[00141645]地源熱泵關鍵技術的研發

一、研究背景及目的 隨著經濟的發展和人民生活水平的提高,我國供熱和空調的能耗已占到社會總能耗的約30%。我國的能源結構主要依靠礦物燃料,特別是煤炭。礦物燃料燃燒產生的大量污染物,包括大量SO2, NOX等有害氣體以及CO2等溫室效應氣體的排放已日益成為各國政府和公眾關注的焦點。熱泵可以把不能直接利用的低品位熱能（如：空氣、巖土、水等環境中的低溫熱能）以及工業廢熱等轉換為較高溫度的熱能,從而達到節約部分高品位能源（如：煤、石油、天然氣、電等）的目的。與直接把電能轉換為熱能的電鍋爐相比,采用熱泵空調系統供熱的電耗僅為前者的1/3～1/4,可以大大節省能耗和運行費用。針對地埋管地源熱泵系統的應用限制,我們堅持對于地源熱泵有關的創新技術進行了研究,以進一步提高地埋管地源熱泵系統的性能、降低系統的初投資和占地,并擴大其適用的場合的地域范圍。本項目在前期研究工作的基礎上,擬就與地埋管地源熱泵系統有關的三個創新技術進行工程試點和推廣應用。這三個新技術是利用建筑樁基礎埋管的能量樁技術、把工業余熱和太陽能等低品位熱能與地源熱泵系統結合的季節性蓄熱技術、地源熱泵復合系統控制技術。 二、技術的創造性與先進性 能量樁技術,針對樁埋管換熱器構造形狀的不足,在國際上首次提出了樁埋螺旋管式換熱器,首次建立了樁基螺旋埋管換熱器傳熱分析方法,首次進行了樁基螺旋型埋管換熱器力學性能研究,并對能量樁地源熱泵集成系統創新技術。季節性蓄熱技術,在國際上首次提出采用太陽能/工業余熱作為輔助熱源,解決了系統全年冷熱負荷不平衡的問題。針對冷熱需求不均衡的南北方建筑,國際上首次研究地源熱泵復合系統控制技術,實現冷熱不同需求的情況下復合系統的高效工作。 三、技術的成熟程度 量樁技術已應用到青島瑞源?名嘉匯項目中,有效減少了項目的初投資,縮短了項目施工工期,經濟效益顯著,可實現工程推廣應用。季節性蓄熱技術成果已經應用到內蒙古赤峰項目中,經濟及環境效益良好,可廣泛應用于太陽能及工業余熱的地源熱泵系統中。地源熱泵復合系統控制技術現已應用到濟南藍石·大溪地地源熱泵復合系統中,實現了地源熱泵系統與燃氣鍋爐的聯合供暖,系統COP高達3.3以上,系統穩定高效運行,本技術可在全國范圍內廣泛推廣。 四、項目應用推廣前景 現在常規的地源熱泵系統雖然已經得到相當大的應用,但仍受制于三個弱點,即地埋管初投資較高、需要占用土地埋管和需要保持地下全年冷熱負荷平衡。我們所研發的三項新技術可以大大緩解以上的限制條件。首先是減少地源熱泵的埋管量,降低地埋管成本。季節性蓄熱技術可以把地源熱泵的適用范圍擴大到長城以北的嚴寒地區;復合系統的控制技術可以解決長江流域應用地源熱泵時地下升溫的問題,是地源熱泵成為解決“南方供暖”難題的有效途徑。能量樁技術還可以大大減少地埋管的占地。采用這三項新技術,可以把主要應用于華北地區的常規地源熱泵技術擴大應用于從冬冷夏熱到寒冷氣象條件的全國大部分省區,地源熱泵系統的市場容量將成倍增長,地源熱泵技術將成為我國節能產業的一個重要的增長點。此外,地源熱泵技術在促進我國節能減排工作上的作用也將進一步加強,有重要的社會效益。 五、應用情況及存在的問題 本技術已在多個工程中應用,效果良好,得到用戶的好評。