,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,地源热泵供热制冷节能环保系统,地源热泵供热制冷节能环保系统,1,生活热水,南方气候潮湿、冬季气温变化大（经常在10-20间变化）、夏季炎热，因此，洗澡用的生活热水成为南方人的生活必须；,夏季空调制冷,南方夏季炎热，制冷空调已成为城市家庭和办公的基本设施；,冬季采暖,16是人体对寒冷忍受程度的一个界限，南方冬季绝大多数地方的气温都会降至16以下。,（1）南方对供热制冷的需求特点,（2）农业消费需求特点,需要温控的农业大棚、禽舍、鱼池等需求越来越旺。利用地源热泵技术，可以为现代农业提供价廉质优的温控系统,一、意义和必要性,生活热水 南方气候潮湿、冬季气温变化大（经常在10-20,2,一、意义和必要性,我国采暖和空调的能耗已占建筑总能耗的55，炎夏季节多数电网高峰负荷约有13用于空调制冷，使许多地区用电高度紧张，拉闸限电频繁。2019年广西建筑能耗已经超过全社会总能耗的20%。,我国新建建筑全面执行节能标准，建筑能耗要减少50%。,我国建筑能耗,33%夏季空调,45%其他建筑能耗,55%空调、采暖,一、意义和必要性 我国采暖和空调的能耗已占建筑总能,3,一、意义和必要性,建设部关于贯彻国务院关于加强节能工作的决定的实施意见（建科2019231号）“到“十一五”期末，中等城市完成既有建筑节能改造的面积要占既有建筑总面积的15%，小城市要完成10%；太阳能、浅层地能等可再生能源应用面积占新建建筑面积比例达25%以上”,美国每年安装约4万套地源热泵系统,意味着降低温室气体(如,CO,2,等)排放100万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植404686公顷(100万英亩)树的效果，年节约能源费用可达42亿美元。,一、意义和必要性 建设部关于贯彻国务院关于加强,4,地球表面吸收了太阳能的47，相当于人类一年所需能量的500多倍,地球深处热流或较深层的地热能对地表浅层也起到了加热作用,地球表面吸收了太阳能的47，相当于人类一年所需能量的5,5,我国近百米内的土壤每年可采集的低温能量达1.5万亿千瓦，是我国目前发电装机容量亿千瓦的3750倍，而百米内地下水每年可采集的低温能量也有亿千瓦。因此，许多专家将浅层地能比喻为一个,巨大的“绿色聚宝盆”。,水泵的作用是把水从低处往高处送，热泵就是热传导的“水泵”。把低温的热源提升，提供生活用能。用千瓦的电驱动热泵后，可以“搬运”4千瓦的浅层地能。,我国近百米内的土壤每年可采集的低温能量达,6,地源热泵冬天代替锅炉从土壤中取热，向建筑物供暖，夏天代替普通空调向土壤排热，给建筑物制冷。,称为二十一世纪的 “绿色空调技术”,地源热泵,是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。,地源热泵冬天代替锅炉从土壤中取热，向建筑物供暖，,7,属于经济效益、社会效益和生态效益显著的社会公益技术。,可见，地源热泵技术,可见，地源热泵技术,8,二、地源热泵系统的一般形式,二、地源热泵系统的一般形式,9,地源热泵系统的特点及优势,1、可再生能源利用形式,地表浅层收集了,47%,的太阳能量，它利用地表浅层的可再生能源，符合可持续发展的战略要求。,2、高效节能,制热系数高达3.54.5，而锅炉仅为0.70.9，可比锅炉节省70%以上的能源和40%60%运行费用；制冷时要比普通空调节能30%左右。,3,、美观,传统空调系统的换热器置于室外，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，保持建筑物外观的完美。,地源热泵系统的特点及优势 1、可再生能源利用形式,10,地源热泵系统的特点及优势,4、保护环境,设备的运行没有燃油、燃煤污染。不抽取地下水，没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题，是真正的绿色环保能源利用方式。,5、多功能、系统控制和管理方便,套地源热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。,6、寿命长,普通空调寿命一般在15年左右，而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料，埋地寿命至少50年。