今冬,山東能源肥礦集團(tuán)機(jī)關(guān)大樓供暖用上了淺層地?zé)崂醚b置——地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。走進(jìn)集團(tuán)機(jī)關(guān)辦公室,開(kāi)啟空調(diào)開(kāi)關(guān),陣陣暖流從出風(fēng)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(diǎn)……帶著一連串問(wèn)號(hào),11月25日,記者來(lái)到了肥礦集團(tuán)機(jī)關(guān)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)控制中心,實(shí)地探尋地源熱泵的奧秘。
夏天的能量冬天用
在地源熱泵設(shè)備控制室里,負(fù)責(zé)施工的工程技術(shù)員繆蒙正和同事一起整理相關(guān)技術(shù)資料,得知記者的來(lái)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?zé)豳Y源運(yùn)行的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備,不光可以供熱,而且可以制冷。通過(guò)把熱交換器埋于地下,讓水在高強(qiáng)度塑料管組成的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)與大地土壤進(jìn)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(wèn)。
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(jìn)行熱交換,而地源熱泵主要是與地下土壤進(jìn)行熱交換。夏季,在為室內(nèi)提供冷氣的同時(shí),其廢熱不再是排入空氣中,而是儲(chǔ)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(lái)自于地下,利用地下土壤的溫度來(lái)為室內(nèi)提供免費(fèi)的熱能,而土壤溫度的降低又為下一季節(jié)的空調(diào)帶來(lái)冷源。因此,地源熱泵更多地是在室內(nèi)和地下轉(zhuǎn)移能量,而不是創(chuàng)造熱量。在這個(gè)過(guò)程中,土壤提供了一個(gè)很好的免費(fèi)能量倉(cāng)庫(kù),這樣就實(shí)現(xiàn)了能量的季節(jié)轉(zhuǎn)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(guó)際上最先進(jìn)的中央空調(diào)系統(tǒng)。
繆蒙的一席話讓記者回想起一個(gè)場(chǎng)景:炎炎夏日的城市里,每當(dāng)從一些商場(chǎng)、店鋪前路過(guò)時(shí),與人差不多高的碩大空調(diào)外機(jī)噴出滾滾熱浪,讓人避之不及。而對(duì)于地源熱泵來(lái)說(shuō),原本這些空調(diào)外機(jī)噴出的廢熱卻成為冬季用來(lái)取暖的寶貴熱源,真的很神奇!
記者設(shè)想,假如在像濟(jì)南、青島這樣的城市里,能夠普及地源熱泵技術(shù)的話,夏季的城市“熱島”效應(yīng)說(shuō)不定就能減少很多；同時(shí),夏季儲(chǔ)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(tuán)的地源熱泵設(shè)備控制室里看到,三臺(tái)油罐車大小的設(shè)備依次排開(kāi)。這是熱泵機(jī)組,相當(dāng)于地源熱泵的“心臟”,每一臺(tái)機(jī)組都對(duì)應(yīng)相應(yīng)的供熱區(qū)域。這些地源熱泵機(jī)組負(fù)責(zé)把地下蘊(yùn)含的能量抽取出來(lái),再經(jīng)過(guò)換熱技術(shù)輸送到地面建筑中進(jìn)行室溫的調(diào)節(jié)。
記者看到,控制室內(nèi),連接著整臺(tái)機(jī)組的輸水管道有水桶般粗細(xì),它們一頭連著供暖的機(jī)關(guān)辦公樓,一頭連著大地。牛曉波說(shuō),這些管路相當(dāng)于我們?nèi)梭w內(nèi)的血管,粗的管道相當(dāng)于大動(dòng)脈,最細(xì)最末端的管道就是毛細(xì)血管了!這些“毛細(xì)血管”分別分布在地下和建筑物內(nèi),能量就是依靠他們來(lái)吸收和傳遞的。
“為什么稱之為地源熱泵呢?”記者不解?？娒山榻B說(shuō),這是因?yàn)樵谧匀唤缰?水總是由高處流向低處,熱量也總是從高溫轉(zhuǎn)向低溫。但人們通過(guò)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(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置,工作時(shí)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(jìn)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(lái)好幾倍的能量,這簡(jiǎn)直就是一本萬(wàn)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?zé)崮芰刻崛〕鰜?lái),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(guò)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(yùn)含在地下深層土壤的熱量,并將“U”形管上端兩個(gè)開(kāi)口接入地源熱泵機(jī)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(jī)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(jī)組內(nèi)進(jìn)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(dòng),就可以通過(guò)水循環(huán)系統(tǒng),源源不斷地將地下的能量提取出來(lái),用于日常室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)或其它用途,機(jī)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(shuō)。據(jù)他介紹,肥礦集團(tuán)在安裝地源熱泵過(guò)程中,利用操場(chǎng)空間進(jìn)行鉆孔埋管,施工的鉆孔埋管深度為50米,實(shí)施了950套埋管,總計(jì)埋管長(zhǎng)度達(dá)20多萬(wàn)米。整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)投入使用后,可以為總建筑面積達(dá)28500平方米的辦公樓提供可靠的制熱和制冷服務(wù)。
鉆孔埋管場(chǎng)地就位于肥礦集團(tuán)辦公樓西側(cè)的操場(chǎng),來(lái)到操場(chǎng)可以看到,隨著工程的竣工,工人師傅正在對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整修,不久將完全恢復(fù)操場(chǎng)的原貌。以后,當(dāng)你在操場(chǎng)上遛彎兒時(shí),如果不是事先知道,你無(wú)論如何也想不到,就在你的腳下,有一個(gè)大規(guī)模的能量交換車間正在晝夜不停地運(yùn)行著,它在無(wú)聲無(wú)息中創(chuàng)造著冬日里的溫暖和夏日里的涼爽。
地?zé)釕?yīng)用將更普遍
據(jù)了解,我國(guó)是一個(gè)以中低溫地?zé)豳Y源為主的國(guó)家,地?zé)崮茉刺N(yùn)藏豐富。以山東省為例,初步估算200米深度內(nèi)蘊(yùn)藏的地?zé)崮苜Y源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤約131.4億噸,相當(dāng)于我省煤炭總地質(zhì)儲(chǔ)量的40%,地?zé)豳Y源潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值6.5萬(wàn)億元以上。而且,建筑能耗目前約占我國(guó)總能耗的30%左右,這個(gè)比例還在不斷增加,因此,在建筑節(jié)能領(lǐng)域推行太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉辞熬皬V闊。近年來(lái),已經(jīng)呈現(xiàn)出較好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
從目前市場(chǎng)來(lái)看,全國(guó)地源熱泵市場(chǎng)銷售額已超過(guò)80億元,并以每年20%以上的速度在增長(zhǎng)。同時(shí),地源熱泵系統(tǒng)的初裝費(fèi)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(duì)地源熱泵的認(rèn)知度也有了很大提高。
我省在日前出臺(tái)的《山東省節(jié)約能源“十二五”規(guī)劃》提出,積極推動(dòng)地?zé)崂?通過(guò)加大財(cái)政資金引導(dǎo),強(qiáng)化示范帶動(dòng),積極推廣滿足環(huán)保和水資源保護(hù)要求的地?zé)峁┡?、供熱水技術(shù)和產(chǎn)品；發(fā)展地?zé)狃B(yǎng)殖、地?zé)崦窬?、地?zé)豳e館、地?zé)後t(yī)療保健和地?zé)嵝蓍e度假等；建設(shè)一批地源熱泵應(yīng)用重大示范項(xiàng)目。到2015年,新增地源熱泵系統(tǒng)建筑應(yīng)用面積3000萬(wàn)平方米。
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