陈音:谢谢张主席,各位女士们、先生们大家上午好。
这个题目有点争议,很有意思,我今天早上坐高铁到天津,下了车乘出租到会场,出租车司机师傅到了会场一看题目地源热泵的高层论坛,他说“你们这些开发商祸害完了地上又祸害地下”,说明老百姓对于地源热泵怎么回事还不太清楚。这个在北方采暖地区已经是非常成熟的技术,在寒冷地区地源热泵供暖,也包括供冷是非常成熟的。这个是北京700孔的地源热泵,给23万平米的公共建筑和居住建筑供暖、供冷、供热水,这个节能效果非常高,这是已经非常成熟了。
但是夏热冬冷地区,这个气候带涵盖了中国的4.5亿人口,整个地区经济发达水平比较高,但是居住建筑的热舒适度标准相应比北方更低,因为夏季是用户自己解决室内的舒适度,冬天没有采暖,也是靠客户自己解决,所以湿度没有办法控制。现在看大批建设的商品住宅,这批住宅的舒适度是比较差的。
夏热冬冷,但传统上没有供暖系统,居民依靠电热器或热泵空调供暖,这种不仅是供暖还是供热,实际上匹配度并不佳,建筑能耗越来越大,过去在夏季用电高峰,现在冬季也出现了。而且自己安装的空调,冬季失火的情况很严重。
人民日报有一个调查,就是南方究竟有多冷?包括南昌、长沙、武汉等一些城市,室外是1度,室内是4度,这个是非常难受,长沙是室外是3度,室内是8度。南昌有一个项目,每平方米采暖费用5元钱,老百姓用了非常舒适,而且能够保证能源开支,也请各位专家呼吁一下,因为地源热泵集中供暖电费是按照公建来收费的,这个很不合理,自己家里装空调就是居民用电,但是家家户户变成更高效的热泵系统就是公建标准,从五毛钱变成了八毛钱,但是运行起来是比较吃亏的。
我们通过一个具体的例子,刚才说的南昌,长沙的项目是更有代表性,这个是在当代长沙市建设的一个项目,是一个120万平方米的大型居住社区,分期建设,在这个项目上,大面积的应用地源热泵,供应生活热水,但是供暖和供冷和生活热水是不太一样,而且是有争议的。在南方城市里面采用集中的,或者区域性的供暖,是不是合适的措施,可能专家非常反对这种做法,集中供暖又有集中和调节的问题,而且消耗的能源更多,但是当代仔细研究过这些问题之后,还是有自己对南方城市的居住热舒适度。
把第二期拿出来,第二期运行了两年的时间,直接都是现场实测的数据。第二期的情况是9栋住宅楼,建筑面积18.76万平米,设计综合节能率65%,临街有1万平米的商业用房。我们设计要求节能欲望更高,因为这一个区域集中供暖,如果建筑节能不够,供暖费用会比较高,而且传统上夏热冬冷的地区是不供暖的,要求老百姓每年拿出取暖费,这个是要有一些说服力的数据。第二期临街的商业用房,冬天有供暖,夏天有空调的情况。
总体上来讲,当代希望在这样的区域采用高效率的建筑能源系统,这个核心就是基于地源热泵供暖,包括供冷、生活用水,这个是非常典型的低品位能源,采用热泵形式是最有效的方式,地源热泵基本上不受季候条件的影响,所以全年都能够高效运转。所以当代公司有一个战略,就是要在所有夏热冬冷地区调控设备,这个调控设备可能是燃气锅炉,也可能是其他的形式,因为单独用地源热泵需要钻孔,需要的区域太大了,用这样的形式,住宅的项目,包括独立公建项目提供采暖和生活用水。
在这样的供热系统,当代一直采用定制的热泵技术,以此来达到更高的能效系数,要求我们热泵的采暖期的温度是31到32度,在制冷季节如果有除湿的要求,如果仅仅是调节显热,初使温度,这个热泵机组在冬季为住宅供暖,水温只要31到32度,而且热泵机组全年的生活用水,这个保证到用水点,热泵机组的越低,效果就越高,虽然住宅设计规范有要求,出水点和45度也没有问题,采用全热回收型的热泵机组,这样在生活用水的时候,特别是夏季冷凝器的冷量是免费的。所以这种免费的冷,就为居住建筑,或者公共建筑提供制冷,我们在普通住宅里面,夏季的冷是免费的,但是能够给建筑降温。
然后社区商业会所等等,住宅由地下的免费的降温,同时由于在夏季给住宅的辅助降温,所以就可以恢复地温,为下一个冬季提供条件。因为几次专业会上,我都听到郑教授提到,关于地下温度平衡的问题,这个有很多的争议,有说是严重的,也有人说没有那么严重,其实当代是这样,虽然一共规模很大,这样已经超过了两百万平米,在九江、武汉先头开发的超过两百万,我们当代有一个定性的分析,通过时机运行,通过运行策略的调整,保证地下达到合理的变化范围。
我们看第二期地源热泵的施工情况,第二期有地下换热孔1000孔,分为两个区域,每个区域是500孔,分别给住宅的高区和低区,有效深埋80米,打孔深度是90米到100米,因为接近地表换热效果比较低。
当我们比较大的,千孔就是比较重视的事情,而且我们希望在冬季和夏季的变化,能够实现一种跨季节的可能性,和地下受埋管的体积有200万立方米,跟周围的岩土进行了交换,不光是直接的传热,这个其实很小,但是地下水的流动会产生换热,在埋孔的下方有大量的热流的影响,大体积的地下要控制热泵的取热,来实现地下的热平衡。我们还希望利用地下岩土的作用,利用冬季运行的降温,然后这种温度下降,会保持很长时间,我们希望夏天免费供冷。
