【正文】 XX 廣播電視大學 畢業(yè)論文（設計） 題 目 地源熱泵在建筑中的應用、經濟性比對及發(fā)展?jié)摿? 姓 名 教育層次 本 科 學 號 省級電大 專 業(yè) 土木工程 市級電大 指導老師 教 學 點 地源熱泵在建筑中的應用、經濟性比對及發(fā)展?jié)摿? 內容摘要 針對當前建筑供熱策略應用不徹底的現(xiàn)狀，本文對地源熱泵、空氣源熱泵等低 碳建筑策略在建筑中的應用，以及熱泵的合理應用對建筑低碳減排的效果，明確了其優(yōu)缺點及合理選擇的必要性。通過本文的闡述與研究，著重研究地源熱泵策略在建筑中的應用及經濟性問題，以期對地源熱泵的實施發(fā)展有一定的推動作用。 關鍵詞 ： 低碳建筑，熱泵，經濟性，應用潛力 正文： 隨著社會的發(fā)展和能源利用的加劇，能源問題日益突出，提高能源的利用效率，減少能源的消耗是最直接的低碳減排方法。建筑能耗在社會總能耗中的比重越來越高。建筑能耗的最大特點就是采暖和空調的能耗的巨大 ,采暖和空調的能 耗約占建筑總能耗的 55%。 地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源進行供熱、供冷的新型空調 系統(tǒng) 。由于其熱源溫度比較高，全年穩(wěn)定，不隨外界環(huán)境溫度的變化而變化，所以不管是冬季供暖，還是夏季制冷，地源熱泵的 COP 都要比其他熱源形式的熱泵高出許多。目前地源熱泵在許多國家已經得到普遍的應用。我國一些城市已建立了地源熱泵示范工程，但是推廣還存在一定的難度 ，人們對 地源熱泵的經濟性如何還缺乏了解，所以對地源熱泵進行技術經濟分析以及各種方案的比較很有必要。 地源熱泵的涵義 地源熱泵顧名思義便是以地下熱源為冷熱源的供熱系統(tǒng)， 地源熱泵不僅應用地下熱源，還是用水體的熱量，稱為水源熱泵，熱泵采用的冷熱源的種類不同，熱泵的性質也不同。 地源熱泵系統(tǒng)。 只要是以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統(tǒng)、建筑物內系統(tǒng)組成的供熱空調系統(tǒng)，統(tǒng)稱為地源熱泵系統(tǒng)。 地源熱泵工作原理 。 地源熱泵則是利用水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內采暖，此時地能為“熱源”。 表 傳統(tǒng)深層地熱與淺層地熱 傳統(tǒng)深層地熱 淺 層地熱 相同點 資源性質 可再生資源 可再生資源 介質 地下水 土壤、砂石、地下水 作用 節(jié)能環(huán)保，釋放二氧化碳少 蘊藏條件 地下土壤、巖石中 地下土壤、巖石中 地源熱泵系統(tǒng)也存在一定的缺點： 1）采用地下水作為系統(tǒng)的冷熱源，地下水利用后回灌不好會造成地基下沉，操作不當可能污染地下水。 2）地源熱泵的熱交換是在地下進行的，熱泵技術適用于容積率較低的建筑類型。不同類型的地源熱泵能量來源不同，也有各自特殊的要求。 3）地源熱泵中央空調的初投資比一般中央空調高許多，一般高出百分之四十左右，土壤源熱泵系 統(tǒng)每平方米的初投資為 400500 元，地下水源熱泵每平方米的初投資為 300400 元，海水源熱泵的初投資更高。 地源熱泵系統(tǒng)效益分析 地源熱泵供熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)的供暖方式相比，社會效益和環(huán)境效益使可容忽 視的，經濟效益也是可觀的。地源熱泵系統(tǒng)主要將自然界的低溫變?yōu)楦邷兀捎每稍偕裳h(huán)使用的熱源，減少了對環(huán)境的污染。能夠大大改善城市的空氣質量，減輕溫室效應，保護環(huán)境。 表 水源熱泵中央空調與其它中央空調冷熱源的技術特點對比 方式 設備壽命 占地面積 驅動方式 耗水量 環(huán)保特點 溴化鋰 吸收式 直燃機 10 年 冷卻塔占用屋頂面積，機房占地面積大，需要一定的安全間距 燃油或燃 氣，能源 利用系數(shù) 為 80% 冷卻水量的 2%是冬季供熱的排污補水 有一定的噪音和水霉菌污染，有燃燒污染 水冷機+ 電鍋爐 冷水機 組 20 年 電鍋爐 15 年 冷卻塔占用屋頂面積，電負荷大，須設冷凍站和鍋爐房 電能利用 系數(shù)約為 冷卻水量的 2%是冬季鍋爐的排污補水 夏季有一定的噪音和水霉菌污染，無燃燒污染 水源熱 泵 20 年 機房占地面積 小，可設在地下 室 電能利用 系數(shù)約為 只利用地下水源的 熱量，采用回灌技術，不消耗水資源 噪音低，無水源污無燃燒污染 地源熱泵的應用潛力分析 我國淺層地能的資源利用潛力巨大。 