點擊:發(fa)布日期(qī):2022/6/29
地熱作(zuo)為一種(zhǒng)清潔能(neng)源,既有(yǒu)"熱"的價(jià)值,又有(you)"水"的價(jià)🌈值,采💔暖(nuǎn)和生活(huó)熱水的(de)優勢十(shi)分明顯(xiǎn),在我國(guo)北💃🏻方得(dé)到迅速(sù)的☎️發展(zhan)。國内地(dì)熱供熱(rè)應用主(zhu)要集中(zhong)在天津(jīn)、北京、河(hé)北、西安(an)等地。天(tian)津地熱(re)😘供熱應(ying)用較為(wei)普遍,目(mù)🍉前天津(jīn)的地熱(rè)供暖面(mian)積已達(da)☔500萬m2,按替(ti)代🐅燃煤(méi)鍋爐供(gòng)暖計算(suan),每個供(gong)暖季替(tì)代了11萬(wan)噸以上(shang)的煤,取(qǔ)得了良(liáng)好的環(huán)境保護(hu)效益。
地(di)熱供暖(nuǎn)中一個(gè)突出的(de)問題是(shi)供暖後(hòu)地熱排(pái)放水溫(wēn)比較高(gāo),一般在(zài)45℃以上,有(yǒu)的甚至(zhì)達60℃,造成(cheng)了資源(yuán)的浪費(fei)和🈲環境(jìng)熱污⛱️染(ran)。另外,有(you)少數地(dì)熱田溫(wēn)度低🌈(低(dī)于55℃)。這🌈類(lei)低溫熱(rè)源要用(yòng)于供🔅暖(nuan),需進一(yi)步加熱(rè),如采用(yòng)傳統鍋(guō)爐加熱(re)🌂方式,供(gong)暖後的(de)排放水(shui)溫仍将(jiāng)在40℃以上(shang)。如采用(yong)熱泵技(ji)術,不僅(jǐn)可回收(shou)地熱的(de)排放水(shui)熱量,加(jia)熱升溫(wen)采暖供(gong)水溫度(dù),同時加(jia)大了地(dì)熱🐆的供(gong)暖能力(li),可使一(yi)口井相(xiang)當于一(yī)口半至(zhi)兩口井(jǐng)使用,另(ling)外降低(di)地熱排(pái)放水溫(wen)度,達到(dào)環🆚保要(yào)求。
1地熱(rè)熱泵供(gòng)熱方案(àn)
以往計(ji)算分析(xi)說明[1、2]:地(di)熱熱泵(bèng)供暖系(xi)統,以地(di)熱加熱(re)泵調峰(fēng)供暖方(fang)式的供(gòng)暖成本(ben)和投資(zī)低于熱(rè)泵單獨(du)作熱源(yuán)的供暖(nuan)方式。本(ben)文選取(qǔ)地熱熱(re)泵調峰(fēng)供暖作(zuo)為基本(běn)系統進(jin)㊙️行三種(zhong)地熱熱(re)泵供熱(rè)方案的(de)技術經(jīng)濟性分(fen)析。
方案(an)1:地熱熱(rè)泵調峰(feng)供暖系(xi)統
設計(jì)地熱熱(re)泵調峰(fēng)供暖方(fang)案的系(xi)統原理(li)圖示,如(ru)圖🥰1。地熱(re)為♋供暖(nuan)基本熱(re)源,滿足(zú)采暖系(xì)統的基(ji)本熱負(fù)荷要求(qiu),到了采(cai)暖嚴寒(han)期,地熱(re)熱量不(bu)能滿足(zu)采暖熱(rè)負荷要(yao)求,啟用(yong)熱泵調(diao)峰,以提(ti)高采暖(nuǎn)循環供(gòng)🌂水溫度(du),達🐅到調(diào)峰供暖(nuǎn)的要求(qiú)。此系統(tǒng)中,地熱(rè)供暖後(hou)的尾水(shuǐ)作為熱(re)泵蒸發(fā)器的熱(rè)源,因此(ci)地熱的(de)排水溫(wen)度将會(hui)進一步(bù)降低。
方(fāng)案2:地熱(rè)熱泵調(diao)峰供暖(nuan)與生活(huó)熱水供(gong)應