从初始到恒定19度温度,如果正常运行是线波的情况,而且我们在地下也埋了很多的测温的装置,不同的深度,不同的区域,但是很可惜,传感器不太灵,测的数据不是很准,今年的2月、4月、6月,我们测的是地下水循环上来的水温,2月份是3.9度,显然冬季采暖还是较低的。在4月17日测的时候,14.4度,过了一个月温度上升了0.5度,所以地温是缓慢的恢复,如果夏季没有制冷,这个不可能恢复到初始的温度,我们利用比较低的地温,控制平衡。
这个是初始的,在1月份的时候,实际上是从夏季开始运行,地上是高于夏季温度,但是由于地埋管的因素,所以有很多锥形的变化,因为温差比较大,换热量比较大,温差小,换热量就相对比较小,但是计算机模拟是不是真正反映出大地基地下岩土的情况,这个也还不是很清楚。
采暖期结束之后,地下达到最低点,岩土都降下来了,等于利用了整个地下200万里立方米的土壤,包括蓄热的能量和建筑的供暖达到最低。制冷剂的初期,6月份地温上升,实际上在管壁周边的温度上来了,由于换热的结果,管和管有五米的间距,离更远的土壤还没有完全上来。但是当了制冷剂的结束,地温达到峰值,所以我们觉得像这种群装的效应,应该是跨季节成为可能性,是有可能做这件事情,我们实际上比较粗略的分析,是一种计算机的模拟,实际上并不一定能够反映出土壤的实际情况。
第二就是这种设计,我们做这种东西还是要希望非常高效率的节能运行,所以要用被动设计和末端系统实行节能,在夏热冬冷地区,住宅的节能标准是50%,像南昌是62%,长沙项目做的65%,首先还是要强调被动设计,被动设计包括冬季保温,夏季的隔热,还有外窗的遮阳等等。
还有重要的因素,就是高效的末端系统,如果是散热器采暖,消耗太大。但是如果是热泵系统,我们用低温供暖,用相对温度比较高的制冷,我们用结构辐射的形式采暖,我们看结构设计的供暖指标会由原来88瓦优化之后改为21瓦,全年8760个小时的分析和计算。
能够更高效率的实现热泵的运行,就是这样的方式水温是32度到35度,根据实际运行的经验,只要不是极寒的天气,个别时候大多数时间供暖水温28、29度就可以了,把通水的管弯曲,包括天花板都变成辐射体,虽然密度低,但是由于辐射力很大,所以能够保证室内的采暖,这也是非常高的热舒适度,温差不到10度,因为室温是18度,采暖水就是29度,而且温度非常均匀,我们也是用红外照相机看的情况。
夏季有可能利用20度的地下岩土,因为其他的形式,20度的水温效果很低。
我们看这是实测的,运行的长沙第二期项目,采暖能效达到5.19,这个是系统的,还是系统的。而且输配效率非常高,我们能做到60%+,就是每单位功率的输送热量,所以是整体的效率。
然后第三就是刚才说过的,夏季利用地下免费供冷,而且能够恢复地下温度,原理其实很简单,经过循环系统,经过换热,通过末端系统,送到室内的结构降低室内温度,这个供水温度包括地源和末端侧,这个还不够低,因为在结构楼板上辐射的方式,一定要降温水的水温。
冬季的供热量大概230千瓦,而免费的供冷通过两个循环泵提供110千瓦,供冷的面积,单位建筑量大概18瓦,这个是非常好的结果,每平米免费冷的系统效率CUP,40千瓦的水泵,在系统的CUP是26.7%,这个热泵是很难做这么高的。
测试房间能够看到,最上面波动比较大的曲线,第二条曲线是官方的室内温度,最下面就是把降温的水通到楼板里面去,温度降到1.5到2.4度,好像温度在现在,特别是今年夏天有史以来的酷热。但是有了一度到两度的降温,这时候家用空调启动的时候能耗和需要的功率大大降低,我们计算一下,白天有很多阳光进来,节能能够达到30%-34%,家里的空调机组最重要是达到舒适温度,第二就是除湿,所以辅助制冷的概念是免费的,其实现在通过几个项目,从实验到大面积的实际运行,现在看也是基本成功的。
做一个简单的总结,首先夏热冬冷建筑都应该有采暖措施,随着生活水平提高这个不但是舒适的需求,也是居住卫生健康的要求,因为夏季低温也是非常不利的。
鉴于这一地区的民众冬季都已普遍使用各种取暖设备,所以在传统非采暖地区,建设集中供暖住宅与国家节能减排的政策并无矛盾,夏热冬冷地区集中供暖可以减少能耗,技术还是有很多的办法来解决。被动优先在任何建筑项目都是非常重要的,因为只有建筑能耗本身降低了以后,你比较复杂的地源热泵,或者是辐射末端才能够合理的应用,而且才能够降低采暖成本,地埋管的数量也可以大幅度减少,被动的技术仍然是建筑节能的首选。
第四稳定高效的地源热泵系统能够为住宅建筑提供安全所需的冷热源和生活热水,优化设计的能源系统、传输系统,末端设备可以使能源利用率达到最优。
热泵系统制备生活热水生活效率高,且能够回收蒸发冷,是有推广价值的技术。
热水用的越少,你的单位每吨的成本就越高,因为只有一户用,你的大系统也要工作和循环,但是我们觉得,第一生活用水是居住品质的标准,没有生活用水居住品质是很差的,集中生活用水系统,卫生条件,用水质量要比分散、分户的高的多。
第三分户的生活热水系统,这个是不应该用的,即使燃气热水器安全性、节能的效果也未必就能够和集中竞争,如果集中的生物热水系统做的好,是有可能实现居住建筑的高质量、高品质、低能耗的热水供应,谢谢大家!
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