简短介绍了地热热泵技术,提出当前流行的一些综合信息。读者会发现2005年世界地热大会论文集第14章收集了比以前大会论文集更多的关于地热热泵的论文,反映了它在世界范围内的快速增长。尽管地热热泵有比较高的应用潜力,但在一个国家或地区的优势条件取决于当地的经济生存能力、应用能力和增长率。我们介绍了几个不同地理区域和国家的发展情况。一些地区已经安装了很多的地热热泵,而且显示了不断增长的趋势,有些地区才刚刚开始。开发利用较好的国家有美国、北欧、瑞士、德国,尤其是瑞典。刚开始开发利用的国家包括英国和挪威。其他有大量装机的国家还有加拿大和奥地利,法国、荷兰也显示了比较快的增长速度。中国、日本、俄罗斯、英国、挪威、丹麦、爱尔兰、澳大利亚、波兰、罗马尼亚、土耳其、韩国、意大利、阿根廷、智利、伊朗等国开始意识到地热热泵技术。论文集第一部分里许多国家介绍了他们的开发利用状况。

2 装机

尽管许多国家都开始对热泵产生兴趣,但热泵的增长主要还是发生在美国和欧洲。据不完全统计,目前全世界范围内的装机容量可能接近10100MWt,年均利用的能量大约59000TJ(16470GWh)。实际安装的机组数量大约900000个。表1列举了地热热泵利用率最高的几个国家。

表1 利用地热热泵领先的国家

3 地热热泵系统

热泵系统利用相对不变的地下温度来为家庭、学校、政府和公共建筑供热、制冷和提供生活热水。输入少量的电能驱动压缩机后,可以产生相当于输入能量4倍的能量。这样的机器使热能从低温区流向高温区,实际上是一台能倒流的制冷机。“泵”说明已经做功,温差称为“抬升”,抬升越大,输入的能量越多。该项技术并不是一项新技术,1852年Lord Kelvin提出了这个概念,20世纪40年代Rober Webber修改成地热热泵,60、70年代获得商业推广。图1是典型的水-气型热泵系统。这样的热泵在北美应用很广泛,但在北欧家庭供暖市场主要利用水-水热泵。

热泵有两种基本的配置:土壤偶极系统(闭路系统)和地下水系统(开路系统),地下系统可以水平或垂直安装,取用井水或湖水。系统的选择依赖安装地点的土壤和岩石类型,能否经济施工水井或现场已有水井,还需场地条件。图2是这些系统的示意图。如前面的水-气型热泵所示,对于热水加热系统,家用热水交换器可以在夏天利用回灌的热量,冬天利用输出的热量来加热生活用水,水-水型热泵一般只能通过转换供热模式到生活热水模式,将输出温度提高到最大来加热生活热水。

图1a 制冷循环中的水-气型地热热泵

图1b 供暖循环中的水-气型地热热泵

图2a 密闭环路热泵系统

图2b 开放环路热泵系统

在土壤偶极系统里,一条封闭的管路被水平的或者垂直的埋在地下,防冻液通过塑料管循环,或者在冬天从地下获得热量,或者在夏天将热量灌入地下。开放环路系统利用地下水或湖水直接通过热交换器后灌入另一眼井(或者河渠、湖里,或者直接用于灌溉),主要按照当地法规执行。

其他种类的热泵系统正在兴起,如竖井和本次大会上提到的一种新类型。这些系统效率很高,但大多需要更加精细的水文地质信息和比闭路系统更加专业的设计。

热泵机组的效率在供暖模式通过运行系数COP来表示,在制冷模式下用能量效率比(EER)来表示,它是输出能量与输入能量(电能)之比,目前的设备基本在3和6之间变化。这样COP为4意味着输入每个单位的电能可以产生4个单位的热能。经过对比,空气源热泵的COP大约为2,取决于高峰供暖和制冷需要的备用电能。在欧洲,这个比率有时候作为“季节性运行参数”,即供暖季和制冷季的平均COP,同时要考虑系统特性。

4 地热热泵的可再生讨论

随着热泵装机的稳定增加,使人认识到它们对可再生能源利用的贡献。这只是部分的认识,因为它们只涉及了供暖和制冷的表面,所以没有可再生电能的考虑。然而,这里面有两个其他的因素——一个是关于地下能源的可持续问题,一个是基于空气源热泵的问题,在能量输出时没有纯能量的增加,所以它们仅仅是一种能量效率技术。

20世纪50、60年代,当空气源热泵风靡的时候,在城市里的化石燃料电厂发电的效率接近30%。当时空气源热泵的COP一般在~之间变化。表2显示了在建筑物里能量释放的情况,60%的能量来自于空气,而用来发电的原生能量只有75%作为有用的热能得到利用。这样,从空气中提取的可再生能量已经高效地释放了热能,但没有剩余能量。表2的第二列是当前的数据。新型的组合或联合循环发电厂发电效率已超过40%。土壤源热泵的SPF已超过。这导致了140%的效率,其中最终能量的71%来自地下。更重要的是,超过40%的剩余量已高于发电消耗的原始能量。

表2 能量和效率对比表

水源热泵和新型发电效率的联合才构成剩余可再生能源的释放。

如果从一开始就用可再生能源发电,则所有传递的能量就都是可再生的。为了释放可再生的能量最多,建议应该尽快使可再生电能变得经济,并与地源热泵结合起来。

能量讨论可能是有争议的,但二氧化碳排放量的减少却很容易证实。举个例子,当前英国电网和地热热泵联合供暖相对于传统的化石燃料供暖技术可以减少50%的二氧化碳排放量。这归功于当前英国电网的联合。由于目前发电所排放的二氧化碳在减少,所以通过利用地热热泵而排放的二氧化碳会更少。随着利用可再生能源发电,建筑供暖将不再需要排放二氧化碳。

如果要计算一下世界范围内可节约的石油当量和当前地热热泵装机容量所能减少的二氧化碳排放量,则需要有几个假设条件。如果每年地热能被利用28000TJ(7800GWh),将此量与30%效率的燃油发电相比,则会节约百万桶石油,或者百万吨石油当量,减少700万吨二氧化碳的排放量。如果我们假想每年同样长时间的制冷,则这个数字会翻倍。

5 美国的经验

在美国,大多数系统都是根据高峰制冷负荷设计的,它高于供暖负荷(主要是北方地区),这样,估计平均每年有1000个小时满负荷供暖。在欧洲,绝大多数系统是根据供暖负荷设计的,所以经常据基础荷载设计,另加化石燃料调峰。结果,欧洲的系统每年可以满负荷运行2000到6000个小时,平均每年2300个小时。尽管制冷模式将热量灌入地下,它不是地热,但它仍然节省能量,有利于清洁环境。在美国,地热热泵装机容量能稳定在12%,大多数安装在中西部地区和从北达科他州到佛罗里达州的东部地区。目前,每年接近安装50000个热泵机组,其中46%是垂直闭路循环系统,38%是水平闭路循环系统,15%是开路系统。超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷,尤其在得克萨斯州。应该注意到这一点,热泵按照吨(1吨冰产生的制冷量)来分等级,这个吨相当于12000Btu/hr或(Kavanaugh和Rafferty,1997)。一个典型的家庭需要的热泵机组应该是3吨或者是105kW的装机容量。

美国装机容量最大的热泵是在肯塔基州路易斯维尔市的一个宾馆。通过热泵为600个宾馆房间、100个公寓和89000m2的办公区(整个宾馆161650m2)提供冷热空调服务。热泵利用出水量177l/s、出水温度14℃的4口水井,提供的冷负荷和196MW的热负荷。消耗的能量是没有热泵系统附近相似建筑的53%,每月节约25000美元。

6 欧洲的状况

地热热泵实际上可在任何地方既供热又制冷,可以满足任何的需求,具有很大的灵活性。在西欧和中欧,直接利用地热能对众多客户进行区域供暖受限于区域的地质条件。在这种情况下,通过分散的热泵系统采集到处都有的浅层地热是一个明智的选择。相应的,在欧洲各个国家,热泵正在快速增长和发展起来。热泵系统的市场正在蔓延,从事该项工作的商业公司也在增长,他们的产品已经进入“黄页”。

欧洲超过20年对热泵的研究开发为该项技术的可持续性建立了一个完善的概念,还解决了噪音问题,制定了安装标准。图3是一个典型的井下热交换器型热泵(BHE)。这个系统每输出1kWh的热或冷需要~的电能,它比季节性利用大气做热源的空气源热泵少需要30%~50%的能量。

图3 中欧家庭中BHE热泵系统的典型应用,典型的BHE长度大于100m

根据欧洲许多国家的天气条件来看,目前大多数的需求是供暖,空调很少需要。所以热泵通常只是用于供暖模式。然而随着大型商业利用数量的增加,制冷的需要以及这项技术推广到南欧,将来供暖和制冷双重功效就会越来越重要。

在欧洲统计热泵安装的可靠数量是相当困难的,尤其是个人的利用。图4是欧洲主要利用热泵的几个国家安装热泵的数量。2001年瑞典大幅增加的热泵主要是空气源热泵,然而瑞典在欧洲也是安装地热热泵最多的国家(见表1)。总的情况,除了瑞典和瑞士,地热热泵的市场扩展在整个欧洲还不太大。

7 德国的经验

1996年之后,根据热泵的销售统计,德国各种热源的热泵销售情况各不相同(图5)。在经过1991年销售量小于2000台的低迷后,热泵的销售量呈现稳定的增长。地热热泵的份额从80年代少于30%上升到1996年的78%,2002年达到82%。而且从2001年到2002年,当德国的房地产由于经济萧条正在缩水的时候,地热热泵的销售量仍然有所增长。将来它在市场上仍然有增长的机会,因为有较好技术前景做保证。

图4 一些欧洲国家热泵机组的安装数量对比图

图5 每年德国热泵的销售数量对比图

德国地热热泵在住宅利用的数量是巨大的,许多小型系统安装在独立的房子里,而较大系统用于一些需要供暖和制冷的办公楼等商业区域。德国的大部分地区夏季的湿度允许制冷不带除湿,例如冷却顶棚。热泵系统就很适合直接利用地下的冷能,不需要冷却器,它们显示了非常高的制冷效率,COP能达到20以上。第一个利用井下热交换器和直接制冷的系统在1987年安装的,同时该项技术成为一个标准设计选择。一些最新的德国地热热泵的例子Sanner和Kohlsch有文章介绍。

在德国,地热热泵已经走过了研究、开发和开发现状阶段,当前的重点是选型和质量安全性。像技术准则VDI4640、合同规范以及质量认证等工作正开始被强制执行来保护工业和消费者,避免质量不合格和地热热泵系统无法长期运行等问题。

8 瑞士地热热泵的繁荣

地热热泵系统在瑞士已经以每年15%的速度快速增长。目前,有超过25000台热泵系统在运行。来自地下有三种热能供应系统:浅层水平管(占所有安装热泵的比例小于5%)、井下换热器系统(100~400m深,占65%)、地下水水源热泵(占30%)。仅仅在2002年,就施工钻孔600000m,并安装了井下换热器系统。

