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分析对比新能源采暖、制冷及洗浴热水技术

时间:2021-04-08 15:00:18 作者:本站整理 来源:网络

天普新能源科技有限公司/刘文庆、杨晓敬、李强

  0前言

  北方冬季采暖传统能源消耗主要依靠矿物质燃烧获得,矿物质能源是不可再生的一次性能源,而且燃烧过程中会产生大量污染物,严重污染生存环境。

  近几年政府及有关部门花大力气整治大气环境,逐步取消燃煤及其他矿物质能源利用。鼓励可再生的新能源利用技术及设备,政府财政部门给予新能源利用单位一次性资金补助。

  1能源区分

  不可再生的一次性矿物质能源包括:煤、油、天然气等;可再生的环保新能源包括:太阳能风能地热能及潮汐能等。其中地热能及太阳能是绿色环保的新型可再生能源,资源储量大,分布广。热泵是一种节能环保技术,能够实现地热能、余热等资源的清洁高效利用。采用地热能和发展热泵系统,对优化能源结构,减缓资源压力,改善大气环境具有重要意义。

  2新能源技术及分析对比

  2.1太阳能

  主要功能:洗浴热水、采暖

  太阳能热水、采暖的利用较为便利及技术相对成熟,太阳能洗浴热水技术已有30余年历史,得到人们广泛认可及应用。太阳能洗浴热水系统运行原理如图1所示。

  弊端:受气候及光照密度影响较大,部分时间不能独立完成工作,必须采用其它能源辅助达到加热及采暖目的。

  结论:太阳能加热洗浴热水项目比较常见及成熟,建筑采暖技术还须加强。

  2.2空气源热泵

  主要功能:采暖、制冷及洗浴热水

  空气源热泵技术已有20余年历史,初期时一般利用其加热洗浴热水,近10几年逐步拓展到建筑采暖及制冷项目中。空气源热泵热源来自空气,只要输入少部分电能,热泵循环过程中便可在空气中挖掘大量热能,经过提升压力和升高温度加以利用。与太阳能相比几乎不受天气影响,低温型空气源热泵在-25℃以上的环境温度均能正常高效运行,能效比(COP)一般在2.0~4.0之间。空气源热泵系统运行原理如图2所示。

  弊端:运行效率会随环境温度降低而下降,另外环境温度低于5℃时,由于空气含湿量高,导致蒸发器表面结霜,机组会自动启动化霜程序,由化霜消耗的能量约占10%,严寒地区(环境温度低于-25℃)不宜推广空气源热泵。

  结论:空气源热泵技术较成熟,适合中小型建筑体采暖及制冷。冬季结合室内地板低温辐射采暖,夏季配合风机盘管制冷,在北方能出色完成采暖任务。 

  2.3地源热泵

  主要功能:采暖、制冷及洗浴热水

  地源热泵技术自2007年起呈井喷式增长,现已普遍被大家了解及认可。地源热泵热源来自地下,温度利用深度一般60m~120m,30m以下地下不受气候影响,四季恒温,地源热泵运行稳定,与空气源热泵相比,没有除霜能耗,效率提高约20%。

  地源热泵系统管道及设备隐藏式安装,楼顶不设冷却塔及墙体没有外挂机,保持建筑完整及美观。地源热泵系统运行原理如图3所示。

  弊端:地源热泵热源来自地下,必须在地下钻井,井内铺设换热系统,钻井施工量大,钻进位置一般会占用单位绿化带或停车场等位置,换热系统铺设完毕后,地面恢复平整保证原有设计功能。钻进铺设地下换热系统增加了投资,一般土层地质钻井费用及材料费用约占总投资的30%,岩石地质层该项费用有所增加。

  结论:地源热泵热源温度使其运行效率提高,并且没有频繁化霜动作,运行更加稳定是其最大优势,是大、中型建筑采暖及制冷首选技术。

  2.4空气源热泵直供式无水采暖

  主要功能:采暖及制冷

  该技术不足10年,直供式无水采暖系统与其它采暖系统相比,省去水路循环系统,彻底解决防冻难题。没有热泵与水路循环热量传递,去除水泵功耗,减少二次换热与管路热损。系统可微小型化,小到每间房配一套独立系统,操控及运行极为灵活。结合其优势,系统效率提高约20%。空气源热泵直供式无水采暖如图4所示。

  结论:其它采暖设备必有水泵功耗,水泵功耗约占总运行费用的15%,直供式无水采暖技术,独特的无水泵系统及降低换热损失设计,有效提高了运行效率,明显降低了耗电量。适合家用及其它以居住类为主的独立建筑及建筑群体。

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