地源热泵技术与经济性分析
地源热泵、冰蓄冷综合应用的经济性分析方案说明

浅析地源热泵、冰蓄冷综合应用的经济性摘要:建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋向,也是当代建筑科学技术的一个新的生长点。
由于建筑能源的消耗占总能源消耗的60%以上,因此,在建筑节能中,冰蓄冷、地源热泵等节能技术的应用有着重要的影响力,同时有利于优化传统的空调冷热源型式,促进节能减排。
本文以省图书馆项目为例,浅析地源热泵与冰蓄冷技术综合运用的可行性方案和经济性分析。
关键字:公共建筑节能冰蓄冷地源热泵经济效益目前国建筑能耗占能源消耗总量的比重很大,而大型公共建筑中空调能耗约占整个建筑总能耗的40~60%;在空调系统中,能耗最大的部分集中在冷热源系统,因此,采取节能的冷热源技术对于降低大型公共建筑的总能耗具有显著效果。
冰蓄冷、地源热泵作为目前较为先进的节能技术,已经得到了广泛的应用,本文以某项目为例对其采用冰蓄冷和地源热泵空调系统方案与采用常规空调系统方案进行比较,分析综合采用冰蓄冷和地源热泵技术的经济性。
1、可再生能源利用技术——地源热泵土壤源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。
地表浅层土壤的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是热泵很好的供热热源和供冷冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高,供热时比燃油锅炉节省70%以上的能源;制冷时比普通空调节能40%~50%。
2、移峰填谷——冰蓄冷系统冰蓄冷空调系统即在夜间用电低谷期采用电制冷机制冷,将制得冷量以冰的形式储存起来;在白天电价高峰期将冰融化释放冷量,用以部分或全部满足供冷需求。
蓄冰系统具有巨大的社会效益:蓄冰系统能够转移电力高峰用电量,平衡电网峰谷差,缓解供电压力,同时,也具有良好的经济效益,节省运行费用。
一、工程概况本项目位于省,建筑主体为图书馆,总建筑面积约10万㎡。
冬夏季冷负荷指标为130W/㎡,夏季空调冷负荷为13000KW,冬季热负荷指标为90W/㎡,冬季空调热负荷为5200KW。
地源热泵的工作原理及技术经济性分析

地源热泵的工作原理及技术经济性分析一、什么是地源热泵地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包含地下水、土壤或者地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。
地能分别在冬季作为热泵供暖的热源与夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地能中去。
热泵机组的能量流淌是利用其所消耗的能量(如电能)将吸取的全部热能(即电能+汲取的热能)一起排输至高温热源。
而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态,从而达到汲取低温热源中热能的作用。
请参见能流图所示。
通常地源热泵消耗1kW的能量,用户能够得到5kW以上的热量或者4kW以上冷量,因此我们将其称之节能型空调系统。
与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或者70~90%的燃料内能为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节约三分之二以上的电能,比燃料锅炉节约二分之一以上的能量;由于地源热泵的热源温度全年较为稳固,通常为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60% 。
因此,近十几年来,特别是近五年来,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的进展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,能够估计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热与供冷空调技术。
二、地源热泵国内外进展近况地源热泵的历史能够追朔到1912年瑞士的一个专利,欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。
它以河水低温热源,向市政厅供热,输出的热水温度可达60o C。
在冬季使用热泵作为采暖需要,在夏季也能用来制冷。
1973年能源危机的推动,使热泵的进展形成了一个高潮。
目前,欧洲的热泵理论与技术均已高度发达,这种“一举两得”同时环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。