地热热泵系统非常适于开发到处都有的浅层地热资源。热泵系统长期运行的可靠性现在已经通过理论和实践研究以及通过在几个供暖季的测试得到证明。季节运行因素已大于。

各种测试和模型模拟证明这种系统可以持续性的吸取热量。长期运行的可靠性保证了系统可以无故障应用。热泵系统所配备井下换热器的合理尺寸也有利于广泛的应用和选择。实际上,热泵系统的安装在1980年从零开始,经过快速发展,现在是瑞士地热直接利用里最大的部分。

地热热泵系统的安装自从20世纪70年代末期开始认识以来发展很快,这种印象深刻的增长可见图6和图7。

图6 1980~2001年瑞士地热热泵安装的发展趋势图

图7 1980~2001年瑞士井下换热装置和地下水的地热热泵系统装机容量发展趋势图

每年的增长非常显著:新安装系统的数量以每年大于10%的速度增长。小型系统(<20kW)显示了最高的增长速度(大于15%,见图1)。2001年地热热泵系统的装机容量是440MWt,产生的能量为660GWh。2002年施工了大量的钻孔(几千个),并安装了双U型管的井下热交换器。井下换热器的平均深度大约150~200m;超过300m深度的钻孔也越来越多。平均每米的造价是45美元左右,包括钻井、下入U型管和回填。2002年,井下换热器的进尺达到600000m。

热泵快速进入瑞士市场的原因

热泵系统在瑞士市场上快速发展的原因主要是那里除了这种到处都有的地热以外,在地壳浅层没有其他地热能资源。另外,也有许多其他的原因,包括技术上的、环境上的以及经济上的原因。

技术原因

大多数人口居住的瑞士高原合适的天气条件:大气温度在0℃附近,冬天日照很少,

地下浅层温度在10~12℃之间,长供暖期。

恒定的地下温度通过正确选型尺寸,可以提供热泵最好的季节运行因素和长期使用寿命。

地热热泵以分散方式进行安装,适合于独立用户需要,避免了如同区域供暖系统的昂贵的热分配。

安装位置在建筑物附近(或建筑物地下),相对自由,在建筑物内对空间的要求也不高。

至少对小型系统来说,不需要进行回灌,因为在系统闲置期(夏天)地下的热能可以自动恢复。

环境原因

没有交通运输、储藏和运行的危险(与石油相比);

没有地下水污染的危险(与石油相比);

系统运行可以减少温室气体二氧化碳的排放。

经济原因

环境友好的地源热泵安装成本比得上传统(燃油)系统的安装(赖贝奇,2001);

比较低的运行成本(与利用化石燃料供暖进行比较,不需购买石油或天然气,和燃烧器控制);

对环境友好的热泵,当地给予对用电费用优惠。

二氧化碳的排放税预计要实施。

进一步快速推广地热热泵的刺激因素是公用事业的“能量合同”。它暗示了利用热泵的公司以自己的成本设计、安装、运行和维护地热热泵,同时以合同价格卖热能或冷能给合适的用户。

尽管绝大多数地热热泵是为单独住宅供暖(生活热水),但一些新的利用方式正在出现(包括各种井下换热器系统,联合太阳能进行热量采集和储存、地热供暖和制冷,“能量堆”)。对于每2km2一台机组,它们的地区密度是世界上最高的。这保证了瑞士在地热直接利用方面是有优势的(在世界上前五个国家中人均装机容量)。相信瑞士的地热热泵在相当长的一段时间内会兴盛下去。

9 英国的地热热泵

在英国,路特·开尔文努力发展了热泵理论,但利用热泵进行供暖却进展缓慢。第一个安装地热热泵的记载要追溯到1976年夏天。小型闭路系统的先锋设置是在90年代初期苏格兰的住宅进行安装的。英国花了很长时间发现为什么到目前为止在英国该项技术要落后于北美和北欧。首要的原因是相对温暖的天气、房屋材料的保温性较差、缺少适合的热泵机组和与天然气庞大管网的竞争。

在20世纪90年代中期,通过吸取加拿大、美国和北欧地区利用热泵的经验教训,英国的地热热泵开始缓慢发展。他们利用很长时间确定合理的技术来适用于本国的住宅材料,以及克服英国特有的各种问题。另外的一个难题就是英国的地质条件复杂。

过去的两年时间里,热泵已经被公认在几个英国政策里扮演着重要的角色,例如供热保障程序、可再生能源以及能源效率目标。

在英国,很少人知道其实热泵系统比起传统的那些系统可以大量减少二氧化碳的排放。利用英国电网的地热热泵系统将会立刻减少40%~60%的二氧化碳排放量。随着英国电网在将来几年变得越来越清洁,长寿热泵的排放量也会进一步下降。建筑师和发展商发现新的建筑评价标准正开始考虑二氧化碳这个新参数。

从非常小的起步,目前地热热泵系统已经出现在整个英国,从苏格兰到Cornwall。私人建筑家、房地产商和建筑协会现都成为这些系统的消费者。室内安装热泵系统一般在25kW到之间,主要选择各种水对水和水对空气的热泵,安装在几种不同地质条件的地区。

最近宣称有拨款计划(清洁天空项目)会帮助建立该项技术的部门鉴定,会建立可信的安装队伍、技术标准以及适用于英国室内的热泵。随着去年英国主要的用户发起了热泵安装发展到1000家的活动,希望对于该项技术的兴趣能够快速增长,同时希望在将来几年能够大量涌现出室内地热热泵安装的成功案例。

另一个利用地热热泵的重要领域就是供暖和制冷都需要的商业和公共建筑。2002年国际能源协会热泵中心安排了首批国家级研究,对热泵可能减少二氧化碳的排放量进行研究(IEA,2002)。其中第一个就是在英国展开的,研究结论是热泵系统应用于办公室和小商店效果最好。第一个不在室内安装的热泵仅25kW,是在Scilly的Isles的健康中心。这个系统在接下来的2000年到今天得到迅速发展,设备尺寸和型号目前已经达到300kW。

热泵的利用已经发展到学校、单层或者多层的办公楼和展览中心。显著的一个例子就是Derbyshire的国家森林展览中心、Chesterfield、Nottingham、Croydon地区的办公楼以及Cornwall的Tolvaddon能源公园。一个大型的系统已经在Peterborough地区的新宜家销售中心进行安装。这些系统的安装采用了各种各样的类型,有简单利用地板供暖的,反循环热泵供暖和制冷的,也有复杂的整合机组同时进行供暖和制冷的。单独的或者是混合的配置都已经被采用,包括利用大型地下水平循环和其他相互联系的钻孔网。

10 瑞典的地热热泵

20世纪80年代初期,地热热泵在瑞典开始盛行。到1985年,已有50000台热泵机组被安装。随后较低的能源价格和技术质量问题使热泵市场萎缩,在接下来的10年里,平均每年安装2000个热泵机组。1995年,由于瑞典政府的支持和补贴,公众对地热热泵的兴趣开始增强。根据占住宅销售市场约90%的瑞典热泵机构(SVEP)统计的销售数据显示,2001年和2002年大约有27000个热泵机组被安装(见图8)。因此,安装的机组数量估计达到200000台。

目前,热泵是瑞典小型住宅区最流行的采用液体循环的供暖方式,由于当前的油价,它替代了烧油;由于电费高昂,它又替代了电;由于方便而替代了木炭火炉。直接利用电加热的发展速度已相当减慢。除了住宅方面,还有一些大型的系统安装(包括闭路和开路循环)用于区域供暖网。所有热泵机组平均输出的热能估计大约10kW。

瑞典地热热泵的安装通常建议占标称负荷的60%,即每年大约3500~4000个小时满负荷运行。整合在热泵里的电加热器提供剩余的负荷,有将热泵负荷增加到80%~90%的趋势。大约80%的热泵采用的是垂直类型(钻孔类型)。在住宅里,钻孔的平均深度大约125m,水平类型平均循环长度大约350m。开式、充满地下水的单U型管(树脂管,直径40mm,压力正常)几乎用于所有的热泵安装。当热量需要被回灌入地下时,双U型管有时候被采用。热反应测试已经显示自然对流在充满地下水的钻孔中比填满砂(砾石)的钻孔热交换更强烈。地源热泵的盛行已经使人们逐渐关注相邻钻孔之间长期热影响的问题。

图8 每年瑞典热泵销售数量对比图

用于客户住所的大型系统正在变得越来越流行。用来制冷的垂直式安装正在占据市场,但在住宅方面仍然没有引起人们的兴趣。在商业和工业上制冷的需求为地热热泵打开了一个崭新的市场。

热泵技术上的发展有由涡轮式压缩机逐渐代替活塞式压缩机的趋势,它的优点是运行平稳、设计简洁。另外人们对各种容量控制也产生了兴趣,例如在同一个机组里分别安装一个小型压缩机和一个大型压缩机,夏天,生活热水可以通过小型压缩机来供给。绝大多数进口的热泵利用的工质是R410A。瑞典生产商仍然利用的是R407C,但有向R410A转变的趋势,还有的对丙烷也感兴趣。目前正在研究利用极少量的工质来组建热泵。一些生产商通过利用废气和土壤作为热源的热泵抢占市场。废气可以被用来预加热从钻孔开采出来的热运移流体,或者热泵闲置时灌入地下。

在大型钻孔型热泵系统里,为了确保系统长期运行,不得不考虑地下热能的平衡。如果主要是满足热负荷,则在夏天必须向地下回灌热能。自然界的可再生能源,如室外空气、地表水和太阳能都应该被考虑。在Nasby公园,在建筑物下面安装了一套系统,施工了48个200m深的钻孔,利用400kW的一个热泵基本提供热负荷,每年运行6000个小时。夏天,从附近的湖引来的地表温水(15~20℃)通过钻孔灌入地下。

11 挪威的例子

在奥斯陆的Nydalen,180个基岩井将会是给一个接近20万m2的建筑进行供热和制冷的关键。这是欧洲这种类型的系统里最大的项目。

一个能量供应站将为Nydalen的这个建筑供暖和制冷。通过利用热泵和地热井,热能既可以从地下采集,也可以将能量储存地下。夏天,但有制冷需要时,热能可以灌入地下。基岩的温度可以从平常的8℃上升到25℃。在冬天,热能可以用来供暖。供暖的输出功率是9MW,而制冷是。与电、石油和天然气供暖相比,每年供暖的成本可以减少60%~70%。供暖和制冷的联合调用确保了能量站的高效利用。

这个项目最独特的地方是地热能量储藏。这里的180个井,每个都深200m,可以提供4~10kW能量。整个储热基岩的体积是180万m3,主要在建筑物的下面。塑料管形成封闭环路,用来传递热能。

该项目总投资是6千万挪威克朗(相当于750万欧元)。这比起传统方式(即没有能量井和收集装置)多投资1700万挪威克朗。然而,每年购买的能量减少约400万挪威克朗,项目还是有利润的。这个项目由政府实体Enova SF和奥斯陆能源基金拨款支持了1100万挪威克朗。

能量站按计划在2003年4月开始建设,包括施工一半的基岩井。剩下的井可能安排在2004年的建设中。

该项目的细节可以在项目组和热能储存两个网站上查询。

结论

地热热泵是一个刚兴起的技术,有能力利用地下巨大的可再生贮存能量,提供高效率的供暖和制冷。它们正逐渐被认为是替代化石燃料的一种选择,在许多国家,它们在对建筑进行供暖和制冷时可以极大地减少二氧化碳的总排放量。相信安装热泵系统的数量和国家都会快速增长起来。