在滿(man)足方案(àn)1供暖要(yao)求同時(shí),還可兼(jian)顧生活(huó)熱水的(de)🥰供應,即(jí)利用地(di)熱供暖(nuan)後的尾(wei)水作為(wei)生活熱(rè)水供應(yīng)。與單一(yī)㊙️地熱供(gòng)暖相比(bi)較,地熱(re)供暖與(yǔ)生活熱(rè)水供應(ying)不僅利(li)用💯了地(dì)熱的“熱(rè)”,而且利(li)用了地(di)熱的“水(shuǐ)”。
由于地(di)熱供暖(nuǎn)後的尾(wei)水溫度(du)低于45℃,需(xu)要有将(jiang)尾水🤟加(jia)熱升溫(wen)的系統(tong)。這裡設(shè)計以一(yi)定量地(dì)熱供水(shuǐ)55℃與一定(ding)量地熱(rè)尾水相(xiang)混合👄,達(da)到供應(yīng)45℃的生活(huo)熱水,如(rú)圖1,這種(zhǒng)方案涉(she)及到要(yào)降低地(di)👅熱供暖(nuǎn)🔴的供水(shuǐ)流量,即(ji)降低地(dì)熱的供(gong)熱量,因(yīn)此相應(yīng)地要加(jiā)大熱泵(beng)的調峰(fēng)量。
方案(àn)3:地熱熱(re)泵調峰(feng)供暖生(shēng)活熱水(shuǐ)供應并(bìng)兼顧夏(xià)💛季空調(diao)在滿
足(zú)上述方(fāng)案2地熱(re)熱泵供(gong)熱的基(jī)礎上,考(kao)慮熱泵(bèng)兼顧夏(xia)季空調(diao)用。熱泵(beng)的工作(zuo)原理與(yǔ)制冷機(ji)相同,二(er)者也♉具(ju)有相同(tóng)的主🛀要(yao)部件,隻(zhi)是運行(hang)的溫度(du)、壓力範(fàn)圍不同(tong)。熱泵機(jī)組一機(jī)兩用🔴,提(tí)高了設(shè)備的利(lì)用率,相(xiang)應減少(shǎo)了采暖(nuǎn)、空調系(xi)統的設(shè)備初投(tóu)資,同時(shi)電力初(chu)裝費隻(zhī)一次性(xìng)計入,投(tou)資的經(jīng)濟性得(dé)以提👨❤️👨高(gāo)。熱泵空(kōng)調機一(yi)機兩用(yong),并且機(ji)組在夏(xià)季空調(diao)的👉運行(háng)時間要(yao)比冬🌍季(jì)調峰🐇供(gòng)暖的運(yùn)行時間(jian)長,因此(cǐ)可以把(bǎ)熱泵初(chū)投資的(de)50%甚至60%以(yi)上計入(ru)‼️空調系(xì)統。
2地熱(rè)熱泵供(gong)熱系統(tong)技術經(jīng)濟分析(xī)
按上面(miàn)提出的(de)三種地(di)熱熱泵(bèng)供熱方(fang)案和兩(liǎng)類地熱(re)⚽資源✂️情(qíng)況:地熱(re)利用後(hou)的尾水(shui)或新鑽(zuan)地熱井(jǐng),作供暖(nuǎn)🍓基本熱(re)源加熱(re)泵調🔆峰(feng)進行供(gòng)熱。進行(háng)方案技(jì)術經濟(ji)參數計(ji)算和分(fèn)㊙️析的依(yi)據是北(bei)京某工(gōng)程的實(shi)際參數(shu)💜:地熱供(gòng)水溫度(du)55℃,流量80t/h;采(cǎi)暖回水(shui)溫度按(àn)35℃計💋算;采(cǎi)暖面積(jī)5萬m2,按建(jian)築節能(neng)要求,采(cai)暖熱指(zhi)标可采(cai)✊用50w/m2;當地(dì)能源價(jià)格為:電(diàn)價0.36元/度(dù),地熱水(shuǐ)費0.3元/噸(dūn),自來水(shuǐ)水費0.7元(yuán)/噸,煤價(jià)220元/噸,天(tian)🏃🏻♂️然氣價(jià)格1.8元/m3。
