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