地表水源热泵的效益分析.doc

地表水源热泵的效益分析 地表水源热泵技术作为一种可再生能源利用技术，具有高效节能、环保等优点。 一、地表水源热泵的特点 1．1地表水源热泵和其它形式热泵的比较 使用地表水作为热泵的冷热源有其自己的特点，它的适用性，可获取性，温度稳定性等特点同其它冷热源相比均有不同，美国暖通空调工程师协会对空调冷热源特点作了比较和评价，参见表1。 中国建筑节能2007年度发展报告中对不同水源热泵的水体特性作了介绍。选择水源热泵的冷热源时应该综合考虑。参见表2。 表1空调冷热源特点 二、地表水源热泵的能源效益 (1)和空气相比，水的热容量大，是比较理想的传热介质。使用地表水源热泵的时候，传递一定的热量所需要的水量比较小，换热器的尺寸可以缩小。所以，如果可以比较容易地取得大量温度比较稳定的水，水作为热源是比较理想的。 (2)地表水的温度是来自于地球表面所吸收的太阳能，理论上地表水体中的热量是取之不竭的，地表水源热泵技术是一种清洁的可再生能源技术。 (3)地表水体的温度比空气稳定，可以提高机组的效率。因为水的热容大，所以地表水体的温度变化一般比气温变化慢，夏季温度比空气低，冬季温度比空气高。据估算，夏季空调工况下每降低冷却水进水 l℃大约能提高机组3％的效率。据美国环保署(EPA)估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30％～40％的供热制冷空调的运行费用。 (4)冬季供暖时，同锅炉相比，没有污染排放，减轻了环境压力。在使用燃料锅炉时，锅炉只能将燃料中部分热能转化成热能供给用户， 同时排出污染物。使用电锅炉的时候，虽然电能可以完全转化为热能，但是将高位能直接转化成低位能进行利用是不合理的，损失了能量的 品位。而据资料显示，地表水源热泵的制热效率可达3．5～4．4，同电锅炉相比，消耗相同的电能情况下，产生了更多热能，同电供暖相比，可以节约70％的能耗。 (5)可以实现供热、供冷、供热水同时进行，最大限度地利用了能量，提高了能源的利用率。 (6)长途取水经济性。夏季工况依靠水的显热来带走热量，取水量大，如果取水点距离用水设备过远，则不经济。因为水源往往低于地面，而且取水点一般在水下，把水送到机组要克服从取水点到机组的扬程以及阻力，所以同样的水量条件下相比传统冷却塔系统，冷却水泵的功率能耗要大幅度增加。如果水量巨大，取水点距离机组过远，可以采用低于取水点的地下机房，这样水泵就只需要克服管路和设备的阻力，但是这样必然会带来初投资的大幅度上升。此外，热泵所产生的热水和冷水循环温差都不会太高，这样会带来循环水量的上升。综合上面两部分泵的能耗，有可能超过热泵机组能耗的40％，这样综合系统性能COP就从5．5下降到4以下。因此，设计的时候必须特别注意水泵的能耗，避免水泵能耗过高使系统失去节能的优越性。 (7)取水点不在建筑物附近的时候，业主需要承担管线以及水泵站的保养维护。在后期管理上所面临的问题可能阻碍地表水源热泵的应用。热泵从其原理分析，采用热泵是节约能源、提高能源利用率的重要手段，也是当前我国重点推广的节能措施之一。 二、地表水源热泵的环境效益 我国拥有丰富的地表水资源，将这些水源作为热泵的低位冷热源而加以利用，为建筑物供暖空调，将为我国带来巨大的能源、经济与环境效益。据统计的102个城市而言，年节省运行费用270．7亿元，冬季节省燃煤约0．38亿t，夏季节电45．3亿kwh，减少co2排放约1。6亿t，减少so2排放约170万t。 2．1 缓解城市热岛效应 夏季空气源空调系统的冷凝热通过空气直接排人大气，这是城市产生热岛效应的主要原因之一。地表水源热泵在夏季运行过程中，地表水作为热泵系统的冷源与热泵机组进行热交换，水温升高约5qC后再进入环境水体。由于水的热容量比空气大得多，若将相同的热量分别排放到水中和空气中，水温的变化会比室外气温的变化更为缓和，所引起的室外温升的差异会很大。因此，水体对温度有很大的调节功能。与传统空气源空调系统相比，利用地表水源热泵系统必然会缓解城市热岛效应。 2．2 破坏水体生态环境 地表水源热泵利用地表水作为冷热源，在规模化应用过程中会有大量的冷量和热量排入地表水体中。尽管水体流动会产生扰动，但排热(冷)还是可能对特定区域的水体温度场分布产生影响，进而对水环境造成一定的污染。例如水温升高，会降低水中的溶解氧含量，加速有机污染物的分解，增大耗氧量；水温的升高会使水体中某些毒物的毒性提高，加速某些细菌的繁殖，助长水草丛生、厌气发酵、散发恶臭 J。这对鱼类的影响很大，甚至会引起鱼类的死亡。 2.3解决方案 目前有关地表水源热泵的应用对环境影响方面公开发表的研究成果很少，所制定的相关政策更是少之又少。国内外海洋环境学家从2O世纪4O年代开始就有关电厂温排水对附近水域的影响做过很多的调查和研究 ，所以相关的研究方法和成