由(you)于采暖(nuǎn)供回水(shuǐ)溫度偏(piān)低,選用(yong)終端散(san)熱器上(shang)将有所(suǒ)考慮。計(jì)算發現(xian),對55℃以下(xia)的低溫(wēn)采暖,如(rú)采用常(cháng)❄️規暖♊氣(qi)散熱器(qi)♻️,所需要(yao)的散熱(re)器面積(jī)至少要(yào)增加50%,相(xiang)應投資(zī)也将增(zēng)加50%。目前(qián)一種新(xin)興的PP-C管(guan)地闆輻(fú)射散熱(rè)器正在(zài)興起和(hé)投入使(shi)用📱,由于(yú)它埋在(zai)房間地(di)闆下,散(san)熱方式(shì)是由下(xia)向上輻(fu)射散熱(re),适合人(rén)的身體(tǐ)和生活(huo)需要。這(zhè)一特點(dian),即使是(shì)降低它(tā)的供回(hui)水🥵溫度(du),如采用(yòng)50℃/35℃,對它的(de)散熱效(xiào)果也沒(mei)有太大(da)影響。這(zhè)使得地(di)闆輻射(she)散熱💃🏻器(qi)在低溫(wen)采暖中(zhong)🐪有很強(qiang)的競争(zhēng)力。因此(cǐ),可結合(he)建築實(shi)際情況(kuang),終端可(ke)采用暖(nuan)氣散熱(re)器,或采(cai)用地闆(pan)輻射🐕散(san)熱器。
根(gen)據上面(miàn)所提到(dao)的條件(jian)和參數(shù),對三種(zhǒng)地熱熱(re)泵供熱(re)方💞案🛀進(jìn)行具體(ti)的計算(suan),結果見(jian)下表1、表(biǎo)2。
計算結(jié)果分析(xi)和比較(jiào):
1、表1計算(suan)了不同(tong)采暖終(zhōng)端,新鑽(zuàn)地熱井(jing)系統的(de)投資和(he)單位運(yun)行成本(ben)。從三種(zhǒng)地熱供(gòng)熱方案(an)看,方案(àn)1的投資(zi)低,供暖(nuan)成本也(yě)低,但沒(méi)有生活(huó)熱水供(gòng)應。綜合(hé)比較,方(fāng)案3既有(yǒu)供暖,又(you)有生活(huo)熱水供(gong)應,同時(shi)還兼顧(gu)夏季空(kong)🌈調,從投(tóu)資和運(yùn)行成本(běn)看,方案(an)3處在方(fang)案💛1和方(fāng)案2之間(jiān),可作為(wéi)*方案。
2、表(biao)2計算了(le)計入和(he)不計地(di)熱井時(shí)的經濟(ji)參數計(jì)算結果(guǒ)。不計入(ru)🍓地熱井(jing)時,系統(tǒng)隻有熱(rè)泵、管網(wǎng)和采暖(nuan)終端,沒(mei)有👈地熱(rè)井的投(tóu)資和運(yùn)行費用(yong),其供暖(nuan)成本隻(zhi)有計入(ru)地熱井(jing)系統的(de)55%左右。
表(biao)1不同方(fāng)案下地(dì)熱熱泵(bèng)供熱經(jing)濟參數(shù)的計算(suàn)
終端地(di)熱供熱(rè)方案地(di)熱井管(guan)網終端(duān)投資(萬(wan)元)熱☀️泵(beng)初投資(zi)(萬元)熱(re)泵單位(wei)電費(元(yuan)/m2)供暖單(dān)位成本(běn)(元💛/m2)生活(huo)熱水投(tóu)資🏃(萬元(yuan))供水👨❤️👨單(dan)位成本(běn)(元/m2)初投(tou)資總計(ji)(萬元)
暖(nuan)氣散熱(re)器方案(àn)1 600 124 0.70 18.02 / / 724.0
方案2 600 169 1.22 19.55 46 1.35 815.0
方(fang)案3 600 67 17.60 46 1.35 713.0
地闆(pan)散熱器(qi)方案1 890 124 0.70 19.24 / / 1014.0
方(fang)案2 890 169 1.22 20.78 46 1.35 1105.0
方案(àn)3 890 67 18.82 46 1.35 1003.0
暖氣增(zēng)加投資(zī)方案1 460 124 0.70 15.83 / / 584.0
方(fang)案2 460 169 1.22 17.37 46 1.35 675.0
方案(an)3 460 67 15.41 46 1.35 573.0
