绿色能源 第22期

摘要：传统的空调供暖运行能耗高、污染大，因此寻求节能、环保、可持续发展的空调方式来降低建筑能耗，是一个急需解决的问题。源自于太阳能的地源热泵这一新兴的绿色能源具有技术成熟、无污染的优势。文章通过地源热泵原理的介绍和在浙江LNG项目中的具体应用，对热泵和常规供热系统的运行费用进行了对比计算分析。实例表明地源热泵系统运行费用低、具有明显的节能环保功效，有良好的发展前景。

主题词地源热泵成熟技术 传统空调供暖节能减排环境保护可持续发展

前言

传统的空调供热方式因其产生大量的环境污染和能源的浪费正面临着严峻的挑战。生态环境的恶化，资源的衰竭，迫使人们找寻一种绿色节能的空调供热方式。地源热泵因其在环境保护和能源节约方面的显著效果而被普遍看好。

一期建设规为300万吨/年的浙江LNG接收站项目作为国家重点项目，不仅以“奉献清洁能源”为目标，在项目建设中积极采用节能技术，自觉承担起实现国家“十一五”节能减排目标的社会责任，在厂前区工程的空调选用中采用了地源热泵空调。

厂前区是浙江LNG项目的附属工程，。它包括行政楼、倒班宿舍(等办公生活设施。其中行政楼为多层建筑，高度17.4米，建筑面积5392m2,空调冷负荷约为530KW，热负荷约为395KW；倒班宿舍多层建筑，高度15.45米，建筑面积6176m2,满负荷人数为134人，空调冷负荷约为620KW，热负荷约为490KW，生活热水平均小时负荷为43KW，最高小时负荷为138KW。

在空调设备的选型中，公司领导重视从设计阶段采用绿色节能技术，动员员工开展“贯彻科学发展观，我为浙江LNG项目建设献言策”活动，最终采纳了员工的合理化建议，选择了地源热泵--这种绿色可再生的新型能源技术。

地源热泵原理

在地源热泵系统中，地球成了无穷大的“冷却塔”和“锅炉”。 以宁波地区为例地下表层温度常年维持在16.5度左右，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”(如图)。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。周而复始，能量在循环中生生不息。

地源热泵结构

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。

热泵机组装置主要有：压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀四部分组成，其工作原理同制冷机的工作原理是完全相同(如图所示)：

空调系统选择要求及机组选型

浙江LNG项目位于北仑区穿山半岛白峰镇的中宅村，依山傍海。该项目空调系统采用地源热泵系统，一机三用，夏天制冷，冬天制热，同时提供生活热水（在夏季制冷季节，生活热水为免费提供）。

一、 热泵系统设计(如下图)

在制冷季节，利用室外地埋管作为两台主机的冷源，按照系统原理图中的要求打开相应的阀门A，就可实现为室内供冷的目标，并同时利用其中一台机组的热回收功能，实现对生活热水的部分供应，如生活热水需求量大，即开启高温型地源热水机组制备热水。 在过度季节，利用室外地埋管，通过与土壤换热，开启高温型地源热水机组制备热水。在供暖季节，开启一台主机即可满足供暖要求。按系统原理图中的要求打开相应的阀门B，就可满足为室内供热的目标。同时可利用其中一台机组的热回收功能，实现对生活热水的部分供应，如生活热水需求量大，即开启高温型地源热水机组制备热水。

二、机组选型

根据冷热负荷估算情况，考虑两建筑使用时间及热水供应情况，拟选用两台制冷量为595KW、制热量为639KW（其中部分回收热量为108KW供生活热水）的部分热回收地源源热泵机组，同时配备一台制热量为60KW的全热回收地源源热泵机组，在过渡季节供生活热水使用。根据厂家产品选择设备如下：

地源热热泵设备技术规格书

序号 名称 型号 规 格 单位 数量

1 余热回收地源热泵机组 PSRHH1801 台 2

制冷时 ,COP > 5.01

制热时 ,COP >4.47 制冷量708.1KW,

制热量762.4KW

2 高温型地源热水机组 PSRHH-Y0401 台 1

REDG-083 制热量107.1KW

三、经济及环境效益分析

锅炉供热只能将90%以上的电能或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省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省约二分之一的能量；地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。

