地源热泵

Page1UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839浅表可再生能源利用：地源热泵及其它能效技术介绍RenewableGroundEnergy：ApplicationsofGeothermalHeatPumpSystem徐云生博士密苏里-哥伦比亚大学环境技术中心研究副教授美国能源部国际能源效率IUEP项目首席研究员国际地源热泵协会(IGSHPA)中国地区委员会主席美国供暖制冷和空调工程师学会(ASHRAE)会员美国地源热泵联合体(GHPC)机构会员美国NWC公司首席技术官Page2UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839内容Contents建筑中的能源消耗地源热泵的原理，特点和经济指标分析适用的建筑类型以及工程实例介绍环境评估，产业前景展望和政府初期支持Page3UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839美国超过1/3，中国接近30%煤炭工业天然气工业石油工业水电工业建筑能源消耗EnergyConsumptioninBuildingsPage4UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839建筑能源和城市环境EnergyandEnvironment粉尘硫化物，氮化物二氧化碳和其它温室气体排放（40%）Page5UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839能源和城市环境EnergyandEnvironment发电终端用户化石能源煤煤，油，天然气可再生能源水力，核能风能，生物能，地热能，太阳能地下热能，太阳能，风能，生物能清洁燃烧降低火电比例再生能源能源效率Page6UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839建筑供暖和空调HeatingandCoolinginBuildings煤天然气再生能源目标：环境改善不以用户费用支出为代价大面积应用Page7UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839地下能源EnergyupfromGroundPage8UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839地源热泵的工作原理GHP,HowItWorks能量转移而不是消耗利用可再生能源而不是化石能源Page9UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839地源热泵的水平埋管GHPwithHorizontalLoops3-10ftundergroundPage10UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839地源热泵的垂直埋管GHPwithVerticalLoops30-500ftverticalboreholesPage11UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839热泵和水泵HeatPumpandWaterPumpPage12UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839主动系统ActiveSystem冬天热风：30-40°C夏天冷水：5-7°C全年热水：40-60°C温度精确控制Page13UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839空调CoolingExpansionDeviceCompressorReversingValveDomesticHotWaterIndoorHeatExchangerGroundHeatExchangerPage14UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839供暖HeatingExpansionDeviceCompressorReversingValveDomesticHotWaterIndoorHeatExchangergroundHeatExchangerPage15UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839生活热水WaterHeater10-15%Page16UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839浅层能源的应用方式AvailableUndergroundEnergy土壤（闭式）地下水（开式）表面水（闭式）海水（闭式）污水（闭式）自来水（闭式）Page17UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839地下换热系统的形式UndergroundHeatExchangers地下环路Page18UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839开式系统和闭式系统ClosedLoopsandOpenLoops[优点]占地少，成本低[不足]部分地区不许可依赖于地下水资源系统维护高，设备寿命短效率衰减额外的水泵功率Page19UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839小结Summary不需要地热资源不需要地下水主动电力驱动系统不依赖地下温度水平能量转移而不是创造Page20UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839集成全功能系统AllinOnePage21UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839地源热泵集成全功能系统IntegratedSystemPage22UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839[功能]空气调节，冰水和制冰，空间供暖生活（洗浴，厨房，洗衣房）热水泳池热水，道路和停车场化冰[能源]电力，煤炭，燃油，液化气，天然气城市热力，电厂余热，工业余热，太阳能单一能源系统SoleEnergySystemsPage23UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839单一能源系统SoleEnergySystems可分户计费简化物业管理简化商业环境避免能源费用波动减少投资减少审批程序Page24UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839全隐式系统InvisibleSystem消除户外设备，埋管在道路，花园，草地，庭院，绿化带，建筑下面…Page25UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839全隐式系统InvisibleSystemPage26UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839全隐式系统InvisibleSystem一个例子Page27UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839全隐式系统InvisibleSystem[小区环境]无室外挂机，保持建筑完美外观无冷却塔，或使用较小的冷却塔无“热岛效应”无室外机组所产生的噪声Page28UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839最佳的舒适性Comfort耗电小，更舒适的温度设定环境影响小，更宽的舒适范围全面布风充分的新风可能的湿度控制可能的粉尘过滤和空气消毒Page29UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839最佳的舒适性Comfort“橄榄”特性37－3Winter冬Summer夏Spring春Autumn秋C－1543LoadAirSource风冷热泵Geothermal地源热泵AmbientTemperature室外环境温度空调系统出力SystemOutputPage30UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839终身免维护系统LiabilityandMaintenance户外设备Page31UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839终身免维护系统LiabilityandMaintenance冷却塔更新Page32UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839终身免维护系统LiabilityandMaintenance地上部分15年地下系统50年Page33UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839其它优势OtherAdvantages占用空间少不会因冷却塔的存在导致结构要求运行灵活，避免“大马拉小车现象”Page34UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839小结Summary节约运行费用，终身寿命成本降低多功能，空调，暖气和热水集成。开发商无需考虑燃料锅炉的许可，暖气管线的敷设，以及燃料的安全和管理等无户外设备，改善小区环境，减少系统维护，并可设计成全隐式系统不依赖室外环境，系统更舒适，运行更可靠独立分区分户计费，进一步节约运行费用，减少物业管理工作。Page35UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839运行费用LowestOperationCost终身寿命成本（LCC)空调系统的初期投资只是这冰山的一角长期的运行和维护费用隐藏在这里而常常被忽视Page36UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839运行费用LowestOperationCost夏季空调：30-50%冬季供暖：50-70%全年热水：70%Page37UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839费用OperationCost美国阿克拉荷马州阿克拉荷马市约240平方米住房的空调供暖和热水的年费用（美元）24264765071443丙烷气体供暖/电制冷675228258189地源热泵制冷供暖1275476419380常规空气源热泵制冷供暖1388228507650液化气供暖/电制冷合计热水空调供暖Page38UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839运行费用OperationCost美国尤他州圣乔治亚州市约300平方米住房的空调供暖和热水的年费用（美元）1768337592839液化气供暖/电制冷3289816664地源热泵制冷供暖993183592218常规空气源热泵制冷供暖1028122592314煤气供暖/电制冷合计热水空调供暖Page39UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839运行费用OperationCost地源热泵空调供暖和热水的年费用节约4617万肯塔基旅馆饭店6010,000马里兰104套公寓25to5050万德克萨斯54所公立学校58610俄亥俄办公楼46160乔治亚单家独立别墅386,2万美空军基地4000户公寓和别墅63260堪萨斯单家独立别墅48to66270路易斯安纳单家独立别墅40310印地安纳单家独立别墅节约%平方米Page40UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839经济性分析FeasibilityStudy[投资增加]设备，地下换热系统[投资减少]冷却塔，设备占用建筑面积，城市热力集资费锅炉建设和占地，机房占地减少Page41UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839经济性分析FeasibilityStudy水平常规系统比较初期投资300-500元/平方米高出10-30%空调费用供暖费用10-15元/年/平方米12-20元/年/平方米低30-50%低60-80%（电）低30-50%（气）高5-10%（煤）投资回报0-7年不等Page42UNIVERSITYOFMISSOURI–COLUMBIASINCE1839投资空调费用供暖费用全年费用投资空调费用供暖费用全年费用投资空调费用供暖费用全年费用m2w/m2小时/日元元/季元/季元/年元元/季元/季元/年元元/季元/季元/年宾馆11202442827.4620.5948.0537338.6115.6754.2838041.1830.8972.07招待所11102439225.1718.88