参考文献(略)

郭高轩

(北京市地质工程勘察院地热工程研究所)

摘要:本文探讨了水源热泵的概念及分类,简要阐述了其工作原理、技术特点和难点,并对国内外的发展和利用现状进行了综述,最后指出了目前应用中存在的问题,并对未来的发展作了初步展望。

1 引言

随着能源危机和环境污染的矛盾日益突出,以环保、绿色和节能为特征的能源研发成为各国发展的主流。由于供暖和制冷在能耗中都占有相当大的比例,从而使水源热泵技术近年来备受关注和重视。它以高能效比、稳定的运行工况、低运行费用、低初投资以及便于管理等优点在世界诸多国家能源结构中扮演愈来愈重要的角色[1]。

2 概念及分类

热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。其分类方法很多,最常用的是以低位热源种类分,可分为水源热泵、土壤源热泵、空气源热泵和太阳能热泵,水源热泵又可以分为地下水水源热泵和地表水水源热泵。通常,人们习惯于把前二者合称地源热泵。但在有的文献中,人们将利用封闭的地埋管系统吸收盘管四周土壤热量的系统称为地源热泵,而将具有抽取和回灌地下水系统的装置称为地下水水源热泵。目前,我国国内对于这一领域的概念分类还是没有明确界定,名称引用比较混乱。

水源热泵系统首先通过潜水泵、过滤器为水源热泵机组提供水源,热泵机组利用少量的电能提取水(通常为地下水)中低位能并将其聚变为高品位能量供末端用户使用,从而达到夏季制冷和冬季制热的目的[2~4]。

3 水源热泵技术的特点

与传统的制热、制冷设备和技术相比,水源热泵技术具有以下优点:

(1)可再生性:浅层介质的地温几乎始终维持在一个恒定水平上,水源可以循环利用,不断的提取,使得水源热泵技术成为可再生能源一种形式;

(2)经济性:经多数实例统计计算,通常水源热泵比电锅炉加热节省三分之二以上的费用,比燃料锅炉可节省二分之一以上的费用;

(3)环保性:水源热泵的污染物排放与空气热泵相比,相当于减少40%以上,与电供暖相比,相当于减少30%以上。与燃油锅炉和燃煤锅炉相比更显优势。由于其没有燃烧,没有排烟,完全达到国家废物零排放的环保理念;

(4)节能性:以水为载体,以浅层地下水为主要来源,冬季将低品位的热能提升供暖,夏季将低品位的冷能提升供制冷,一个运行周期内能量基本维持平衡,大多数水源热泵系统的COP都可达到以上,有的甚至达到;

(5)灵活性:不仅可以供暖、供冷,而且还可以供生活热水。此外,水源热泵系统占地面积比较小、节省场地,场地清洁,可以安装于宾馆、商场、办公楼、学校和别墅等。此外,热泵的机组轻巧,便于安装和维修、更换[5~6]。

4 国内外发展现状

1912年,瑞士人提出“热泵”的概念,1946年第一个热泵系统在美国俄勒冈州诞生。1974年起,瑞士、荷兰和瑞典等国家政府逐步资助建立示范工程。20世纪80年代后期,热泵技术日臻成熟。在过去的10年时间里,大约30个国家的热泵平均增长速率达到10%,在国际社会中,由于其在减少二氧化碳方面得到普遍认可而受到足够重视和快速发展。

在美国,每年接近安装5~6万套热泵机组,超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷。在瑞士,由于高原气候条件,冬天日照少,水源热泵系统已经以每年15%的速度快速增长。目前,瑞士有超过25万台热泵系统在运行,成为世界上利用热泵密度最大的国家。在英国,尽管地质条件非常复杂。但是热泵技术也从非常小的起步发展到遍及整个英国。涉及领域有:私人建筑、房地产开发、公共设施等。目前,瑞典的地源热泵安装基本占总需求负荷的60%,尤其是进入到21世纪之后,瑞典的热泵安装增长更为迅速,仅2001年热泵销售就突破25000台。澳大利亚虽然大部分国土位于热带,但是引入热泵的数量也达到30000多套[7~8]。

我国的热泵研究始于20世纪50年代,由天津大学的部分学者牵头,但是由于多种原因,发展缓慢,直到80年代末90年代初,相关领域掀起了一股“热泵热”。进入21世纪以来,我国在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价以及系统材质研究等方面取得了一批显著成果。

图1 水源热热泵相关文献搜索结果统计图

在中国科技官方数据库——中国期刊网上,笔者分别对“热泵”和“水源热泵”进行了题名和关键词搜索,搜索结果如图1。可以看出,进入21世纪以来,随着国家可再生能源法的颁布,热泵技术以及水源热泵极大地吸引了广大科技工作者的注意。这也符合国家提出的绿色经济、构建和谐社会和走可持续发展的方针。以百度搜索引擎搜索“热泵”和“水源热泵”,搜索到的网页分别为514000和86000,以google搜索的结果分别为446000和156000。从1989年到2005年,我国科技工作者以热泵为关键词发表的科技文章总计达到2872篇。其中2001年到2005年的文献数量占总数的。

目前,我国利用热泵技术的城市达30多个,据有关部门统计,全国范围内利用水源热泵和土壤源热泵技术的面积已达3000万m2,截至2004年底,仅北京地区利用水源热泵和土壤源热泵技术供暖和制冷的面积已达到500万m2[9]。

5 存在的问题

经济性分析不足

缺乏适宜性评价,盲目投资,扩大开发规模问题严重。水源热泵技术是一项系统工程,有其自身适用的条件。地区之间因能源价格不同、气候条件不同、水源条件不同,造成初投资和运行费用存在较大差异,所以要针对不同地区、不同用户进行经济性分析。要综合经济、社会、环境等各方面的因素进行效益评价,寻求最合适的地热能利用方式。目前,盲目跟风显著、示范成功工程偏少。

政策规范制定落后于市场需求

目前,热泵技术还缺少相关的政策法规和技术要求。具体表现在,①工程设计缺乏系统的设计规范和标准,大都处在无标准可依状态;②对开发单位缺乏资质管理,实施的工程缺乏论证;③缺乏协同作业,大都是暖通空调专业管地上、地质专业人员管地下,造成许多热泵系统匹配差,失败案例较多;④后续管理政策相对滞后。比如后期维护和相关环境地质问题(地面沉降、热污染等)监测多数未进行等。

系统缺乏优化

系统安全性和稳定性有待提高。目前,大多数热泵系统用的工质都是R22,根据蒙特利尔议定书,R22将于2010年禁止使用。安全性和环保性的新型工质研究是未来必须解决的问题。另外,系统腐蚀问题造成的寿命缩短往往被忽视。系统整体匹配和分区域控制技术研究不足,利用效率偏低,系统优化投入偏少[10]。

6 展望

迅速制定相关政策法规和技术规范

随着“倡导构建节约型社会,发展绿色环保型经济”热潮的兴起。热泵技术已成为当前研究和推广的热点。尤其是在建设“宜居城市”、“生态城市”的竞赛中,各大城市都相继不允许再建以煤、油为燃料的锅炉房。

那么就迫切需要能够正确地引导推广热泵技术的相关法规尽早出台。政府应成立相关的管理部门,尽早制定相应的评价体系和具体操作流程,如水源热泵系统开发的适宜性评价、水源热泵系统的环境影响评价等;此外还需要由专家编纂相应的技术规范,对热泵机组参数、系统设计、安全稳定性维护以及开采与回灌等工程的实施进行规范化。

适宜性评价和系统优化

第一,水源必须满足要求,主要有地下水水量、水质和水温。水源热泵系统对水文地质条件有很强的依赖性,而地质结构具有很强的非均质性,一个地区的开发利用模式不能生搬硬套到另外一个地区。例如:有的地区含水层富水性好,大多为砂卵砾石,不仅可以减少开采井和回灌井的数量,还能够达到百分百的回灌,而有的则完全不行。各地区应结合本地的地质情况和气候条件进行适宜性评价、合理规划,建立适合自身的开发利用体系是当务之急。

第二,系统的匹配优化问题。应结合当地的水文、气象、水文地质条件及负荷要求,优化总井数(抽水井和回灌井)、井深、井身结构和成井工艺。

第三,后期运行和维护技术的研究。应及时对系统运行工况进行监测,对系统腐蚀和水井老化(砂堵、岩化、胶结)等问题进行研究,并提出相应的防治和治理措施。此外,应对噪音污染、热污染等问题进行专题研究[11]。

多系统联合研究,扩大应用范围

水源热泵系统虽然有诸多优点,但是它总有不足之处,例如它受到水量、水质、冬季表层土壤冻结等因素的限制,所以应当开展关于土壤、水源、空气、太阳能、地热、废热等的双联甚至三联热泵的研究,以此来扩大热泵的应用范围,满足不同用户的需求[12]。

此外对水源热泵系统的设计进行优化和相关仪器的研究如:岩土热物性测试仪的研制,分区域控制器的研究等也将是亟需解决的问题。相信在不久的将来,绿色能源技术——水源热泵技术必将在采暖制冷、节能、环保领域发挥越来越大的作用,为国民经济的发展、生态环境的保护、能源结构的优化等方面做出应有的贡献。

参考文献

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[3]马最良,热泵技术(下),电力需求侧管理,2003,5(6):58~62

[4]龚明启,冀兆良,浅议热泵分类,河北能源职业技术学院学报,2005,(1):60~63

[5]郭莹,水源热泵的应用特点,建筑技术开发,2003,(10):94~95

[6]高小青,浅谈水源热泵空调系统的优缺点,安装,2005,(8):30~32

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[8]胡鸣明,刘宪英,国外地源热泵的发展历史与设计方法,四川制冷,1999,(2):20~23