根据厂前区项目使用的实际特点，按照与传统空调模式及VRV系统模式两部分进行比较。

1、与传统空调模式的比较。

地源热泵空调与传统空调模式室内部分（空调末端）一致，因此仅比较机房及室外部分。夏季按运行4个月，负荷系数取0.7，冬季按运行3个月，负荷系数取0.6。电价按1元/KWH计，燃油按4500元/吨计，燃气按3.2元/立方计。油的折标煤系数为1.457kg/kg，气的折标煤系数为

1.33kg/m3，电的折标煤系数为0. 122 9kg/kWh。

与传统空调模式的投资比较表

编

号 方案名称 初投资

（万元） 运行费用（万元） 使用

年限（年） 标准煤

（T/a）

空调运行

费用 生活热水

运行费用 合计

1 地源热泵 359 43 7 50 15 47

2 燃气锅炉+冷水机组 143 97 13 110 15 342

3 燃油锅炉+冷水机组 136 125 16 141 15 347

相对于燃气锅炉+冷水机组的静态投资回收期

N1=（359-143）/（110-50）=3.6年

相对于燃油锅炉+冷水机组的静态投资回收期

N2=（359-136）/（141-50）=2.45年

地源热泵系统比2、3两种方案分别少用295T和300T 的标准煤,可分别减少737 T、750T的CO2 ,1.77T、108T 氮氧化物、5T、5.1T 的SO2 和2.36T、2.4T 粉尘的排放,降低了对大气的污染,具有很好的环境效益。

2、与VRV空调机组+风冷热泵热水机组比较

由于VRV空调系统包含室内机部分，故地源水源热泵机组也考虑室内末端部分。

与VRV空调机组+风冷热泵热水机组投资比较表

编

号 方案名称 初投资

（万元） 运行费用（万元） 使用

年限（年） 标准

煤（T/a）

空调运行

费用 生活热水

运行费用 合计

1 地源热泵 465 43 7 50 15 47

4 VRV空调机组+风冷热泵热水机组 440 60 15 75 10 66

相对于VRV空调机组+风冷热泵热水机组的静态投资回收期

N1=（465-440）/（75-50）=1年

由于该项目靠近海边，空气湿度及含盐量均很大，对VRV空调室外机及风冷热泵热水机组的腐蚀性均很大，导致机组的寿命很短。

3、浙江LNG厂前区工程设计空调使用面积11568M2，使用地源热泵技术全年可节约电能约76000KWh。虽然使用地源热泵系统会使厂前区工程初期投资有所增加，但增量成本在系统运行4年内可收回。同时采用地源热泵系统比风冷热泵系统每年可节约能源折合90吨标准煤，并可减少221吨二氧化碳排放。

结论：综合考虑初投资、运行费用、运行的安全稳定性、舒适度以及环保因素，同时考虑国家节能减排的政策，该项目采用地源水源热泵系统是合理可行的。

我国地源热泵的发展前景

今年三月八日国家财政部和住房和城乡建设部联合的进一步推进可再生能源建筑应用的通知，明确“十二五”可再生能源建筑应用推广的目标“切实提高太阳能、浅层地能、生物质能等可再生能源在建筑用能中的比重，到2020年，实现可再生能源在建筑领域消费比例占建筑能耗的15%以上。浙江省也提出了百万平方米地源（水源）热泵空调计划实施方案，推进地源（水源）热泵空调系统在建筑中的应用。通过实施百万平方米地源（水源）热泵空调计划，力争到2012年，使我省地源（水源）热泵空调系统在建筑中的应用面积超过100万m2，并形成比较完善的扶持政策体系。

在项目所在的宁波市地源热泵空调系统属于住房和城乡建设部、市政府、市建委推广使用的可再生能源建筑应用的范围，日前浙江LNG厂前区地源热泵业已作为建筑节能项目获得市建委申报备案。

国家政策的大力支撑、技术优势的重中之重、加上自身显而易见的优点，地源热泵全面兴起的时机已经不远了！

参考文献

［1］夏伟方：浅谈地源热泵技术［J］哈尔滨，黑龙江科技信息： 2010，(1)

［2］徐伟等译：地源热泵工程技术指南［M］北京：中国建筑工业出版社，2001-11-1

［3］胡映宁：广西应用地源热泵节能环保供热制冷系统的必要性与优势 [J/OL J] 南宁：广西建设监理在线.：2006

［4］ 陈文明、王成勇、王雁生：地源热泵热水系统在广州地区的应用分析［J］北京：地源热泵，2007，(11)

［5］王鹏英：上海地区别墅建筑地源热泵空调系统设计［J］北京：暖通空调，2003，(6)

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。