今冬,山東能源肥礦集團機關大樓供暖用上了淺層地熱利用裝置——地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。走進集團機關辦公室,開啟空調(diào)開關,陣陣暖流從出風口噴涌而出。
地源熱泵是什么?地源熱泵空調(diào)與傳統(tǒng)的空調(diào)有什么不同?它到底有哪些優(yōu)點……帶著一連串問號,11月25日,記者來到了肥礦集團機關地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)控制中心,實地探尋地源熱泵的奧秘。
夏天的能量冬天用
在地源熱泵設備控制室里,負責施工的工程技術員繆蒙正和同事一起整理相關技術資料,得知記者的來意后,他介紹起了地源熱泵的基本概況:地源熱泵是一種利用淺層地熱資源運行的高效節(jié)能空調(diào)設備,不光可以供熱,而且可以制冷。通過把熱交換器埋于地下,讓水在高強度塑料管組成的封閉環(huán)路中循環(huán)流動,從而實現(xiàn)與大地土壤進行冷熱交換的目的。
“地源熱泵與傳統(tǒng)的空調(diào)有什么不一樣呢?”記者問。
繆蒙介紹道:二者的區(qū)別在于,傳統(tǒng)的空調(diào)主要是與室外空氣進行熱交換,而地源熱泵主要是與地下土壤進行熱交換。夏季,在為室內(nèi)提供冷氣的同時,其廢熱不再是排入空氣中,而是儲存于地下,以此提高冬季供暖的效率；到了冬季,室內(nèi)供暖的大部分能量來自于地下,利用地下土壤的溫度來為室內(nèi)提供免費的熱能,而土壤溫度的降低又為下一季節(jié)的空調(diào)帶來冷源。因此,地源熱泵更多地是在室內(nèi)和地下轉移能量,而不是創(chuàng)造熱量。在這個過程中,土壤提供了一個很好的免費能量倉庫,這樣就實現(xiàn)了能量的季節(jié)轉換。由于地源熱泵是在土壤和室內(nèi)空氣之間工作,二者的溫差較室內(nèi)外空氣溫差要小很多,所以它的工作效率非常高,是目前國際上最先進的中央空調(diào)系統(tǒng)。
繆蒙的一席話讓記者回想起一個場景:炎炎夏日的城市里,每當從一些商場、店鋪前路過時,與人差不多高的碩大空調(diào)外機噴出滾滾熱浪,讓人避之不及。而對于地源熱泵來說,原本這些空調(diào)外機噴出的廢熱卻成為冬季用來取暖的寶貴熱源,真的很神奇!
記者設想,假如在像濟南、青島這樣的城市里,能夠普及地源熱泵技術的話,夏季的城市“熱島”效應說不定就能減少很多；同時,夏季儲存下的能量,又能解決冬季的供暖難題。
像抽水那樣抽取能量
11月25日,記者在肥礦集團的地源熱泵設備控制室里看到,三臺油罐車大小的設備依次排開。這是熱泵機組,相當于地源熱泵的“心臟”,每一臺機組都對應相應的供熱區(qū)域。這些地源熱泵機組負責把地下蘊含的能量抽取出來,再經(jīng)過換熱技術輸送到地面建筑中進行室溫的調(diào)節(jié)。
記者看到,控制室內(nèi),連接著整臺機組的輸水管道有水桶般粗細,它們一頭連著供暖的機關辦公樓,一頭連著大地。牛曉波說,這些管路相當于我們?nèi)梭w內(nèi)的血管,粗的管道相當于大動脈,最細最末端的管道就是毛細血管了!這些“毛細血管”分別分布在地下和建筑物內(nèi),能量就是依靠他們來吸收和傳遞的。
“為什么稱之為地源熱泵呢?”記者不解。繆蒙介紹說,這是因為在自然界中,水總是由高處流向低處,熱量也總是從高溫轉向低溫。但人們通過采用水泵,可以把水從低處提升到高處。同樣的道理,人們發(fā)明了可以抽取能量的熱泵,可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以,熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置,工作時它本身消耗很少一部分電能,卻能從環(huán)境介質(zhì)(水、空氣、土壤等)中提取4-7倍于電能的裝置,提升溫度進行利用,通常地源熱泵消耗一千瓦的電能可以得到4倍以上的熱量或5倍以上的冷量,這也是熱泵節(jié)能的原因。