关于地源热泵系统的经济分析

,
己 受 到 各 国 政 府 和 社 会 各 界 的 高 度 重 视 。 在 中
国 , 作 为 主 要 能 源 ,煤 炭 在 我 国 能 源 体 系 中 占 主 煤 导 地 位 , 期 以 来 , 炭 在 我 国 能 源 生 产 结 构 、 费 长 煤 消
结 构 中一 直 占有 绝 对 主 导 地 位 , 管 近 年 来 , 例 略 尽 比 有下降 , 仍 保 持 在 6 9 但 5 6以 上 , 再 次 呈 现 出 上 升 并 的迹 象 。随 着 传 统 能 源 的 逐 步 耗 尽 , 的 能 源 形 式 新 开始 逐渐崛起 。地 热能 这种 可再 生 的 清洁 能 源 , 以
( r u d h a x h n e ) 以 利 用 地 下 水 为 冷 热 源 的 go n et ca g r ; e 地 下 水 热 泵 系 统 ( r u d wae etp mp ) 以 利 用 g o n trh a u s ; 地 表 水 为 冷 热 源 的 地 表 水 热 泵 系 统 ( u fc s rae— wae tr h a u s 。 这 样 的 分 类 在 国 内 的 暖 通 空 调 界 已 e tp mp ) 经 达 到 了共 识 。本 文 主要 讨 论 第 一 种 。
其 储 量 大 、 用 方 便 、 环 境 危 害 极 小 等 优 点 , 步 利 对 逐
种 有 效 地 利 用 能 源 的 方 式 。 地 源 热 泵 ( ru d go n
s u c etp m p , IP) 统 包 括 三 种 不 同 的 系 o reh a u s GS- 系 I 统 : 利 用 土 壤 作 为 冷 热 源 的 土 壤 源 热 泵 , 有 资 料 以 也 文 献 成 为 地 下 耦 合 热 泵 系 统 ( r u d—c u ld h a go n o pe e t p mp s se )或 者 叫 地 下 热 交 换 器 热 泵 系 统 u y tms
采用VDI-2067标准的地源热泵方案经济性分析

中通 常 以 静态 评价 指 标( 如静 态投 资 回收 期 ) 不 同专 业 方 向 的 工 程 师 、 自然 科 学 家 及 新 年 值 最 小 的 方 案 为 最 优 。
是 来 进 行 , 而 资 金的 时 间价 值 却 无法 从 中得 兴 的 电 脑 工 程 师 , 公 益 性 的 工 程 师 和 科 然
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Sci nce e an d Tec hno o I ovaton l gy nn i He al r d
经 济 研 究
采 用 VD - 0 7标 准的 地源 热 泵方 案经济 性 分析 2 6 I
周 宴 平 ( 设能建 筑 咨询 ( 上海 ) 限公 司 上 海 2 0 9 有 0 0 2) 摘 要: 本文利 用德 I  ̄VDI 06 动态经济分析 计算标准 , -2 7 结合一个 实际案例 , 比较分析 了地埋管地 源热泵 和地 下水地 源热泵 系统的 经济 性。 结果 表 明, VDI 67标准在建 筑设备 方案的 动态经济分 析比较 方面是一 种有 力的工具 。 一2 0 关 键 词 : 态 经 济 分 析 VD -2 6 标 准 地 埋 管地 源 热 泵 地 下 水 地 源 热 泵 动 I 07 中 图分类 号 : THa 8 文献 标 识码 :A 文章编 号 ; 6 4 0 8 2 1 )3 e-o 9 -9 l 7 - 9 X( 0 2 0 () 1 7 2
泵 技 术 经 济性 的 了 解 , 辅 助 工 程 决 策 。 并 目 前 这 种 分 析 比 较 尚未 见诸 于 文 献 。
算 , 借 助 费用 年 值( n u t ) 则 a n iy 的概 念 , 于 用
评 估建 筑 设 备在 全寿 命周 期 内 的动 态 经济
地源热泵可行性报告

地源热泵可行性报告地源热泵是一种应用广泛的热泵系统,可以将地下的温度差异转化为可用的能量。
它是一种高效节能、环保的取暖和制冷解决方案,因此在近年来越来越受到人们的重视。
本文将从经济、技术和环保角度探讨地源热泵的可行性,并为未来的决策提供一些参考。
一、经济角度地源热泵可以在减少能源消耗的同时为我们带来经济效益。
首先,它可以实现低成本供能,因为地下的温度非常稳定,并且比空气更容易传递热量。
其次,它降低了能源成本,可以实现与空调直接使用相比更高的能效比。
此外,该系统可以利用可再生能源取代传统的电能或燃料,大大降低能源价格波动的风险。
因此,在经济实力较为雄厚的城市和乡村地区,地源热泵已经成为一种切实可行的节能方法。
二、技术角度地源热泵的可行性不仅是基于成本和效益考虑的,也与其技术可行性紧密相关。
