地源热泵系统环保效益分析

  1引言

 

  20世纪70年代以来，能源和环境问题日益严 重，越来越受到公众、政府关注，在我国的能源消耗当中，建筑能耗的比例达到了25%以上，其中最为突出的是建筑采暖能耗。我国单位建筑面积的采暖能耗比发达国家高出2倍以上。随着人们对生活舒适度的要求越来越高，对空调的需求和依赖也会不断提高，空调系统耗能在整个建筑能耗中所占比例也会相应的大幅上升。

 

  我国冬季采暖多以燃烧煤炭为主，夏季以使用空调为主。冬季煤炭燃烧排放的烟尘中有许多无法去除的超细颗粒，是PM2.5细颗粒的主要来源，而燃烧排放的二氧化硫和氮氧化物等气体，是大气污染物的主要污染物。 从节能减排、绿色环保、可持续发展的角度来看，以清洁、可再生的地热源为能源的地源热泵这一绿色技术逐渐为人们关注，近年来在国内得到了较快的应用和发展。

 

  2 地源热泵的节能机理与特点

 

  2.1 定义及节能机理 地源热泵系统是一种通过浅层土壤进行热交换 的高效节能、无污染的，既可供暖又可制冷，并可提供生活用水的空气调节系统。一般而言，在未受干扰时较深的地层温度常年保持基本恒定不变，夏季时的温度低于室外温度，冬季时温度又远高于室外温度。地源热泵技术就是通过消耗少量高品位的电能，夏天时通过将室内的热量转移到低位热源中来实现制冷降温的目的，同时在大地中存储了热量以供冬季使用；反之，冬天时把低位热源中的热量转移到需要升温或供热的地方，以达到升温、采暖的目的，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量。在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。 地源热泵系统的节能机理在于系统只需消耗1kW的能量，用户即可获得4kW以上的热量或冷量，因此节能效果显著。

 

  2.2 系统优势

 

  （1）节能、运行费用低。由于土壤全年的温度波动小，冬季比环境温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和冷源。地源热泵系统所具有的这种温度特性使其比传统空调系统运行效率要高40%。另外，土壤温度较恒定的特性使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉———制冷剂系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

 

  （2）环保、洁净。地源热泵系统除了高效节能外，还不向环境排放废气、废水、废渣，减轻了城镇的大气污染。地源热泵的污染物排放量比电供暖减少70%以上，地源热泵系统供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔噪音及霉菌环境，从而达到了绿色环保的要求。

 

  （3）可再生。从能量转换角度来说，地源热泵系统是利用浅层岩土体作为蓄热体并利用其中的能量，这些能量主要来源于太阳能和地热能，太阳能和地热能均属可再生能源，因此地源热泵技术又是一种可再生能源。

 

  （4）一机多用。地源热泵系统可供热、制冷，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉和空调两套装置。 3地源热泵系统案例环保效益分析 沈阳某办公区采用地源热泵系统为园区供暖、制 冷，园区需要的冷负荷为5400kW，热负荷为3500kW。本文以该办公区为例，分析地源热泵系统环保效益。3.1冬季供暖 冬季供暖时间为5个月，按照传统的供暖方式，达到供暖要求需要约1935t标准煤。 采用地源热泵系统供暖方式后，园区实际运行状态为冬季白天上班时间为8h，地源热泵系统启动时间为4h，耗电量为1360kW·h，冬季夜间采用低温运行状态，耗电量为560kW·h。 供暖需要耗能1089600kW·h。据国家统计局数据显示，每千瓦时电折0.404kg标准煤。消耗标准煤的数量为440198.4kg，即440t。

 

  冬季供暖期节省标准煤约1495t。3.2夏季制冷 夏天地下土壤温度一般为9.6℃，经过板式换热器后，供水温度为14℃，回水温度为17℃。在此温度基础上，不使用地源热泵机组，只使用水泵循环就可以满足要求。

 

  园区夏季冷负荷为5400kW，冷却、冷冻水泵合计每小时耗电量为500kW·h。 一般空调器的COP为3.19，按照园区冷负荷为 5400kW计算，每小时需要用电1692kW·h。 由此可见，园区每小时省电1192kW·h。夏季制冷90d，每天制冷8h，整个夏季共节省电能858240kW·h，折合成标准煤为346.7t。 园区冬季供暖、夏季制冷总共节约标准煤1841.7t。1kg标准煤燃烧会产生2.66kg二氧化碳，0.015kg二氧化硫［2］。园区使用地源热泵供暖、制冷比传统方式全年会减少排放二氧化碳4898.9t，二氧化硫27.6t。

 

  4结语

 

  在我国全面建设资源节约型、环境友好型的社会进程中，低碳、绿色、环保的理念日渐深入人心，地 源热泵这一集节能、 环保为一体的新技术，将越来越受到人们的重视。这一技术的使用不仅节约了大量的资源，而且有效地减少了二氧化碳、二氧化硫以及 粉尘的排放，有效控制了PM10及PM2.5的产生， 减少雾霾天气的产生，将带来一定的环保效益，有利于我们创造良好的生活环境。