低溫能量在近百米深度范圍內每年可采集的能量是目前我國發(fā)電裝機容量的 15000 倍。北京地下水可提供的能源折合標準煤約 224 萬噸，相當于每年全部供暖能源 1100 萬噸標準煤的 20%，地源熱泵應用的節(jié)能減排效果是非常顯著的。我國淺層地能的資源量如表 所示。地下水中的低品位熱能對建筑物節(jié)能效果明顯， 5℃溫差的地下水，經熱泵技術提升后供暖 表 我國淺層地能的資源量 下面是可源中央空調系統(tǒng)的衛(wèi)生熱水運行費用和空調運行電費分別如表、表 所示 表 熱水運行費用 表 空調運行電費 水源熱泵系統(tǒng)與其他常用供暖制冷方式的運行費用的比較見表 。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，水源熱泵是經濟的低碳建筑策略。隨著技術的改進和應用的日益廣泛，無論當?shù)貧夂蛉绾?，地源熱泵都得到了廣泛的應用 表 水源熱泵與其它供暖方式運行費用比較表 另外，隨著環(huán)境問題的惡化，傳統(tǒng)以燃煤為基礎的供暖模式不能適應社會可持續(xù)發(fā)展的要求?？諝庠礋岜玫膽秒m然受到氣候條件的 約束，但以其獨特的優(yōu)點應用比較廣泛。 傳統(tǒng)的空氣源熱泵存在一定的缺點，采用一定的方法可以提高其性能，例如采用輔助加熱器、變頻技術、復疊式蒸汽壓縮的熱泵系統(tǒng)。采用變頻技術可以保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，但是經濟性問題卻不能很好的解決。噪聲的增加、變頻器價格問題成為方案推廣的主要障礙。為解決制冷劑循環(huán)量不足和壓縮問題，可以采用輔助加熱器提高機組的蒸發(fā)溫度的方法，改善機組運行環(huán)境。 地源熱泵技術的經濟性對比研究 太陽能、風能是最常見的可再生能源，大地也是巨大的蓄熱體，地下溫度基本常年保持穩(wěn)定，年變化量非常小。在冬季 室外氣溫比較低的情況下，地熱溫度高于建筑室內溫度，地熱可以作為熱源供建筑使用。夏天地下溫度低，可以為建筑降溫。我國地熱資源極其豐富，全國已發(fā)現(xiàn)地熱點 3200 多處。傳統(tǒng)的分體式懸掛空調夏冬兩季平均耗電量約為 1780W/h，而地源熱泵的耗電量僅為 650W/h，節(jié)約了一半多的電能。地熱的應用擁有廣泛的前景。 地源熱泵系統(tǒng)簡單 ,所需的動力也無須特殊要求，比較容易大范圍實施。地源熱泵系統(tǒng)占地面積小 ,水池深度較淺 ,集供熱和制冷于一體 ,蓄熱能力強 ,與周圍土壤的換熱面積大 ,效率比較高。 地源熱泵系統(tǒng)主要利用自然 界的低溫變?yōu)楦邷?，采用可再生可循環(huán)使用的熱源，減少了對環(huán)境的污染。地源熱泵比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)運行更加可靠穩(wěn)定，運行效率高 ,節(jié)能效果明顯。地源熱泵系統(tǒng)要比燃料鍋爐節(jié)省一半的能量 ,比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二的電能 ,運行費用也只有普通中央空調的 50%～ 60％。地源熱泵供熱 100kJ 的情況下燃煤電廠所需的燃煤熱量為 75 kJ。使用燃油鍋爐則需要熱量 125kJ,燃煤鍋爐提供 100kJ 制取熱水的成本。 電熱水器每年耗電折合標準煤約 2630 萬噸。如果 10%的電熱水器被熱泵熱水器代替，那么每年可節(jié)約電能折合標準煤約 129 萬噸。國內空氣源熱泵沒有引起足夠的重視，在推廣方面存在一定的困難。 附 每立方米熱水成本比較 實際建筑設計實例 : 下面是一個商業(yè)綜合體的地源熱泵空調系統(tǒng)的設計 某超高層商業(yè)綜合體全套暖通設計施工圖紙（含地源熱泵空調系統(tǒng)）；工程總建筑面積地 ，地下 ，共四十一層 (地下二層、地上三十九層 )，建筑高度為 ；地下層為車庫、餐廳、冷凍機房、鍋爐房等設施用房；地上層包含五星級酒店、酒店式公寓、配套商業(yè)以及辦公用房等。暖通系統(tǒng)包含常規(guī)冷水機組加鍋爐系統(tǒng)及地源水 環(huán)熱泵系統(tǒng)。 設計內容： 1）本工程空調、通風及防排煙系統(tǒng)設計； 2）本工程酒店式公寓地源水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)； 3）地源熱泵地埋管換熱系統(tǒng)方案設計； 4）冷凍機房、鍋爐房設計及自控系統(tǒng)設計。 本設計 地源熱泵一機兩用，既供暖又供冷。共三種驅動源分別為：電動機、柴油機、燃氣機；輔助熱源分別為：電鍋爐、油鍋