[9]王芳,范晓伟,周光辉等,我国水源热泵研究现状,流体机械,2003,(4)57~59

[10]张自力,水源热泵若干问题探讨,机械研究与应用,2004,(5):90~92

[11]文远高,郑重,地下水资源在住宅空调中应用的方式及注意的问题,住宅科技,2004,(6)38~40

[12]武云甫,田峰,高岩,住宅水源热泵规划设计,技术交流,2004,(6)36~39

热泵除霜技术的研究论文

通过检测盘管温度和环卫结合除霜。可以做到有霜除霜无霜不除,不会出现误除霜。机组的好坏很大程度要看它的除霜能力。

霜和冰是怎样形成的呢?1、0℃以下结霜。2、0℃以上化作水。3、水流淌下来,汽化,而在化霜过程中,翅片上的水还有没有完全汽化干净,机组又进入了下一轮制热程序,机组又开始结霜,而霜就成冰了。空气中残留下来的是霜,而翅片上残留下来的水在低于0℃时就形成冰了.翅片上的水还没来得及汽化一旦结冰,除也除不掉了,这时机组高、低压都没有了,此时对压缩机损坏最大。如果是螺杆式压缩机那就更惨了,因为螺杆式压缩机是压力供油,高低压一旦没有,就像心脏缺血一样,后果严重.在5℃时空气能热泵热水器效率就比较低,加上化霜耗能20%,再碰上融不掉的霜,那机组的寿命危险了,能效比也就的大打折扣了.空气能热泵热水器在冬季产霜是必然的,我们在使用空调的时候会发现外机结霜,化霜,而室内机主要靠电辅助加热室内温度。同样热泵热水器结霜就要除霜,化霜。换热器设计系统的配置,可以延缓结霜,降低结霜对空气能热泵热水器性能的影响,可以使机组结霜慢一点,结霜后对机组性能影响也慢一些。干工况下不可能结霜,零度工况下是可以结霜的。当蒸发器温度通过蒸发器的空气降到空气温度时,空气中的水分子就存留在翅片上。而零度工况对机组换热是有利的,具备显热和潜热,干工况交换时是显热交换,零度工况时就是潜热交换了,如果零度工况时蒸发器的表面温度低于0℃时就会结霜。蒸发器表面开始有微霜时,对换热器的效果是有所提高的,它能强化排热,蒸发器表面呈现毛刺状,但是随着霜层的加厚,空气流通的阻力增大,势必阻碍空气的流通,蒸发器是通过空气吸热,而空气流量减少,吸热量也同样减少,这时机组性能就开始削减。那么怎样在设计中使空气能热泵热水器克服这一难关呢?通过豪瓦特多年的实践发现1、可以增加风机转速,使排风量加大,结霜过程是先钢管结霜,后蒸发器翅片结霜,再蒸发器内侧结霜。2、换热面积增大,蒸发温度与环境温度的温差就比较小,这时就不容易结霜,3、应用小循环系统使机组得到休息。缩减其化霜的时间,同时能保证蓄热水箱有足够温度的热水,并且确保能效比的提高。这样做肯定要增加成本。这与空调热泵冷热水机组外侧换热器相比是有区别的。空调热泵冷热水机组冬天制热,夏天制冷,其机组室外侧换热器是以冷凝器为目标设计的,因此冷凝的负荷大小决定蒸发面积。还可以加大翅片的间距和表面处理,翅片距离越小,越紧凑,风扇阻力就大,而换热效果,空间利用率都很好。但是冬季效果不好,结霜时容易将空气流通道堵起来。翅片间距越小,堵得越快。(冷库的翅片就的起码6mm以上)而一般的空气能热泵热水器翅片在2mm左右,有的甚至 mm,因此翅片间距增大可延缓结霜,那么如何选择翅片距离呢?这就是一个值得推搞的问题了,怎样除霜呢?1、四通阀转向,把制冷变成制热,蒸发器上有霜,让系统反过来工作,蒸发器变成冷凝器,让加热的水把霜化去,这是一种常用的方法。空调化霜也是采用这种方法。2、热气旁通除霜、即将蒸发器上的热量转换到化霜上来。四通阀化霜要优于热气旁通阀除霜。四通阀除霜是将已产热水转换过来除霜,除霜力度强可以让霜体结得厚一点再去除。热气旁通除霜对系统冲击小,但力度比四通阀除霜弱,可以让热气旁通除霜的次数多一些,结霜体薄一点,化霜时间长一些,。无论采取哪一种除霜方式,除霜的控制方式很重要,如果用热气旁通的方法做四通阀降霜系统,霜体可能除不掉,因此每个方法都有利有弊。除霜的方法不同。注定控制除霜的方式也就不同。最简单最原始控制除霜的方式是定时除霜,大约40左右分钟,机组就进入除霜阶段,无论有霜无霜,照常工作,这种除霜控制简单而且成本低。.定时除霜加温度除霜,当温度和时间到设定值时就开始化霜。这要求做到何时除霜,那个温度下除霜,什么情况退出除霜?早不行,晚也不行,没除干净更不行。因为除霜的时间越长,制热的时间就越短,而多次除霜使机组冷凝温度飑上去对机组也不利。定时除霜加温度除霜加湿度除霜,当温度和时间及湿度都到达设定值时才开始化霜。而且必须湿度先决。此方法可靠性比较高,但是技术配合和成本也比较高。 在采用除霜时还应当注意机组容量和水箱容量之间的关系,一般而言,空气能热泵热水器结霜时间大约在40分钟左右,如果你在这40分钟左右就把水做好,就是机组要结霜那也不怕了,因此这里特别强调小循环系统对化霜是有很大的好处的。并且还可以节约大部分耗能,提高COP值。故此对于大循环或者是小马拉大车式的用一台小机组对着一个大水箱拼命工作,后果谁都清楚。机组的运行方式,控制方式,以及配置方式都是直接影响化霜以及设备寿命的重要因素。可靠性和效率是矛盾的,可靠性要高,效率也要求高这是比较难设计的。这就必须对不利工况点进行处理,要使机组在高温状况和低温状况下处置得当,这完全可以办到 。但让R22制冷剂做55℃热水是很困难的,在冷凝温度57--58℃时,蒸发温度就超界限工作。2010年,R22将被限量生产直至淘汰。因此新制冷剂的广泛使用势在必行。

张新世

(中原石油勘探局勘察设计研究院)

论文摘要:本文介绍了地源热泵的概念及工作原理,随后详细地论述了地源热泵的特点,和地源热泵在我国发展的限制条件,并介绍了地源热泵在国内使用情况及发展前景,最后鲜明地指出地源热泵技术是目前对人类最友好最有效的供热供冷技术。

1 地源热泵的概念和工作原理

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(包括地下水、土壤和地表水)即可供热又可供冷的高效节能空调系统。利用逆卡诺循环,通过输入少量高品位的电能,实现低品位热能向高品位热能转移。热泵一般有蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀四部分组成。

地源热泵的工作原理是:在夏季,热泵机组将建筑物中的热量取出,转移释放到地层中;在冬季,则从地层中提取热量,向建筑物供热。通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。

2 地源热泵的特点

我们知道在地球表面以下一定深度的地温全年相对恒定,地源热泵利用浅层地热作为冷热源,这样就排除了环境因素的影响,与其它供热供冷系统相比,具有以下显著特点。

利用的是可再生能源

地源热泵在夏季吸收建筑物散发的热量并在浅层地下保存起来,一部分热量在冬季供建筑物的采暖,另一部分热量则直接散发到空气中。就全年来说,建筑物利用浅层地热的热量或冷量大体是相等的。所以说,地源热泵利用的是可再生能源。

高效节能

由于地源热泵的热源温度全年一般为10~22℃,冬季供热时,水体温度比环境温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。夏季制冷时,水体温度比环境温度低,冷却效果提高,机组效率也提高。水源热泵的制冷制热系数可达以上,与传统的空气源热泵相比,高出40%左右,其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%,与电热锅炉和电热膜供热相比,节约70%左右的电能。

环保效益显著

水源热泵运行时,需要的仅仅是水源水的热量或冷量,水质不发生任何变化,也不产生任何污染,不耗水、排烟,不产生灰尘,仅仅消耗少量的电能。

从耗电方面来说,节能就是环保。使用水源热泵导致的污染物排放,比空气源热泵减少40%,比电锅炉减少70%。虽然地源热泵也使用制冷剂,但比常规空调减少25%的冲灌量。地源热泵在工厂内整装密封完好,不会像分体空调那样安装时易产生泄漏。

一机多用

一套地源热泵就可以实现供热、供冷和生活热水供应。即用一套设备可以代替原来的锅炉加空调两套系统,所以一次性投资仅是传统供热制冷的50%~70%。特别是在夏季供冷时,可以利用热泵产生的费热,免费为用户提供生活热水。所以,地源热泵特别适用同时有供热供冷和生活热水供应的建筑。

节省土地资源

水源热泵除主机和循环水泵外,没有其它安装设备。与锅炉房相比,省去了水处理间、风机间、烟囱、煤场和渣土场,节约了土地资源。

运行稳定可靠、使用寿命长

由于地源热泵的水体温度稳定,与空气源热泵相比,免除了结霜和除霜的影响。热泵的运转部件少,基本上不需要维修,运行稳定可靠,使用寿命可达20年左右。

自动化程度高

地源热泵一般是全电脑控制,可根据外部负荷的变化,调整压缩机的工作数量,并设有压缩机超温保护、断水保护等多种保护措施,可实现无人值守。

3 地源热泵供热系统的组成

地源热泵工程一般有地源水系统,热泵机房和末端风机盘管散热系统三部分组成。根据地源换热系统的形式又分为开式环路系统和闭式环路系统。

开式环路系统是将水从水井(包括湖泊和河流)中抽出,送入热交换机组进行热交换,提取热量或冷量后的水再回灌到水井中。开式环路系统用水一般只进行简单的水处理,会引起换热器表面结垢。开式系统是目前地源热泵应用的主要形式。

闭式环路系统又分为立埋式环路系统和平埋式环路系统。它是通过埋在地下的聚乙烯管环路与土壤进行热交换。通常适合安装在别墅等场地较大的建筑物。

4 地源热泵的限制条件

地源热泵被专家们称之为目前可用的对人类最友好最有效的供热供冷形式,近几年在研究和应用上得到了迅速发展,但由于受到以下客观条件的限制,这项技术的应用尚不普遍。

宣传认识不足

地源热泵技术虽然受到热暖专家的推崇,但是要获得在工程中的普遍应用,需要各阶层领导特别是工程主管领导的认可。由于这项技术是近几年随着我国能源战略的调整才发展起来的,甚至部分热暖技术人员,也存在认识不足的现象。所以,要获得社会的认同还需要加大宣传力度。

政策力度不够

我国《节约能源法》中,对热电联产和集中供热技术鼓励和发展,而对综合能源利用率是其2倍的地源热泵技术,至今还没有鼓励发展的明确条文。

水源条件的限制

对于开式环路地源热泵系统是否有充足的水源,以及当地的地质土壤条件是否能保证尾水的回灌顺利实现是地源热泵应用的前提条件。一般来说,用于小区供暖时,建筑容积率要≤1。对于闭式系统,受当地地质条件是否适合埋管和是否有足够的场地埋管等环境条件的限制。

埋管系统换热计算理论不成熟

对于地源热泵机组和末端风机盘管散热系统目前技术已相当成熟。对开式系统,当地水利部门对水源情况也相当了解;而对埋管系统,目前土壤埋管换热计算理论还不成熟,设计落后于工程应用,这就使工程质量难以保证,并使该项技术的广泛应用受到限制。

受当地水利部门政策的限制

我国南方水源充足,而北方大部分地区水源缺乏,为保护有限的水资源,每个地方政府都制定了当地的水资源使用法规。虽然地源热泵系统并不消耗水也不污染地下水,但需要大量的水作热载体。有些地方部门对取水和回灌水进行双重收费,使地源热泵的节能效果不能够充分体现,这就限制了该项技术在这些地区的发展。

5 地源热泵的应用

国外应用情况

地源热泵在日、韩、美和中、北欧应用较为普遍。据1999年的统计,在住宅供热装置中,地源热泵所占比例,瑞士96%,奥地利38%,丹麦27%。美国1998年地源热泵系统在新建筑中占30%,且以10%的速度稳步增长。其中最著名的地源热泵工程有肯塔基州刘易斯威尔的滨水区办公大楼,服务面积×104m2,每月节省运行费用25000 美元。随着该项技术的应用发展,其组织的研究也迅速发展。据有关资料介绍,日本国研究出的高温水地源热泵,出水温度达到80~150℃,且其制热系数COP高达。