技术上,该系统是基于空气-水或水-水热泵技术的,其基本原理是通过循环介质将地下储存的低温热能,转移至室内空气或水系统中。
该系统需要先进行地下水井的开凿或者地下水井的深孔,以获取地下水温度的高低不同,再建立管道将温度传输至能量转移装置。
该系统相比传统的空调和暖气系统,有以下优势:不仅可以实现空气和水的自然供应,而且可以大大缩短热泵系统的生命周期和维护成本。
三、环保角度对于环保问题,地源热泵的可持续性是非常重要的。
由于它利用了地下储存的能量,不需要额外的化石燃料,因此能够显著降低排放量。
同时,该系统使用了低温热能,相对传统的取暖和制冷方式显著降低了能源的需求。
这对于减少地球气温变化和减低碳排放都具有重要意义。
此外,地源热泵的运行过程中会产生一定的噪音,对于此问题可以采用适当的措施进行处理。
结论:综合分析可知,地源热泵在经济、技术和环保方面都有着优越的表现。
政府可以通过投资项目,大力支持地源热泵系统的应用。
对于企业,应当认真负责地评估其现有能源利用和成本分析,以确定是否采用该系统。
地源热泵系统也应该在设计和实施时根据实际情况进行优化,例如根据建筑面积、机房布局和采用什么类型的土壤,来调整设备的容量和运行效率。
某工业园区水蓄能式地源热泵工程案例经济分析

热泵技术 为 建 筑 物 供 暖、制 冷 和 提 供 生 活
理念。 地源热泵空调系 统 是 一 种 既 能 供 暖
浅层地( 热) 能 作 为 可 再 生 能 源,通 过
热 水 ,可 减 少 传 统 化 石 燃 料 的 消 耗 , 有 利 于
调整能 源 利 用 结 构,实 现 节 能 低 碳
— 106 —
台
120
额定冷量:25. 1 kW,额定热量:27. 4 kW,额 定 风 量:2 000
台
6
台
300
5 ℃ / 11 ℃ ,H 型高效精密布水装置,镀锌钢管材质
1 480 kg,运行重量:3 130 kg
6 000 m 3 / h,功率:0. 9 kW
m 3 / h,功率:0. 55 kW,带初效过滤网,带电控箱
制冷量:3 640 W,制热量:5 820 W
制冷量:22. 3 kW,制热量:42. 4 kW
台
备注
20
区域供热 2021. 3 期
求( 冷、热、生 活 热 水) 及 峰 谷 电 价 政 策 ( 执 行
表 3 地源热泵与水冷机组 +燃气锅炉
峰谷平电价) ,园区空调系统设计采用水 蓄 能
式地源热 泵 系 统, 夏 季 地 源 热 泵 联 合 水 蓄 冷
kW;1 台 全 热 回 收 型 地 源 热 泵 机 组 型 号 为
30XW0502,制冷量 495 kW, 制 热 量 555 kW。
其他设备选型见表 2。
2. 4 水蓄能系统
考虑项目 浅 层 地 热 能 资 源 条 件、 空 调 需
— 107 —
区域供热 2021. 3 期
图 1 地源热泵水蓄冷( 热) 原理图
三、地源热泵技术的经济分析.doc

三、地源热泵技术的经济分析(一)、地源热泵的特点1、技术性:高效节能全年土壤温度(5m以下一般是16-24 ℃)相对稳定,夏季土壤中的温度低于对应气候条件下空气温度,冬季土壤温度高于空气温度,理论上讲,降低夏季冷凝温度和冬季提高蒸发温度都可提高循环效率,达到节能的效果,土壤对地面空气温度波动有衰减和延迟,在耗电量相同的条件下,分别提高夏季供冷量或冬季的供热量,能效比EER:3.9-6,即夏季投入1KW电能可得3.9-6KW热能,性能系数COP=2.65-5即冬季投入1KW电能,可得到3.0-5KW左右的热能;并且地埋管热交换器不需要除霜,减少了结霜和除霜的能耗,没有空气源热泵除霜时吹冷风感.2、技术性:性能稳定地下温度稳定:地下的平均温度基本稳定在16度到22度之间,不受室外环境空气变化温度影响—主机制冷热稳定,不会出现空气源热泵越是在需要空调的情况下越不好—如冬天温度越低越需要,这时候制热效果越差;夏天高温时候越需要制冷,制冷效果越差;夏季冷凝温度升高1℃或冬季蒸发温度下降1℃电耗约增加1-1.5%;空气源热泵标准状况:制冷:35℃DB,制热:7℃DB,6℃WB ,铜管长:5米;当室外温度0℃只有标况85%左右;-5℃:标况65%或开始采用辅助电加热;-10℃:标况50%,此时多数热泵已经停机采用辅助电加热;室外温度40℃,只有标况的85-90%.3、能耗低、初投资低、投资回报高地源热泵系统作为楼宇空调系统,其运行费用可大大降低。
用地源热泵系统供暖或制冷时,根据不同的地域、气候、资源、环境,运行费用可比传统中央空调系统降低25%-50%;可供暖、空调,还可在春夏秋采用热回收免费供生活热水做到冷暖热水三合为一;一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统,减少设备初投资;地源热泵系统初投资增量回收期约2.5-8年不等。
4、可再生能源利用技术地表土壤和水体,收集了47%的太阳辐射能量,比人类每年利用能量的500倍还多。