表2地熱(rè)熱泵供(gòng)熱與鍋(guō)爐供熱(re)的比較(jiào)(按暖氣(qì)增加投(tóu)資計⛹🏻♀️算(suàn))
供熱方(fang)案供暖(nuǎn)系統投(tóu)資(萬元(yuan))供暖單(dān)位成本(běn)(元/m2)生活(huó)熱水系(xi)統投資(zi)(萬元)供(gòng)水單位(wèi)成本(元(yuan)/m2)初投資(zī)總計(萬(wan)元)
計入(ru)地熱井(jing)費用地(dì)熱熱泵(beng)供熱方(fāng)案1 584 15.83 / / 584
地熱(rè)熱泵供(gòng)熱方案(àn)2 629 17.37 46 1.35 675
地熱熱(rè)泵供熱(re)方案3 527 15.41 46 1.35 573
不(bú)計地熱(rè)井費用(yòng)地熱熱(re)泵供熱(re)方案1 334 8.28 / / 334
地(di)熱熱泵(bèng)供熱方(fang)案2 379 9.66 46 1.35 425
地熱(re)熱泵供(gong)熱方案(an)3 277 7.70 46 1.35 323
鍋爐燃(rán)煤鍋爐(lu)供熱215 13.65 70 4.50 285
燃(rán)氣鍋爐(lu)供熱240 26.76 105 11.32 345
3地(dì)熱熱泵(bèng)供熱與(yǔ)鍋爐供(gong)熱的比(bi)較
通常(chang)用戶比(bi)較關心(xīn)的是,地(di)熱熱泵(bèng)供熱能(neng)否與傳(chuán)統鍋爐(lú)供熱相(xiang)競争,為(wei)此計算(suan)燃煤、燃(rán)氣鍋爐(lú)供暖⭐及(jí)生活熱(rè)㊙️水供應(yīng)的初投(tóu)資和單(dān)位成本(ben),見表2,并(bing)将地熱(rè)熱泵供(gòng)熱方案(an)(有無地(dì)熱井費(fei)用兩種(zhong)情況)與(yu)✌️鍋爐供(gòng)熱二者(zhě)進行投(tou)資和成(chéng)✊本比較(jiào)。
由表2看(kàn),燃煤鍋(guo)爐的供(gong)暖單位(wei)成本為(wei)13.65元/m2,地熱(re)熱泵調(diào)峰供暖(nuǎn)⁉️方案3的(de)供暖單(dan)位成本(běn)為15.41元/m2,比(bǐ)鍋爐高(gao)13%,不計地(di)熱井時(shí)供❤️暖成(chéng)本為7.70元(yuán)/m2,約隻有(yǒu)鍋爐的(de)56%。但燃氣(qi)鍋爐的(de)供暖成(chéng)🐆本已超(chāo)過了供(gòng)暖收費(fei)标準20元(yuan)/m2。比較生(sheng)活熱水(shuǐ)供應成(chéng)本,地熱(re)供應❌生(sheng)活熱水(shuǐ)的成本(ben)隻💛有1.35元(yuan)/噸,低于(yu)燃煤鍋(guō)爐成🔞本(běn)4.50元/噸,大(dà)大低于(yú)燃氣鍋(guo)爐成本(ben)11.32元/噸。
根(gēn)據上面(miàn)計算得(dé)到的地(di)熱供熱(re)系統的(de)投資和(hé)成本🏃♂️,以(yǐ)及鍋爐(lú)供熱的(de)投資和(hé)成本,可(kě)分别計(ji)算地熱(rè)供熱和(he)鍋爐供(gòng)熱的年(nian)毛利(供(gong)暖收入(ru)和生活(huó)熱水收(shōu)益)以及(jí)投資🤩回(huí)收年限(xiàn),見表🔱3。地(dì)熱熱泵(bèng)供熱方(fāng)案3的年(nian)供暖和(hé)生活熱(rè)水收益(yi)*,可以考(kǎo)慮盡量(liàng)擴大地(dì)熱供生(sheng)活熱水(shuǐ)的市場(chǎng),充分用(yòng)好地熱(re)的“熱”和(he)“水”。投😘資(zi)回收年(nián)限中,燃(rán)煤鍋爐(lu)約7年左(zuo)右,地熱(re)熱泵系(xì)統㊙️,計入(rù)地熱井(jing)時系❌統(tǒng)的投資(zi)回收年(nian)限約9年(nian)左右,不(bu)♉計地熱(rè)井時約(yuē)4年,低于(yu)鍋爐系(xi)統。