国内应用情况

天津大学热能研究所的吕灿仁教授在1954年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机组。目前多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。

国内较早生产水源热泵的厂家有清华同方人工环境设备公司和山东海洋富尔达,产品都已系列化。目前热泵机组出水温度已达65℃,制冷系数COP可达。目前国内较典型的用户有沈阳东北电力住宅小区,服务面积8×104m2;北京友谊医院服务面积×104m2,全年节约采暖和供冷运行费用约9元/m2。

中原油田钻井三公司办公楼水源热泵示范工程是我局第一个地源热泵系统。选用钻井综合工程处与清华大学联合研制生产的ZYRB240 型热泵机组2台,服务面积6000m2。该项工程的成功实施必将为地源热泵在中原油田的推广应用起到有力的推动作用。

6 地源热泵的发展前景

符合政府有关部门的要求

地源热泵高效节能,环保效益好,符合我国的能源政策和环境保护政策,热泵技术的综合能源利用率约为120%~180%。所以国家把热、电、冷联产技术作为鼓励发展的通用节能技术促进了地源热泵技术的发展。

符合业主的利益

由于地源热泵即可供热,又可供冷。一套系统可以代替原来的两套系统,投资少。且地源热泵占地少,运行成本低,管理方便,这些都符合业主的根本利益。

符合用户的利益

地源热泵供热费用燃煤集中锅炉房供热费用的一半,夏季供冷费用约为冷水机组的60%,这就减少了用户供热供冷费用的支出,符合用户的切身利益。

适用地区范围广

冷水机组只能用于夏季供冷,风冷机组只适用于长江流域的供热供冷,而地源热泵除即无可利用地下水又不能埋管的极少数地区外,适用于其它绝大多数地区。

应用范围不断扩展

地源热泵不仅在建筑采暖和供冷方面得到迅速发展,目前在化工、食品、造纸、农业、冶金、木材干燥、制药等行业中也得到了`广泛应用。据预测2000年这些行业应用地源热泵1200多台,且发展势头强劲。

综上所述,地源热泵技术以其独有的优点,近几年在国内得到迅速发展。随着我国能源结构政策的调整,我国以燃煤锅炉采暖和空气源热泵供冷的传统形式会被更加高效的地源热泵所取代。随着地源热泵技术的研究和发展,它比将成为21世纪最普遍最有效的供热供冷技术。

参考文献

[1]刘兴中.水源热泵系统介绍.2001

[2]吴展豪.地源热泵空调系统.2001

注:本文引至全国油区城镇地热开发利用经验交流会论文集,冶金工业出版社,2003

近年来,基于空气源热泵具有环保节能等一系列优点,空气源热泵受到了人们广泛的重视,发展迅速,但这个还远远不如传统空调的知名度与普及度。制约空气源热泵的发展因素有很多,其中一个就是空气源热泵换热器结霜、除霜问题导致机组运行不稳定和可靠性差。空气源热泵在-5℃~5℃之间,相对湿度在70%以上的气象条件(低温高湿状态)下运行时其室外换热器表面是最易结霜的。室外换热器结霜后,霜层不断增厚,导致热阻增大,空气流动阻力也随之增大,使供热能力和机组的COP下降,运行费用增大,制热效果大大打折。空气源热泵室外换热器结霜与除霜牵涉到机组能效及稳定运行等关键要点,当机组结霜无法单靠人为进行干扰时,除霜(化霜)技术就显得尤为重要了,能够有效的延缓空气源热泵结霜和高效快速的实现室外换热器除霜减小因结霜和除霜过程对热泵机组和室内环境造成的不利影响,是关系到空气源热泵能否高效。

地源热泵研究论文参考文献

1.地源热泵发展史

我国热泵技术的研究开始于20世纪50年代,天津大学热能研究所开展了我国的热泵的最早研究。1956年吕灿仁教授的《热泵及其在我国应用的前途》一文是我国热泵研究现存的最早文献。

20世纪60年代,我国开始在暖通空调中应用发展热泵,并取得了一大批成果。1960年同济大学吴沈钇教授发表了“简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖”;1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器;1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台制热量为3720W的CKT-3A热泵型窗式空调器;1965年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台地下水热泵空调机组;1966年又与铁道部四方车辆研究所共同合作,进行干线客车的空气/空气热泵试验;1965年,由原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授、吴元炜教授领导的科研小组,根据热泵理论首次提出应用辅助冷凝器作为恒温湿空调机组的二次加热器的新流程,这是世界首创的新流程;1966年与哈尔滨空调机厂共同开始研制利用制冷系统的冷凝废热作为空调二次加热的新型立柜式恒温湿热泵式空调机。

1978~1988年我国热泵应用与发展进入全面复苏阶段。这期间,为了充分了解国外热泵发展的现状与进展,大量出版有关著作,国内刊物积极刊登有关热泵的译文,对国外热泵产品进行测试与分析,积极参加国际学术交流。同时,一些国外知名热泵生产厂家开始来中国投资建厂。例如美国开利公司是最早来中国投资的外国公司之一,于1987年率先在上海成立合资企业。

1989~1999年期间我国热泵又迎来了新的发展里程。在我国应用的热泵形式开始多样化,有空气/空气热气、空气/水热泵、水/空气热泵和水/水热泵等。在这期间国内已有国有、民营、独资、台资等不少于300家家用空调器厂家,逐步形成我国热泵空调器的完整工业体系。水环热泵空调系统在我国得到广泛应用。据统计到1999年,全国约有100个项目,2万台地下水热泵机组在运行。20世纪90年代初开始大量生产空气源热泵冷热水机组,90年代中期开发出井地下水热泵冷热水机组,90年代末又开始出现污地下水热泵系统。土壤耦合热泵的研究已成为国内暖通空调界的热门研究话题。国内的研究方向和内容主要集中在地下埋管换热器,在国外技术的基础上有所创新。

进入21世纪后,由于我国快速城市化,人均GDP的增长,拉动了中国空调市场的发展,促进了热泵在我国的应用越来越广泛,热泵的发展十分迅速,热泵技术的研究不断创新。2000年至2003年间,热泵的应用、研究空前活跃,硕果累累。

2000~2003年4年间,专利总数287项,年平均为项,是1989~1999年专利平均数的倍。2000~2003年间发明专利共119项,年平均项,是1989~1999年发明专利平均数的倍。

2000~2003年中热泵文献数量剧增,如2003年文献数是1999年文献的5倍。全国高校有105名研究生以热泵技术为题目,平均每年有名,是90年代平均数的7倍多。

全国各省市几乎均有应用热泵技术的工程实例。热泵技术研究更加活跃,创新性成果累累。在短短的几年中有3项创新性成果问世:同井回灌热泵系统、土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统、供寒冷地区应用的单、双级耦合热泵系统。

2.地源热泵应用基础与实践的研究

我国地源热泵研究起步于20世纪80年代,首先是一些高校和科研机构对地源热泵的相关技术进行了专题研究。部分研究项目列入表3-1中。

表3-1部分高校地源热泵研究课题

研究工作主要集中于以下几个方面:地下埋管换热器的传热模型和传热研究;夏季瞬态工况数值模拟的研究;热泵装置与部件的仿真模型的理论和实践研究;

地源热泵空调系统制冷工质替代研究;其他能源如太阳能、水能等与地热源联合应用的研究;地源热泵系统的设计和施工;地源热泵系统的经济性能和运行特性的研究;地下地下水热泵回灌技术与实践;土壤热物性及土壤热导率的试验研究。

同井回灌地下地下水热泵地下水运移数值模拟与实验研究;土壤蓄冷与土壤源热泵集成系统的应用基础研究等。

进入20世纪90年代,北京工业大学丁良士教授、山东建筑工程学院方肇洪教授等人先后在美国俄克拉荷马州立大学和瑞典、德国、加拿大等地学习考察地源热泵技术,回国之后纷纷投入国内地源热泵技术研究的实践中。丁良士教授主持北京市“低温地热能梯级利用技术研究”重大科研工程项目,通过在校内的小试、中试、工程三个阶段,研究深层地热利用技术,开创了国内的先河。方肇洪教授完成的山东省重点科技攻关项目“地热综合利用关键技术”在专家鉴定中被评定为“达到国际领先水平”。

同时,原重庆建筑大学、同济大学、湖南大学、青岛建筑工程学院等院校纷纷建立了土壤耦合热泵实验系统,展开了全面全面的研究,土壤耦合热泵研究迅速成为热门研究课题之一。

进入21世纪后,在国家自然科学基金的资助下,地源热泵的研究更加深入,更富有创新性。哈尔滨工业大学姚杨教授等,在对国内外关于土壤源热泵及冰畜冷技术的发展和应用充分了解的基础上,以新技术改造传统技术,整合集成土壤源热泵和冰蓄冷的技术要素和成果,提出一种适合于以空调负荷为主,采暖负荷为辅的全新空调系统形式,即土壤畜冷与土壤源热泵集成系统。哈尔滨工业大学热泵空调技术研究所先后建立了同井回灌地下地下水热泵地下水运移的数学模型;并推导了单一均匀介质含水层中定流量同井回灌地下地下水热泵地下水渗流的分析解;对同井回灌地下地下水热泵地下含水层温度场进行了数值模拟;并对北京恒有源科技发展有限公司共同开展了同井回灌地下地下水热泵工程的现场实践研究。

在各高校研究工作的基础上,研究成果也不断地被应用于工程实践中。例如重庆大学城市建设与环境工程学院在新疆米泉市小型办公楼和重庆大学B区暖通实验楼采用了土壤源热泵系统。北京工业大学新建的综合科技楼、逸夫图书馆、改建的经管学院楼、室内地热游泳池和新建的能容纳8000名学生的教学楼等建筑,供热(制冷)面积5000m2以上的“低温地热能梯级利用技术研究”重大科研工程项目。山东建筑工程学院的学院学术报告厅工程(包括学术报告厅500m2,学生自习室及计算机房等空调面积约2700m2)选用2台水-水热泵冷热水机组。室外地热换热器采用垂直U形埋管形式由25组并联的垂直U形埋管组成的地源热泵系统。

为了推广研究成果,各高校纷纷走上产、学、研结合的道路。1999年天津大学地热中心、天津甘泉集团公司成立研究设计院。2000年山东建筑工程学院成立了首个专门从事地源热泵供热空调系统的理论研究、技术开发、工程设计和旋工指导的方州地源热泵研究所。北京工业大学成立了北京天地能流科技发展有限公司。清华大学的北京清源世纪科技有限公司也参与到地源热泵的工程实践当中。而许多企业也与高校科研机构紧密结合,以高校的技术力量为依托,共同建立科研机构、开发产品、承接工程。比如清华大学和山东富乐达空调设备有限公司,同济大学和广州从化中宇冷气科技科技发展有限公司,山东建筑工程学院和北京嘉和晟业地下水热泵空调有限公司、烟台荏原空调设备有限公司、山东宏力空调设备有限公司,北京工业大学和山东利丰公司,湖北风神净化空调设备工程有限公司和华中科技大学、东南大学等。