“這太劃算了,用一度電就可以換來好幾倍的能量,這簡直就是一本萬利的買賣!”記者贊嘆道。
腳下踩著能量交換車間
“為了將埋藏于地下的地熱能量提取出來,我們還要在地下建立一套能量交換系統(tǒng),也就是通常采用的垂直埋管系統(tǒng)。”據(jù)介紹,現(xiàn)在通常采用閉式埋管系統(tǒng),即通過鉆探的方式將“U”形管埋入地下50米-150米的深度,管內(nèi)注入防凍液之類容易傳遞冷量的液體,便于吸取蘊含在地下深層土壤的熱量,并將“U”形管上端兩個開口接入地源熱泵機組形成封閉式循環(huán)傳遞系統(tǒng)；另一方面,也由地源熱泵機組向建筑物室內(nèi)方向建立類似的循環(huán)傳遞系統(tǒng),兩者在機組內(nèi)進行冷熱能量交換,并將采自地下的冷熱能量輸送到室內(nèi)調(diào)節(jié)空氣溫度。
“這樣的系統(tǒng)建立之后,就意味著地源熱泵系統(tǒng)的建成,一經(jīng)啟動,就可以通過水循環(huán)系統(tǒng),源源不斷地將地下的能量提取出來,用于日常室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)或其它用途,機組的功率大小和埋管的數(shù)量取決于供熱和制冷面積。”李軍說。據(jù)他介紹,肥礦集團在安裝地源熱泵過程中,利用操場空間進行鉆孔埋管,施工的鉆孔埋管深度為50米,實施了950套埋管,總計埋管長度達20多萬米。整個空調(diào)系統(tǒng)投入使用后,可以為總建筑面積達28500平方米的辦公樓提供可靠的制熱和制冷服務。
鉆孔埋管場地就位于肥礦集團辦公樓西側的操場,來到操場可以看到,隨著工程的竣工,工人師傅正在對場地進行整修,不久將完全恢復操場的原貌。以后,當你在操場上遛彎兒時,如果不是事先知道,你無論如何也想不到,就在你的腳下,有一個大規(guī)模的能量交換車間正在晝夜不停地運行著,它在無聲無息中創(chuàng)造著冬日里的溫暖和夏日里的涼爽。
地熱應用將更普遍
據(jù)了解,我國是一個以中低溫地熱資源為主的國家,地熱能源蘊藏豐富。以山東省為例,初步估算200米深度內(nèi)蘊藏的地熱能資源量折合標準煤約131.4億噸,相當于我省煤炭總地質(zhì)儲量的40%,地熱資源潛在經(jīng)濟價值6.5萬億元以上。而且,建筑能耗目前約占我國總能耗的30%左右,這個比例還在不斷增加,因此,在建筑節(jié)能領域推行太陽能、地熱能等可再生能源前景廣闊。近年來,已經(jīng)呈現(xiàn)出較好的發(fā)展態(tài)勢。
從目前市場來看,全國地源熱泵市場銷售額已超過80億元,并以每年20%以上的速度在增長。同時,地源熱泵系統(tǒng)的初裝費也大幅度下降,由最初的每平方米建筑面積需要400元到450元,降低到目前的220元到320元,公眾對地源熱泵的認知度也有了很大提高。
我省在日前出臺的《山東省節(jié)約能源“十二五”規(guī)劃》提出,積極推動地熱利用,通過加大財政資金引導,強化示范帶動,積極推廣滿足環(huán)保和水資源保護要求的地熱供暖、供熱水技術和產(chǎn)品；發(fā)展地熱養(yǎng)殖、地熱民居、地熱賓館、地熱醫(yī)療保健和地熱休閑度假等；建設一批地源熱泵應用重大示范項目。到2015年,新增地源熱泵系統(tǒng)建筑應用面積3000萬平方米。
（責編：zy）