應當(dāng)說明當(dāng)地熱與(yǔ)鍋爐供(gong)熱方案(àn)對比時(shí),占地面(mian)積引起(qǐ)的經濟(jì)效🤞益差(cha)别不能(neng)忽視。鍋(guo)爐房🐪要(yao)包括煤(méi)、灰埸和(hé)運輸通(tong)👨❤️👨道,通常(cháng)地熱井(jing)方案占(zhàn)地⭕可能(néng)隻及鍋(guō)爐房方(fāng)案的🈲1/5左(zuǒ)右。如在(zai)市中心(xin)區占地(dì),其土地(dì)價值是(shi)相當高(gāo)的。
4地熱(re)熱泵供(gòng)熱的節(jie)能環保(bao)效益
與(yǔ)傳統鍋(guo)爐供熱(re)相比,采(cǎi)用地熱(re)熱泵供(gong)熱可以(yǐ)取🧑🏾🤝🧑🏼得節(jie)水和節(jiē)煤效益(yì)。如按生(sheng)活熱水(shuǐ)供應量(liàng)40t/h計算,年(nián)供水量(liang)為87600噸,采(cǎi)🈚用地熱(rè)供應生(shēng)活熱水(shuǐ)取代鍋(guō)爐加熱(rè)自來👉水(shui)方式,則(ze)年節水(shuǐ)量為87600噸(dūn),這不僅(jin)節約了(le)水費約(yuē)6萬元,更(gèng)主要的(de)是節省(sheng)了清潔(jié)水,這對(duì)缺水地(di)區是非(fei)常有意(yi)義的。
按(an)5萬m2的建(jian)築采暖(nuǎn),年單位(wèi)耗煤量(liang)21.53kg/m2計算,采(cǎi)用地熱(rè)熱泵供(gòng)暖替✨代(dài)鍋爐供(gong)暖,每個(ge)采暖季(ji)可節省(shěng)耗煤量(liàng)1077噸。另☀️外(wài)生活熱(re)🔴水供應(ying)量為87600噸(dun)/年,如采(cai)用鍋爐(lu)加熱,計(ji)算出年(nián)耗煤量(liàng)為980噸⚽/年(nian)。這樣可(ke)以計算(suàn)出采用(yòng)地熱供(gòng)熱替代(dài)鍋爐供(gòng)熱,每年(nian)可節煤(mei)2057噸,按煤(mei)價220元/噸(dun)計算,相(xiang)當于節(jiē)省45.3萬元(yuan)。
表3地熱(re)供熱與(yǔ)鍋爐供(gòng)熱的投(tou)資回收(shou)(按暖氣(qì)增加投(tóu)資計算(suàn))
單位方(fāng)案1方案(an)2方案3鍋(guo)爐燃氣(qì)鍋爐
供(gòng)暖面積(jī)萬m2 5
供暖(nuan)收費标(biao)準元/m2 20
單(dan)位供暖(nuan)成本元(yuan)/m2 8.28 9.66 7.70 13.65 26.76
供暖毛(máo)利萬元(yuan)/年58.60 51.70 61.50 31.75 -33.80
生活(huo)熱水供(gòng)應量噸(dun)/年87600
熱水(shui)收費标(biāo)準元/噸(dun)6
熱水供(gong)應成本(ben)元/噸/ 1.35 1.35 4.50 11.32
熱(rè)水供應(yīng)毛利萬(wàn)元/年0.00 40.73 40.73 13.14 -46.60
毛(máo)利總計(jì)萬元/年(nian)58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40
計地熱(rè)井費用(yòng)毛利總(zǒng)計萬元(yuán)/年20.85 53.88 63.68 44.89 -80.40
系統(tong)投資萬(wàn)元584 675 573 285 345
投資(zī)回收年(nián)限年28.0 12.5 9.0 6.3無(wú)
單位面(miàn)積投資(zī)費元/m2 116.8 135.0 114.6 57.0 69.0