3.北京区地源热泵相关的管理规定和政策

1)地下水热泵

近年来,随着国家加大建设“资源节约型、环境友好型”社会的力度,实现国家节能减排目标,各地也相继出台支持开发利用浅层地温能项目。如2006年5月31日,由北京市发展改革委联合市水务局、国土局等九个委办局联合发文对采用地下地下水热泵系统实现供暖和制冷项目按35元/m2的标准进行补贴。

由于地下水热泵项目必须凿井抽取和回灌地下水,因此地下水热泵项目开工前须按照水利部颁发的《建设项自水资源论证管理办法》要求,开展建设项目水资源论证,编制水资源论证报告书,对地下水热泵项目取水、退水的可行性、用水的合理性、保护措施及对其他取水用户的影响进行分析。

为保护珍贵的地下水资源,避免地下水热泵盲目上马对现有集中供水水源地的不良影响和产生不良的地质环境后果(如地下水交叉污染、地面沉降,地裂缝等),各地方水务主管部门还根据当地的水文地质条件有针对性的制定了管理措施,如北京市水务局2007年5月16日发布的《关于加强我市地下水热泵管理工作的通知》中对地下水热泵项目抽、灌距离,限制发展范围等提出了明确要求:

(1)地下水热泵系统抽灌含水层为第四系水,井深不得超过100m;

(2)抽灌井与建筑物距离不少于30m;抽灌井之间水平距离不少于50m,抽水井之间距离不少于100m;

(3)为防止不同含水层水体交换造成水污染,保证回灌效果,抽灌必须在同一含水层内进行;

(4)严禁在自来水水厂地下水源保护区范围内、地面沉降区、地下水严重超采区、承压含水层内批准建设地下水热泵系统;

(5)地下水热泵抽灌井的施工,应严格遵守国家有关规程规范,确保抽灌井质量。承担凿井施工的单位须应具有相应资质;

(6)新建地下水热泵系统抽灌水井应分别安装抽水和回灌计量装置。已建地下水热泵系统也必须限期安装计量设施;

(7)地下水热泵抽灌水量实行月统季报制度。地下水热泵系统使用单位每月末应书面报告当月的抽水量、回灌水量。

2)地源热泵

由于地源热泵无需开采地下水,对地质环境的影响远远低于地下水地源热泵,其潜在的地质风险、安全风险等也远远低于地下水地源热泵,但是地源热泵初投资略高于地下水热泵项目。因此,在2006年5月31日,由北京市发展改革委联合市水务局、国土局等九个委办局联合发文对采用地源热泵系统实现供暖和制冷项目按50元/m2的标准进行补贴,高于地下水地源热泵补贴(35元/m2)。

根据北京市国土资源局关于申报地源热泵项目的通知,项目建设单位需提交经专家审查通过的《地源热泵系统浅层地温能勘查评价报告》,报告主要内容为:序言:情况简介及任务的来源与要求说明;简要评述勘查区以往水文地质的工作程度及浅层地温利用的现状;叙述区域的地层分布情况、气候条件及水文特征;简述勘查工作的进程以及完成的工作量。地源热泵系统的初步设计方案;项目所在地水文地质条件论证;勘查工作情况;项目所在地的浅层地温能的评价:地层换热能力的测试情况;论述浅层地温能利用量计算的依据,计算评价浅层地温能;根据保护资源,合理开发的原则,提出相应的利用方式,简述其保证程度,并预测其可能的变化趋势,对浅层地温能资源进行综合的评估。结论及建议。

沈阳市发布的《关于地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》中明显指出:地源热泵系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术,具有清洁、高效、节能的特点。推进地源热泵系统建设,有利于优化能源结构,促进能源互补,提高能源利用效率。要求在沈阳市三环内的455km2核心区范围内,对符合应用地下水热泵技术的409km2范围内的建筑物,原则上都要采用地下水热泵技术规划建设。

4.地源热泵相关的学术交流

近年来,有关地源热泵的学术流,也是逐步升温。从地热应用、热泵技术发展和清洁能源利用等多角度对地源热泵发展和应用的会议日益增多。

1978~2005年,中国制冷学会第二专业委员会主办过12届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自20世纪90年代起,中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会主办全国暖通空调制冷学术年会上专门增设“热泵”专题交流。1994年9月6日中国能源研究会地热专业委员会在北京召开了“第四次全国地热能开发利用研讨会”。

2000年6月19~23日,国家科学技术部高新技术开发与产业化司在北京召开了“中美地源热泵技术交流会”,会议介绍了地源热泵技术、国外的应用状况和在中国的推广,会议的主题就是“提供运用地热泵技术为住宅小区或公用楼宇采暖制冷,大幅降温低运行费用的节能解决方案”。

2002年5月20日上午,国际能源机构(LEA)第七届会议在北京国际会议中心举行,这是该组织第一次在中国也是第一次在非组织成员国举行这样的会议,此次会议的目的是促进热泵技术在世界范围内特别是中国的交流和应用。居于国内行业领先地位的富尔达公司成为惟一赞助单位。

2003年3月17日,山东建筑工程学院地源热泵研究所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合在山东建筑工程学院举行“国际地源热泵新技术报告会”。

为了落实“科技奥运”、“绿色奥运”的理念,为奥运场馆建设提供可行的清洁能源建设方案,由北京工业大学和《工程建设与设计》杂志组织的体育场馆工程清洁能源建设方案研讨会于2004年7月6~8日在北京召开。此次会议邀请国内外专家就以地源热泵技术为主的体育场馆可能应用的清洁能源建设方案进行了研讨,为2008年奥运会体育场馆最终确定能源方案提供依据。北京奥组委、北京发改委、北京科委等有关单位,国内外学术界、设计界的权威以及28个奥运场馆业主代表、相关企业代表参加了会议。

2005年9月,国际地热协会第39次理事会在北京召开,出席会议的主席伦德先生和参会理事被邀请出席全国地热产业可持续发展学术研讨会。

2005年9月23日,由联合国开发计划署驻华代表处、科技部和国家环保总局共同举办的中国清洁能源行动推广会议在北京举行,来自国内40多个城市的市长、环保局长和其他代表出席了会议。会议旨在推广联合国开发计划署、科技部和国家环保总局共同设立的为期四年的名为“通过使用清洁能源和清洁能源技术减少城市空气污染的能力建设”的项目所取得的成绩和经验。

2007年1月27日,中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心成立,中心设在北京市地质矿产勘查开发局。该中心专门从事全国浅层地温能研究与推广工作。2007年1月29~30日,由国土资源部主办,北京市国土资源局、北京市地质矿产勘查开发局承办的在全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会上在北京友谊宾馆召开。来自全国400多位代表考察了示范工程,并就国内外浅层地温能资源勘查评价、开发利用情况、热泵利用现状及其发展前景、浅层地温能利用实例、政策及技术规程等进行了充分的交流,会议号召地质科技人员深入进行浅层地温能资源赋存、来源、运移规律等基础研究,为国家大规模科学合理的开发利用浅层地温能资源奠定坚实的基础。会议出版了《全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集》。

2007年12月,由中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心组织的全国浅层地温能资源开发利用高级研修班在北京召开,众多在浅层地温能资源开发利用领域的专家学者从理论和实践两方面详细介绍了浅层地温能资源从勘查评价到开发利用的理论、核心技术和实践经验,会议鼓励科学合理的开发利用浅层地温能资源,为国家节能减排目标的实现做贡献。

在增加会议交流的同时,与地源热泵相关的出版物也不断面世。1988年由中国建筑工业出版社出版了徐邦裕教授等编写的《热泵》教材。机械工业出版社1993年出版了郁永章教授主编的《热泵原理与应用》,1997年出版了蒋能照教授主编的《空气用热泵技术及应用》。1994年由华中理工大学出版社出版了郑祖义的《热泵空调系统的设计与创新》。1998年出版了郑祖义博士的《热泵技术在空调中的应用》。

2001年由中国建筑科学研究院空调所徐伟等人翻译的《地源热泵工程技术指南》一书出版,为国内地源热泵工程设计和施工人员提供了参考。《地源热泵工程技术指南》原是由美国能源部、美国国防部、加拿大自然资源等七家单位支持,美国ASHRAE学会出版的地源热泵技术专业书,全书分为原理篇、设计篇、安装篇和节能篇。内容包括:介绍地源热泵系统的分类、工作原理、系统构成、与常规系统比较;如何进行现场地质调查和实验;地热换热器、地下水换热器及地表水换热器系统的设计;输配系统和室内空调系统的设计;地源热泵系统的安装、调试和检验;地源热泵系统的节能措施和节能设计计算,并提供了土壤和岩石的特性数据、防冻剂的特性数据以及塑料管和配件的特性数据。

2004年哈尔滨工业大学马最良教授等人写作的《水环热泵空调系统设计》出版,这是一部较全面阐述水环热泵空调系统应用理论基础与实践的专著。书中首次归纳出可再生能源水环热泵空调系统的称谓,这个概念的提出,将为水环热泵系统注入新的活力,使其系统的应用更加广泛、更加合理、更加经济。因此,这种可再生能源水环热泵系统将会有很好的应用前景,对解决暖通空调的能源与环境问题将有更长远的战略意义。

这些教材、著作、译著的出版,推动了热泵空调技术在我国的普及与推广。

与此同时,国内的科技期刊上有关地源热泵技术的论文也大幅增加。《暖通空调》、《制冷与空调》等杂志都开设专题进行研讨。《工程建设与设计》杂志为此出版了地源热泵专刊,同时开展了“国内地(水)源热泵应用情况调查”,2004年第4期据调查形成的《国内地源热泵应用情况调查报告》首次全面地展现了国内地源热泵应用的情况。《建设科技》杂志对际高集团有限公司、山东富尔达空调设备有限公司等单位的地源热泵技术给予多次报道。

张新世

(中原石油勘探局勘察设计研究院)

论文摘要:本文介绍了地源热泵的概念及工作原理,随后详细地论述了地源热泵的特点,和地源热泵在我国发展的限制条件,并介绍了地源热泵在国内使用情况及发展前景,最后鲜明地指出地源热泵技术是目前对人类最友好最有效的供热供冷技术。

1 地源热泵的概念和工作原理

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(包括地下水、土壤和地表水)即可供热又可供冷的高效节能空调系统。利用逆卡诺循环,通过输入少量高品位的电能,实现低品位热能向高品位热能转移。热泵一般有蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀四部分组成。

地源热泵的工作原理是:在夏季,热泵机组将建筑物中的热量取出,转移释放到地层中;在冬季,则从地层中提取热量,向建筑物供热。通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。

2 地源热泵的特点

我们知道在地球表面以下一定深度的地温全年相对恒定,地源热泵利用浅层地热作为冷热源,这样就排除了环境因素的影响,与其它供热供冷系统相比,具有以下显著特点。

利用的是可再生能源

地源热泵在夏季吸收建筑物散发的热量并在浅层地下保存起来,一部分热量在冬季供建筑物的采暖,另一部分热量则直接散发到空气中。就全年来说,建筑物利用浅层地热的热量或冷量大体是相等的。所以说,地源热泵利用的是可再生能源。

