山东将新增地源热泵应用面积3千万平米

【提示阅读】山东省在日前出台的《山东省节约能源“十二五”规划》提出,积极推动地热利用,通过加大财政资金引导,强化示范带动,积极推广满足环保和水资源保护要求的地热供暖、供热水技术和产品；建设一批地源热泵应用重大示范项目。到2015年,新增地源热泵系统建筑应用面积3000万平方米。

    今冬,山东能源肥矿集团机关大楼供暖用上了浅层地热利用装置——地源热泵空调系统。走进集团机关办公室,开启空调开关,阵阵暖流从出风口喷涌而出。

    地源热泵是什么?地源热泵空调与传统的空调有什么不同?它到底有哪些优点……带着一连串问号,11月25日,记者来到了肥矿集团机关地源热泵空调系统控制中心,实地探寻地源热泵的奥秘。

    夏天的能量冬天用

    在地源热泵设备控制室里,负责工程施工的山东龙兴地质工程公司技术员缪蒙正和同事一起整理相关技术资料,得知记者的来意后,他介绍起了地源热泵的基本概况:地源热泵是一种利用浅层地热资源运行的高效节能空调设备,不光可以供热,而且可以制冷。通过把热交换器埋于地下,让水在高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动,从而实现与大地土壤进行冷热交换的目的。

    “地源热泵与传统的空调有什么不一样呢?”记者问。

    缪蒙介绍道:二者的区别在于,传统的空调主要是与室外空气进行热交换,而地源热泵主要是与地下土壤进行热交换。夏季,在为室内提供冷气的同时,其废热不再是排入空气中,而是储存于地下,以此提高冬季供暖的效率；到了冬季,室内供暖的大部分能量来自于地下,利用地下土壤的温度来为室内提供免费的热能,而土壤温度的降低又为下一季节的空调带来冷源。因此,地源热泵更多地是在室内和地下转移能量,而不是创造热量。在这个过程中,土壤提供了一个很好的免费能量仓库,这样就实现了能量的季节转换。由于地源热泵是在土壤和室内空气之间工作,二者的温差较室内外空气温差要小很多,所以它的工作效率非常高,是目前国际上最先进的中央空调系统。

    缪蒙的一席话让记者回想起一个场景:炎炎夏日的城市里,每当从一些商场、店铺前路过时,与人差不多高的硕大空调外机喷出滚滚热浪,让人避之不及。而对于地源热泵来说,原本这些空调外机喷出的废热却成为冬季用来取暖的宝贵热源,真的很神奇!

    记者设想,假如在像济南、青岛这样的城市里,能够普及地源热泵技术的话,夏季的城市“热岛”效应说不定就能减少很多；同时,夏季储存下的能量,又能解决冬季的供暖难题。

    像抽水那样抽取能量

    11月25日,记者在肥矿集团的地源热泵设备控制室里看到,三台油罐车大小的设备依次排开。负责看护设备的博爱公司机电维修部牛晓波介绍说:这是热泵机组,相当于地源热泵的“心脏”,每一台机组都对应相应的供热区域。这些地源热泵机组负责把地下蕴含的能量抽取出来,再经过换热技术输送到地面建筑中进行室温的调节。

    记者看到,控制室内,连接着整台机组的输水管道有水桶般粗细,它们一头连着供暖的机关办公楼,一头连着大地。牛晓波说,这些管路相当于我们人体内的血管,粗的管道相当于大动脉,最细最末端的管道就是毛细血管了!这些“毛细血管”分别分布在地下和建筑物内,能量就是依靠他们来吸收和传递的。

    “为什么称之为地源热泵呢?”记者不解。缪蒙介绍说,这是因为在自然界中,水总是由高处流向低处,热量也总是从高温转向低温。但人们通过采用水泵,可以把水从低处提升到高处。同样的道理,人们发明了可以抽取能量的热泵,可以把热量从低温抽吸到高温。所以,热泵实质上是一种热量提升装置,工作时它本身消耗很少一部分电能,却能从环境介质(水、空气、土壤等)中提取4-7倍于电能的装置,提升温度进行利用,通常地源热泵消耗一千瓦的电能可以得到4倍以上的热量或5倍以上的冷量,这也是热泵节能的原因。

    “这太划算了,用一度电就可以换来好几倍的能量,这简直就是一本万利的买卖!”记者赞叹道。

    脚下踩着能量交换车间

    “为了将埋藏于地下的地热能量提取出来,我们还要在地下建立一套能量交换系统,也就是通常采用的垂直埋管系统。”山东龙兴地质工程公司地源热泵空调项目部经理李军介绍,现在通常采用闭式埋管系统,即通过钻探的方式将“U”形管埋入地下50米-150米的深度,管内注入防冻液之类容易传递冷量的液体,便于吸取蕴含在地下深层土壤的热量,并将“U”形管上端两个开口接入地源热泵机组形成封闭式循环传递系统；另一方面,也由地源热泵机组向建筑物室内方向建立类似的循环传递系统,两者在机组内进行冷热能量交换,并将采自地下的冷热能量输送到室内调节空气温度。

    “这样的系统建立之后,就意味着地源热泵系统的建成,一经启动,就可以通过水循环系统,源源不断地将地下的能量提取出来,用于日常室内温度调节或其它用途,机组的功率大小和埋管的数量取决于供热和制冷面积。”李军说。据他介绍,肥矿集团在安装地源热泵过程中,利用操场空间进行钻孔埋管,施工的钻孔埋管深度为50米,实施了950套埋管,总计埋管长度达20多万米。整个空调系统投入使用后,可以为总建筑面积达28500平方米的办公楼提供可靠的制热和制冷服务。

    李军所介绍的钻孔埋管场地就位于肥矿集团办公楼西侧的操场,来到操场可以看到,随着工程的竣工,工人师傅正在对场地进行整修,不久将完全恢复操场的原貌。以后,当你在操场上遛弯儿时,如果不是事先知道,你无论如何也想不到,就在你的脚下,有一个大规模的能量交换车间正在昼夜不停地运行着,它在无声无息中创造着冬日里的温暖和夏日里的凉爽。

    地热应用将更普遍

    据了解,我国是一个以中低温地热资源为主的国家,地热能源蕴藏丰富。以我省为例,初步估算200米深度内蕴藏的地热能资源量折合标准煤约131.4亿吨,相当于我省煤炭总地质储量的40%,地热资源潜在经济价值6.5万亿元以上。而且,建筑能耗目前约占我国总能耗的30%左右,这个比例还在不断增加,因此,在建筑节能领域推行太阳能、地热能等可再生能源前景广阔。近年来,已经呈现出较好的发展态势。

    从目前市场来看,全国地源热泵市场销售额已超过80亿元,并以每年20%以上的速度在增长。同时,地源热泵系统的初装费也大幅度下降,由最初的每平方米建筑面积需要400元到450元,降低到目前的220元到320元,公众对地源热泵的认知度也有了很大提高。

    山东省在日前出台的《山东省节约能源“十二五”规划》提出,积极推动地热利用,通过加大财政资金引导,强化示范带动,积极推广满足环保和水资源保护要求的地热供暖、供热水技术和产品；发展地热养殖、地热民居、地热宾馆、地热医疗保健和地热休闲度假等；建设一批地源热泵应用重大示范项目。到2015年,新增地源热泵系统建筑应用面积3000万平方米。
 

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