地源热泵空调系统在工程应用中的技术经济分析

表 2三种 空 调 系统 比对 分析 表
类型 项目 地源热泵系统 空气源中央空调系统 V R V变频多联系统
在商务办公楼内安装空调系统成为必然 , 而空调系统 的多样性 , 也成为开发 商 在选 择 时 , 所 必须 面 临的 问题 。 对 于开发 商来 说 , 在选 择空 调 系统 即要 经济 但 也要 满 足适 用 的要 求 , 特 别是 我 国越来 越 重视 环保 、 节 能 的大 环境 下 , 如何 选 择合 适 的 空调 系统 成 为了开 发商 需 要解 决 的重要 问题 之一 。 本 文 通 过工 程 实例 介 绍 在选 择 空 调 系统 的 过 程 中通 过 技术 比对 和 经 济 比较 等方 法选 择适 合 自身 工程 的 空调 系统 。
泵空调 系 统 的技 术经济 分 析 , 说 明地 源热 泵 空调 系统 的 可行 性及 适用 性 。
关 键词 : 地 源热 泵 可行 性 技 术经 济
Ab s t r a c t :On u s i n g r e n e wa b l e e n e r g y s o u r c e t e c h n o l o g i e s o f e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n a n d e n e r y g c o n s e r v a t i o n e t c , t h e a p p l i c a t i o n o f g r o u n d s o u r c e h e a t p u mp a i r c o n d i t i o n s y s t e m t a k e s mo r e a n d mo r e a t t e n t i o n b y s o c i e t y .T h e s t a t e a nd l o c a l g o v e r n me n t t a k e s e f f e c t i v e p o l i c y a n d e n c o u r a g e a p p l i c a t i o n f o g r o u n d s o u r c e h e a t p u mp s y s t e m i n e n g i n e e r i n g .T h e e f ic f i e n c y o f e n e r y g s a v i n g ,e n v i r o n me n t l a p r o t e c t i o n g ra d u a l l Y r e c o g n i z e d b y p e o p l e .T h i s a r t i c l e i l l u s t r a t e s t h e f e a s i b i l i t y a n d a p p l i c a b i l i t y o f g r o u n d s o u r c e h e a t p u mp a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m t h r o u g h t h e Ni n g b o a r e a o f a c o mme r c i l a o f i f c e b u i l d i n g wi t h g r o u n d s o u r c e h e a t p u mp a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m f o t e c h n i c a l e c o n o mi c a n a l y s i s .
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土壤源热泵空调的经济性分析
3.维护和维修费用 : + 不同的建筑物形式,其地源热泵的维护维修费用也不同: + 在所调查的建筑物形式中: + 学校类建筑的维护维修费用最低 + 办公类建筑最高 + 住宅公寓类建筑介于以上两者之间
施工参考图片
施工参考图片
施工参考图片
地源热泵运行基本原理
室外
墙体 钻井 埋地换热器
空气 膨胀阀
室内
风机 冷凝器/蒸发器
可逆阀 压缩机 冷凝器/蒸发器 液体循环泵
土壤
地源热泵的几种形式
地源热泵与普通空调比较
地源热泵系统图
空
调
末
端
膨
胀
阀
冷凝器 回热器 蒸发器
水泵
水泵 压 缩 机
U型埋管
地源热泵的特点
➢ 可再生能源利用技术 ➢ 经济有效的节能技术 ➢ 环境效益显著 ➢ 一机多用,应用范围广 ➢ 系统维护费用低,运行可靠 ➢ 运行稳定,使用舒适