高效节能

由于地源热泵的热源温度全年一般为10~22℃,冬季供热时,水体温度比环境温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。夏季制冷时,水体温度比环境温度低,冷却效果提高,机组效率也提高。水源热泵的制冷制热系数可达以上,与传统的空气源热泵相比,高出40%左右,其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%,与电热锅炉和电热膜供热相比,节约70%左右的电能。

环保效益显著

水源热泵运行时,需要的仅仅是水源水的热量或冷量,水质不发生任何变化,也不产生任何污染,不耗水、排烟,不产生灰尘,仅仅消耗少量的电能。

从耗电方面来说,节能就是环保。使用水源热泵导致的污染物排放,比空气源热泵减少40%,比电锅炉减少70%。虽然地源热泵也使用制冷剂,但比常规空调减少25%的冲灌量。地源热泵在工厂内整装密封完好,不会像分体空调那样安装时易产生泄漏。

一机多用

一套地源热泵就可以实现供热、供冷和生活热水供应。即用一套设备可以代替原来的锅炉加空调两套系统,所以一次性投资仅是传统供热制冷的50%~70%。特别是在夏季供冷时,可以利用热泵产生的费热,免费为用户提供生活热水。所以,地源热泵特别适用同时有供热供冷和生活热水供应的建筑。

节省土地资源

水源热泵除主机和循环水泵外,没有其它安装设备。与锅炉房相比,省去了水处理间、风机间、烟囱、煤场和渣土场,节约了土地资源。

运行稳定可靠、使用寿命长

由于地源热泵的水体温度稳定,与空气源热泵相比,免除了结霜和除霜的影响。热泵的运转部件少,基本上不需要维修,运行稳定可靠,使用寿命可达20年左右。

自动化程度高

地源热泵一般是全电脑控制,可根据外部负荷的变化,调整压缩机的工作数量,并设有压缩机超温保护、断水保护等多种保护措施,可实现无人值守。

3 地源热泵供热系统的组成

地源热泵工程一般有地源水系统,热泵机房和末端风机盘管散热系统三部分组成。根据地源换热系统的形式又分为开式环路系统和闭式环路系统。

开式环路系统是将水从水井(包括湖泊和河流)中抽出,送入热交换机组进行热交换,提取热量或冷量后的水再回灌到水井中。开式环路系统用水一般只进行简单的水处理,会引起换热器表面结垢。开式系统是目前地源热泵应用的主要形式。

闭式环路系统又分为立埋式环路系统和平埋式环路系统。它是通过埋在地下的聚乙烯管环路与土壤进行热交换。通常适合安装在别墅等场地较大的建筑物。

4 地源热泵的限制条件

地源热泵被专家们称之为目前可用的对人类最友好最有效的供热供冷形式,近几年在研究和应用上得到了迅速发展,但由于受到以下客观条件的限制,这项技术的应用尚不普遍。

宣传认识不足

地源热泵技术虽然受到热暖专家的推崇,但是要获得在工程中的普遍应用,需要各阶层领导特别是工程主管领导的认可。由于这项技术是近几年随着我国能源战略的调整才发展起来的,甚至部分热暖技术人员,也存在认识不足的现象。所以,要获得社会的认同还需要加大宣传力度。

政策力度不够

我国《节约能源法》中,对热电联产和集中供热技术鼓励和发展,而对综合能源利用率是其2倍的地源热泵技术,至今还没有鼓励发展的明确条文。

水源条件的限制

对于开式环路地源热泵系统是否有充足的水源,以及当地的地质土壤条件是否能保证尾水的回灌顺利实现是地源热泵应用的前提条件。一般来说,用于小区供暖时,建筑容积率要≤1。对于闭式系统,受当地地质条件是否适合埋管和是否有足够的场地埋管等环境条件的限制。

埋管系统换热计算理论不成熟

对于地源热泵机组和末端风机盘管散热系统目前技术已相当成熟。对开式系统,当地水利部门对水源情况也相当了解;而对埋管系统,目前土壤埋管换热计算理论还不成熟,设计落后于工程应用,这就使工程质量难以保证,并使该项技术的广泛应用受到限制。

受当地水利部门政策的限制

我国南方水源充足,而北方大部分地区水源缺乏,为保护有限的水资源,每个地方政府都制定了当地的水资源使用法规。虽然地源热泵系统并不消耗水也不污染地下水,但需要大量的水作热载体。有些地方部门对取水和回灌水进行双重收费,使地源热泵的节能效果不能够充分体现,这就限制了该项技术在这些地区的发展。

5 地源热泵的应用

国外应用情况

地源热泵在日、韩、美和中、北欧应用较为普遍。据1999年的统计,在住宅供热装置中,地源热泵所占比例,瑞士96%,奥地利38%,丹麦27%。美国1998年地源热泵系统在新建筑中占30%,且以10%的速度稳步增长。其中最著名的地源热泵工程有肯塔基州刘易斯威尔的滨水区办公大楼,服务面积×104m2,每月节省运行费用25000 美元。随着该项技术的应用发展,其组织的研究也迅速发展。据有关资料介绍,日本国研究出的高温水地源热泵,出水温度达到80~150℃,且其制热系数COP高达。

国内应用情况

天津大学热能研究所的吕灿仁教授在1954年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机组。目前多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。

国内较早生产水源热泵的厂家有清华同方人工环境设备公司和山东海洋富尔达,产品都已系列化。目前热泵机组出水温度已达65℃,制冷系数COP可达。目前国内较典型的用户有沈阳东北电力住宅小区,服务面积8×104m2;北京友谊医院服务面积×104m2,全年节约采暖和供冷运行费用约9元/m2。

中原油田钻井三公司办公楼水源热泵示范工程是我局第一个地源热泵系统。选用钻井综合工程处与清华大学联合研制生产的ZYRB240 型热泵机组2台,服务面积6000m2。该项工程的成功实施必将为地源热泵在中原油田的推广应用起到有力的推动作用。

6 地源热泵的发展前景

符合政府有关部门的要求

地源热泵高效节能,环保效益好,符合我国的能源政策和环境保护政策,热泵技术的综合能源利用率约为120%~180%。所以国家把热、电、冷联产技术作为鼓励发展的通用节能技术促进了地源热泵技术的发展。

符合业主的利益

由于地源热泵即可供热,又可供冷。一套系统可以代替原来的两套系统,投资少。且地源热泵占地少,运行成本低,管理方便,这些都符合业主的根本利益。

符合用户的利益

地源热泵供热费用燃煤集中锅炉房供热费用的一半,夏季供冷费用约为冷水机组的60%,这就减少了用户供热供冷费用的支出,符合用户的切身利益。

适用地区范围广

冷水机组只能用于夏季供冷,风冷机组只适用于长江流域的供热供冷,而地源热泵除即无可利用地下水又不能埋管的极少数地区外,适用于其它绝大多数地区。

应用范围不断扩展

地源热泵不仅在建筑采暖和供冷方面得到迅速发展,目前在化工、食品、造纸、农业、冶金、木材干燥、制药等行业中也得到了`广泛应用。据预测2000年这些行业应用地源热泵1200多台,且发展势头强劲。

综上所述,地源热泵技术以其独有的优点,近几年在国内得到迅速发展。随着我国能源结构政策的调整,我国以燃煤锅炉采暖和空气源热泵供冷的传统形式会被更加高效的地源热泵所取代。随着地源热泵技术的研究和发展,它比将成为21世纪最普遍最有效的供热供冷技术。

参考文献

[1]刘兴中.水源热泵系统介绍.2001

[2]吴展豪.地源热泵空调系统.2001

注:本文引至全国油区城镇地热开发利用经验交流会论文集,冶金工业出版社,2003

陈建平

(北京市国土资源局)

摘要:2008年北京奥运,引发了一场绿色革命,国人对改善环境保护环境的意识空前提高,并已成为一项十分重要的自觉行动。为了实现绿色奥运,北京市采取措施,大力发展清洁能源。地热是一种良好的清洁能源,本文重点对深层地热和浅层地热及其利用进行积极的探讨。

引言

北京市开发利用地热资源(温泉)历史悠久,利用地热进行采暖已经多年。1999年时,为了改善环境、支持申奥,大力改善能源结构,地热等清洁能源的利用被列入了城市能源发展规划,得到重视。在市政府地热采暖示范工程顺利进行的同时,浅层地温的利用、研究,在北京地区取得了重大进展。低温地热的梯级利用技术研究项目取得的成果,进一步扩大了地热资源利用的范围。

深层地热:指传统意义上的地热,国际规范温度大于25℃。地热有多种形态,其中地热水是集“热、矿、水”三位一体的宝贵的自然资源,是一种清洁可持续利用的能源。北京工业大学、郭庄北里、北京地质勘察技术院等地热采暖示范工程的试验成功,对改善能源结构、发展可再生能源,将产生积极的意义和影响。采暖示范项目在地热回灌与地热热泵技术的应用上,以及地热保护与梯级利用、综合利用技术方面,也具有十分重要的意义。

示范工程试点之一的崇文区郭庄北里小区,6栋居民楼数万平方米的建筑采用地热采暖,彻底解决了该小区由于历史原因造成的20多年没有供暖的问题,实现了地热采暖多级换热、全封闭循环、热泵技术应用、地热采暖尾水100%回灌的试验目标,有效保护了地热资源。项目的试验的成功,受到市政府的高度重视。

浅层地热:是低温地热能的另一种形式,它涉及从地下常温层以下至一定深度以内(北京地区约为150m以浅)的浅层地热资源,包括土壤中和地下水中的热能等,大大地拓展了地热应用的范畴。在地下恒温层以上(特别是接近地表)的土壤地层中,还包含太阳能辐射到地表所形成的热能,优点是利用中操作简单、投入较少,但这部分辐射热能受外界条件的影响较大,不很稳定,其热能利用的效果与热量储量不能与地热(包括地温)相比。

国际上热泵技术的利用发展已经数十年,国内的研究是从20世纪90年代开始的。近年来,北京地区热泵技术利用发展较快,从2000年开始到2004年,仅3年多的时间,全市热泵供暖面积已经超过500万m2。浅层地热的利用在热泵技术的发展中占有很大比例,说明了其具有的独特优势和特点。通过各种试验得出的技术和经济分析表明,它将在未来推动我国低品位能源的应用。

1 国外地热能利用的发展情况

法国

深层地热:法国本土的地热资源以≥50℃的低焓地热水为主,法国对地热的利用发展于20世纪80年代。法国以供水井和回灌斜井组成的“对井”而著称;两口地热井在地面上相距10m,但在千余米地下的距离,可达400~1000m;1998年的统计资料,巴黎仍有41个区域供暖的“对井”机房在运行,至2005年时数量略有减少。

浅层地热:对于更低温的地热能,法国使用地热热泵进行供暖和制冷。如巴黎塞那河畔的法国电视台,钻井仅几百米深,地下水温可达到23℃,被用于地热供暖系统。

德国

深层地热:德国地热利用以采暖为主,特点是:建立相对集中的大型供热站。由于热泵用电,引用了“季节特性系数”,即供热量与消耗电量之比,一般为5~7的范围;此外,全年热量输出的85%使用地热,全年热量的15%采用由石油或燃气燃烧器形成的辅助热源,主要解决峰值供暖负荷。到2002年,已有9个集中供热站,其地热井深度从1100~2400m不等,总供热量136MW。用于采暖、温室等;