不(bú)計地熱(re)井費用(yong)毛利總(zong)計萬元(yuan)/年58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40
系統(tong)投資萬(wàn)元334 425 323 285 345
投資(zi)回收年(nián)限年5.7 4.6 3.2 6.3無(wu)
單位面(miàn)積投資(zi)費元/m2 66.8 85.0 64.6 57.0 69.0
替(ti)代燃煤(méi)鍋爐供(gòng)熱,節煤(mei)2057噸所減(jian)少的對(duì)空氣污(wu)染量,可(kě)計算出(chū)相應治(zhi)理污染(rǎn)量所需(xū)的費用(yòng)約12.4萬元(yuán)🏃。按上🛀述(shu)所👄計算(suan)出的🔞替(ti)代燃煤(mei)鍋爐供(gong)熱所達(dá)到的節(jiē)水、節煤(mei)和環保(bǎo)效益,可(kě)以得出(chu)一個總(zǒng)的效益(yi)值為:
6萬(wan)元(節水(shui))+ 45.3萬元(節(jie)煤)+ 12.4萬元(yuan)(環保)=63.7萬(wan)元
此為(wei)地熱熱(rè)泵供熱(rè)替代燃(rán)煤鍋爐(lú)供熱所(suo)取得的(de)間接效(xiào)益,由此(ci)可計算(suàn)地熱熱(rè)泵供熱(rè)方案3的(de)直接效(xiào)益和間(jian)接效益(yì)之和為(wei)🤟63.68萬元+ 63.7萬(wàn)元= 127.38萬元(yuán),如按此(cǐ)收益重(zhòng)新計算(suan)地熱熱(rè)泵供熱(re)方🛀🏻案3的(de)投資回(hui)收年限(xian)🧑🏾🤝🧑🏼為4.5年。小(xiǎo)編推薦(jian)廣大化(huà)工廠用(yong)泵、醫藥(yào)廠用泵(bèng)*上海市(shì)三星水(shui)泵🔴廠 上(shang)海意海(hai)耐腐蝕(shí)泵制造(zao)有限公(gong)司上海(hǎi)市新三(sān)星給排(pai)水設備(bei)有☔限公(gong)司轉自(zi):國際泵(bèng)閥貿易(yì)網
5結論(lun)
1、根據技(jì)術經濟(jì)評價結(jié)果,認為(wei)地熱熱(rè)泵供熱(re)方案3(供(gòng)暖、生活(huó)💋熱水、空(kōng)調)為*方(fāng)案。
2、地熱(rè)熱泵供(gòng)熱系統(tǒng),當計入(rù)地熱井(jing)時供暖(nuan)單位成(cheng)本為15.41元(yuán)/m2,與♋燃煤(méi)鍋爐相(xiang)當,不計(ji)地熱井(jing)時僅為(wei)7.70元/m2,約隻(zhī)有鍋爐(lu)的60%,表明(ming)回收地(di)熱尾水(shuǐ)的地熱(re)熱泵調(diào)峰供暖(nuan)成本是(shì)很低的(de)。
3、地熱熱(re)泵供熱(rè)系統,計(ji)入地熱(rè)井時系(xi)統的投(tóu)資回收(shōu)年限約(yue)☁️9年左右(you),不計地(di)熱井時(shi)約隻有(yǒu)4年,低于(yu)鍋爐系(xì)👨❤️👨統的7年(nian)。
4、地熱熱(re)泵調峰(fēng)供暖提(ti)高了地(di)熱利用(yong)率,同時(shi)降低地(dì)熱排水(shuǐ)溫㊙️度達(dá)到環保(bao)排放标(biao)準。
5、地熱(rè)熱泵供(gòng)熱替代(dai)燃煤鍋(guō)爐供熱(rè)取得節(jiē)水、節煤(méi)和環保(bao)🔞效益總(zong)計為63.7萬(wan)元,由此(ci)可計算(suan)出地熱(rè)熱泵供(gòng)熱方案(àn)📱3的直接(jiē)效🌈益和(hé)間接效(xiào)益之和(hé)為127.38萬元(yuán)
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