2.美国暖通空调工程师协会组织ASHRAE定义: 地源热泵是一种使用土壤、地下水、地表水作为热源和热汇的热泵系统。分 为三大类:
1) 土壤源耦合式热泵系统,也可称也可称闭环地源热泵。 2)地下水热泵系统。 3)地表水热泵系统。
+ 地源热泵系统基本原理
热泵的作用是从低位热源中吸取能量,并把它传递给高位热 源。在这个过程中虽然消耗了一定的高品位能源,但是向高位 热源供给的却是从低位热源中提取出的能量与高品位能源之合。 因此,热泵是一种节能装置。其工作原理和制冷机相同,都是 按照热机逆循环工作的,不同的是工作温度范围不同。
土壤源热泵的特点
5.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ统维护费用低,运行可靠
+ 地源热泵非常耐用,机械运动部件非常少 + 所有的部件埋在地下或是安装在室内,从而避免了室外的恶劣
气候 + 地下部分可保证50年 + 维护少,节省维护费用
地源热泵的特点
6.运行稳定,使用舒适
+ 机组的运行工况稳定,几乎不受环境温度变化的影响。 + 寒冷的冬季制热量也不会衰减,更无结霜除霜之虑。 + 在耗电量相同的条件下,能提高夏季供冷量或冬季或供热
冷 却 塔 补 偿 系 统
在冷负荷大于热负荷时,若以夏季冷负荷设计 埋管会大大增加初投资,冬季又浪费能源,因 此可以采用冷却塔辅助冷却,减少埋管尺寸, 降低安装费用。这种形式的系统已成功运用在 了多个商用建筑中。
太阳能辅助加热复合地源热泵
在北方,热负荷大于冷负荷,采用太阳能板辅助加热, 可以减少土源热泵的尺寸,提高热泵效率。夏季还可 以提供生活用热水。
量。 + 系统末端亦可作多种选择,空调效果稳定舒适 。
地源热泵的适用性
适用于:
• 别墅和容积率不太高的公共建筑和办公楼等 • 附近有足够打孔或埋管的区域,和适宜打孔 或埋管的地质条件
不太适用于:
• 建筑密度很大的地方 • 地质条件比较恶劣的地区(如:地下岩层比较厚和硬)
冷却塔辅助冷却复合地源热泵
地源热泵空调的经济性分析
1.投资成本分析 + 包括:钻井、埋管、地源热泵机组和末端空调系统。 + Cane等(1996)的调查,在整个系统总投资中,地源部分(包括钻井、
回填、埋管)的材料、安装与施工等费用约占20%--60%,平均占30% 2.运行能耗分析 : + Mancini等(1996)通过对加拿大和美国的12个地源热泵系统的调查表明,
地源热泵的特点
1.可再生能源利用技术
+ 地表土壤和水体,收集了47%的太阳辐射能量,比人类每年利用 能量的500倍还多。
+ 地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的均衡。 + 对太阳能二次利用,符合可持续性发展趋势 + 不受地域、资源等限制
地源热泵的特点
2.经济有效的节能技术
+ 全年土壤温度(5m以下)相对稳定,夏季土壤中的温度低于对 应气候条件下空气温度,冬季土壤温度高于空气温度
地源热泵的年能耗指标远低于常规空调系统冷热源平均年能耗指标。 + 一个经过精心设计、安装和运行维护管理的地源热泵系统,在满足同
样舒适性标准的前提下,其年运行能耗可仅为常规空调系统的50%。
土壤源热泵空调的经济性分析
运行费用
1. 和水源热泵相比增加5-20% 2. 和风冷热泵相比减少20-40% 3. 夏季提供免费的卫生热水
+ 夏季不会向建筑周围空气放热,冬季不会从建筑物周围空气吸 热。机组的埋地换热器可以布置在花园、草坪及建筑物周围地 下,不占建筑面积。
土壤源热泵的特点
4.一机多用,应用范围广
+ 可供暖、空调,还可供生活热水 + 一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统 + 可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑 + 更适合于别墅住宅的采暖、空调。
地源热泵技术及经济性分析
一、地源热泵系统简介 二、地源热泵系统 三、地源热泵经济性分析 四、地源热泵系统施工
+ 地源热泵系统定义
1.国家标准:《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005(2009版)2.0.1条, 对地源热泵系统(ground-source heat pump system)的定义是: 以岩土体、地下水或地表水为低温热源,由水源热泵机组、地热能交换系 统、建筑物内系统组成的供热空调系统。
+ 理论上讲,降低冷凝温度和提高蒸发温度都可提高循环效率, 达到节能的效果
+ 土壤对地面空气温度波动有衰减和延迟,在耗电量相同的条件 下,分别提高夏季供冷量或冬季的供热量
地源热泵的特点
3.环境效益显著
+ 污染物排放与空气源热泵相比减少40%以上,与电供暖相比减少 70%。
+ 没有燃烧、排烟,也没有废弃物,且不用远距离输送热量,是 真正的环保型空调,没有风扇的能耗和噪声。