浅层地热:德国广泛使用分散的浅层地热能及小型地热热泵,供采暖之用;地下换热器包括水平的热收集器、垂直的地下换热器,或地下水换热器等;据介绍,仅德国北部,就有有万根地下换热器。据报告,到1999年底止,德国全国至少安装有万台平均制热量19kW的热泵机组。由于在利用中德国多使用双U型地埋管,如以每台19kW机组配以3根深100m的地下换热器,推算1999年底之前,德国应至少有万根的地下换热器。

德国的供暖系统,习惯于使用热水/冷水供热制冷;德国的供暖水温标准是75/65℃,采用的地板采暖水温仅仅38℃。由于一般住宅夏天并不使用空调,土壤温度靠自然恢复,冬季热泵的水源侧水温常常降到0℃,负荷侧温度38℃,所以其热泵COP值也达4以上。

2 国内地热利用的发展情况

地热供暖

传统意义上的低温地热水的概念是:温度范围从25~90℃,主要来自深部地层。

20世纪70年代开始,北京地区地热采暖主要利用60℃多度地热水进行直供。由于北京地区的地热水温度多在40~60℃范围,所以当时尝试用60℃的地热水通到暖气片中,为达到供暖效果,依靠加大暖气片的片数作保证。而由于当时条件的限制(建筑结构、保温质量、供暖管道材质等),往往在最冷天时室温不够高,供暖效果经常不能保证,或者需要进行调峰处理。

随着近代建筑节能技术的发展,居住建筑供暖热指标已逐渐下降(约20W/m2左右),因此进一步降低供暖水温度,成为一种趋向和可能。由于供暖技术的进步,如采用冷热两用型的风机盘管机组,可以大大降低所要求的热源温度。实际运行的供暖水温经常在45℃左右,甚至更低。30~35℃的地板采暖供热温度,也是目前住宅或公共建筑可以接受的可行的温度。

因此,北京地区40~60℃的地热水,也将发挥重要的能源作用。地热热泵技术的发展,将会很大程度的利用35~40℃的地热采暖尾水。预计在未来能源的构成中,低温地热能的利用,会占越来越大的比重。

地热热泵

地热热泵,按水源侧能承受的工作温度和负荷侧供热制冷温度,可以分为两种类型:冷热两用型热泵、升温型热泵;

35℃,是冷热两用型热泵的可承受的水源侧最大温度;其负荷侧供回水温度,冬季50/43℃,夏季7/12℃;北京工业大学地热供暖示范工程课题组在2000年初,引进了当时北京第一台国外厂家生产的,能承受35℃地热尾水温度的冷热两用型水-水型热泵及水风型热泵进行实验;后来又在中试工程中,和大型工厂工程进一步使用,都取得了很好的效果。用热泵提升尾水温度的做法,在实际利用中具有十分广泛和积极的意义。

55℃,是升温型热泵所能承受的水源侧最大温度;升温型热泵,仅供冬季负荷侧供回水温度85/70℃,也可以为75/65℃,70/60℃以满足民用采暖的需要。

经在某工程测试的数据计算,热泵运行最低效率为~。

地热的梯级利用

不论是哪种温度的地热水,梯级利用都是一个最佳的利用方案。所谓梯级利用,就是按照用户终端需要的供热水温,从高到低排序;高能高用,温度适用,分配得当,各得其所,通过梯级利用,可有效提高地热资源利用率。

北京申办2008年奥运会成功以来,由于地质勘查钻井技术的进步,大大加强了钻井的能力与深度,北京地热水的温度有了新的提高,最高达到89℃。

当然,不论地热水提供的温度多高,供暖所需温度和用户所需要的水温,仍然是一定的。地热热泵技术的利用与设备水平的不断进步,有助于进一步提高地热资源的利用率。

地热梯级利用的实例

根据北京工业大学地热供暖示范项目组的测试和阶段总结,该校使用地热供暖的初投资,与常规集中供热区域锅炉房的价格基本相当;而运行费用,经在2002,2004年两次分别复测,总效率约在~范围内;费用低于天然气。

在北京热泵技术的应用研究与发展中,研究工作已有10多年的历史。据不完全统计,水源、地温热泵的利用发展超过一般的想像,仅在北京地区及周边,已安装的土壤源地埋管换热器约几千根以上,除一般用于小型别墅外,一些大型的工程也在尝试这种可再生能源的利用试验(初步试验的效果理想)。

3 国内浅层地热能供热的发展

技术可靠性与基础工作

在土壤源热泵系统的设计中,从土壤中吸和放的热量一定要平衡,才能保持可靠、稳定的运行,因此,逐时的负荷计算很重要。如果冬夏逐月总制热量和总制冷量不平衡,以及冬夏季峰值负荷不平衡,超过一定限度时,会出现一些问题,比如:在冬天,热泵水源侧温度达到-2~-4℃,低于设计值,这时,热泵制热量减少,结果可能不能保证供暖温度;而在夏天,由于夏季负荷过大,热量散不出去,水源侧水温升得很高,会造成热泵停机。这时,就得要考虑辅助一个冷却塔;如果用户要求只需供热,不需供冷;或要求只需供冷,不需供热;则在使用这种系统时,要有足够的补救措施。

地热供暖及各种热泵供暖系统,梯级利用的方案示意图如下:

浅层地热能:全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集

大地导热系数包括:塑料管材,回填料,土壤在内的综合的导热系数,还与现场的土壤含水量等因素有关,也只能在现场测定;研究表明,仅就土壤和岩石两类土壤材料的导热系数来说,其数量级可以由(m·℃)至(m·℃),随其密度及湿度有所不同;常遇到的土壤材料的导热系数,会相差两倍以上;如果大地导热系数相差两倍,在一定的条件下,设计管长,可以减少大约20%;同时,在提高回填材料的导热系数上,多年来国外都做了不少改进。

大地导热系数的测定,要在没有被热扰动过的土壤中现场进行。依据国际上的大地导热系数模拟装置的原理,大地导热系数模拟装置已测出多种数据;该装置由北工大地热供暖课题组,在研究工作中,自行研制、设计和施工;经过了实验检验;并且经改进后,还扩大了其功能。

合理的热泵选择

一是根据当地的地质与水文地质条件、经济能力、政策导向等因素,进行合理的选择,已采用效率高、费用可以接受的热泵方式及设备。

二是按照低的进水温度选热泵,以免制热量不够;由国外某知名的热泵厂家给出的数据表明,该热泵水源侧供水温度℃时的制热量,比14℃时的制热量,大约小一倍;并且样本上说明,不鼓励在该低温工况下运行。

三是要选能承受冬季的低温,夏季的高温的土壤源专用热泵;能承受水源侧进水温度-5℃,和43℃的热泵;不仅在自控上体现了保护温度的不同,在制冷系统上,还应该有必要的措施。

严格的施工技术

(1)要有定点专用厂家生产关键的设备与管件材料:例如,热泵主机的性能稳定,U型管的底部接头、双U型管的上部接头等,是导致水流阻力加大的主要部位。

(2)井孔的回填材料和方法:回填材料影响导热系数;要使用砂浆泵加压灌浆法,可以保证较高的导热系数。

(3)施工单位要有相应的资质,施工人员(包括电熔焊工和下管,回填工)要进行培训,并有合格证书。

(4)杜绝低劣,粗放的设计,施工工艺,才能保证效果。

长期的效果监测

根据大地导热系数的测定结果,在设计、工完成后,可以进行使用20~50年的效果模拟预测,主要是确定热泵水源侧,冬夏的最高,最低温度的逐年变化;这样就可以知道其制热量和制冷量的逐年变化;一般说,当冬夏热冷负荷基本一样时,水源侧的冬夏的最高,最低温度也还会逐年上升,这对于北方的供暖有利。

规范化管理和许可证制度

国家应制定统一标准,包括:地埋管的钻孔,设计,施工规范等。我国是一个大国,任何事情,无序发展,势必造成混乱;由于钻孔的高利润,只要买个小钻机,个体的钻孔很容易实现;据调查,有的工地,钻孔的斜度,可以与相距4~6m的临近钻孔相交汇。地下工程是隐蔽工程,如果无序进行,对于其他地下设施,势必会造成影响;

政府有关部门,应制定地热地源发展规划。北京是世界最大的城市之一,热泵技术的发展(包括土壤源和地下水源等)应在浅层地温条件调研的基础上,由有关部门提出科学的发展规划。为加强管理,应制定法规,以规范这一技术的有序发展。

对于土壤源热泵系统,可能带来的土壤环境保护问题,应有所准备;要有序钻孔,以保护一个清洁的地球。

4 北京地区深层地热、浅层地热的发展与政策

深层地热

为科学引导地热的发展,北京已经编制2006—2020年地热资源可持续利用发展规划。近年内的发展重点,一是进一步探讨为加强地热资源的科学管理,实行保护性限量开采的有关政策。市政府有关部门已经发出通知,支持地热供暖项目的发展,但要求采取回灌措施,保证将采暖弃水进行回灌;强调温泉休闲度假旅游项目的发展,按不同用途进行循环过滤、中水处理、综合利用,实现零排放的目标。二是支持延庆生态农业县的无烟城建设,提高当地的旅游品牌。例如延庆县城人口不足10万,按规划目标,总建筑面积约500万m2,当地地热埋深2000m,可打出70℃左右、日采3000m3地热水,具有发展地热供暖的地热资源条件。实现地热供暖,可为当地减少50%左右以上的燃煤锅炉。

浅层地热

浅层地热的开发利用,需要具备一定的地质和水文条件,才能取得较高的效率,达到理想的供暖/制冷效果。为加强地热资源的开发管理,规范开发中的市场行为,应该立项进行全市浅层地热资源情况和水文地质条件的调查,并在调查的基础上,划定适合于不同热泵技术发展的条件和范围,编制相关的发展规划,以便引导浅层地热能科学合理的利用。

地质环境的监测

加强对浅层地热利用的管理和规范,特别是保证水源热泵系统中地下水资源的回灌、水质检测与地质环境监测,十分重要,应引起有关部门的足够重视。

发展前景

鉴于改善能源结构和节约资源的需要,北京市为加强浅层地热资源等可再生能源的利用,提出未来几年内发展1亿m2供暖面积的目标。这一目标的提出,完全体现了北京地区发展清洁能源和节约资源的紧迫性。为实现这一目标,在市发改委的牵头下,市政府9个委办局共同研究、制定了相关的扶持政策,加强对地热与浅层地温资源利用的支持,引导地热于浅层地源热泵项目,给予一定数量的项目改造或建设资金的补助政策。预测在这一政策的促进下,北京市地热与浅层地热等可再生能源的利用会有一个快速的发展。

参考文献

[1]丁良士等.从深层到浅层地热供热/制冷看北京2008奥运场馆能源建设.2003

[2]北京市地质矿产局地热处.北京市地热资源2001—2010年可持续利用发展规划.1999

[3]陈建平.北京地热资源管理研究.2002.北京地热国际研讨会论文集,北京:北质出版社,273~283

相关百科

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