,地源热泵系统的特点及优势 4、保护环境,11,建设部启动可再生能源行动计划。主要是：太阳能屋顶计划和浅层地热能利用计划。,建设部启动可再生能源行动计划。主要是：太阳能屋顶,12,2019年是开展示范的第一年，第一批下达的25个项目资金共10368万元，占首批可再生能源建筑应用示范项目补贴预算的50%。,这是一个显著的政策信号，政府投入带动若干倍的社会资金，从而强力拉动新能源在建筑领域的应用，推动国家节能、环保战略目标的尽早实现。,2019年是开展示范的第一年，第一批下达的25个项目,13,（1）地表(下)水源方式,我国实施地源热泵工程主要有两大类,利用河水、湖水、地下水为冷源或热源，换热效率高,初期投资成本较低。,广西河流数量多，大多数城市（镇）临江而建。地下水也相当丰富，全区有600多条地下河。,（1）地表(下)水源方式我国实施地源热泵工程主要有两大类,14,土壤换热器以垂直埋管居多。广西雨水充足，绝大多数城镇地下水位较高，富水土壤比例大，土壤的水对流传热起重要作用，为土壤换热式地源热泵系统应用提供了得天独厚的条件。一般土壤换热井20-30米，换热效果就很明显。10口土壤换热井就可获得约20千瓦的热量（或冷量）。,而北方干性土壤垂直埋管深度一般要超过60米，而换热量则一般小于50W/m,我国实施地源热泵工程主要有两大类,（2）土壤换热器的闭式系统,土壤换热器以垂直埋管居多。广西雨水充足，绝大多数,15,夏季采用供冷的冷凝热制热水，制热水不耗电能，实现冷热联供，能效比1：7；,冬季制热水时热泵的低温热源为土壤源。,三、不同建筑类型冷热需求情况分析,（1）对需同时供冷和供热水的酒店、或以供热水为主的学生公寓（民用住宅）和短时供冷的食堂（餐厅）,夏季采用供冷的冷凝热制热水，制热水不,16,（2）浅层地热能+太阳能耦合系统,对一些已安装了太阳能的系统进行改造，解决其冬天耗电（或耗油）大的问题，技术关键是太阳能集热器与土壤换热器合理耦合的问题，如太阳能的被动利用与浅层地热能的主动利用的匹配和智能控制。,我们已获得实用新型专利“太阳能-地源热泵空调热水设备”,（专利号ZL201920191152.8）,三、不同建筑类型冷热需求情况分析,（2）浅层地热能+太阳能耦合系统三、不同建筑类型冷热需求情况,17,已完成的广东工业大学龙洞校区学生公寓地源热泵-太阳能-冷却塔耦合的热水示范工程,（改造原有的太阳能+燃油锅炉系统）,已完成的广东工业大学龙洞校区学生公寓地源热,18,（3）对于夏热冬暖地区，一般供冷负荷大于采暖负荷50%以上。,冬季采暖时热泵的低温热源为土壤热源，土壤换热器按冬季采暖负荷匹配。,夏季制冷通过土壤换热器与冷却塔散热，可减少土壤换热器的埋管长度，减少土壤换热器的投资和埋管所需占用的土地面积。,需要解决建筑冷热负荷与土壤换热的平衡问题，对土壤换热器与冷却塔进行合理匹配。,三、不同建筑类型冷热需求情况分析,（3）对于夏热冬暖地区，一般供冷负荷大于采暖负荷5,19,系统验收,太阳能集热蒸发器设计,热泵设计,自动控制,设计,用户冷热负荷,地层结构,理论,模型,实验,模型,设备制造,系统集成安装,试营运,土壤换热器设计,技术路线流程图,四、地源热泵系统设计,系统验收太阳能集热蒸发器设计热泵设计自动控制用户冷热负荷理论,20,产品系列,宾馆医院,小区家庭用户,学校部队,农业大棚养殖,地源热泵,空调-热水设备,GXDKYRB30-A,地源热泵,热水设备,GXDKYRB15-A,地源热泵-太阳能,空调-热水设备,GXDKYRB3-A,地源热泵,温控设备,GXDKYRB20-A,8万大卡制冷（热）为一标准台套,产品系列宾馆医院小区家庭用户学校部队农业大棚养殖地源热泵地源,21,注意三个现象：,不该用的地方在用；,不懂技术的人在安装；,不懂运行的人在运行。,注意三个现象：不该用的地方在用；,22,五、,广西大学-,技术特点与优势,项目关键技术：,适合亚热带资源条件的土壤换热器设计以及系统的科学集成。,自主创新技术：,富水土壤垂直浅埋管换热器设计技术,多种可再生能源能源互补利用的系统优化匹配技术,冷热联供热量多级分流技术,系统自动控制技术,五、广西大学-技术特点与优势项目关键技术：适合亚热带资源,23,技术成果水平,2019年3月，广西大学完成的“亚热带及温带地区地源热泵供热制冷节能系统技术研发”科技项目通过了广西科技厅组织的技术鉴定。（成果登记号201968003）,专家的鉴定意见为：项目针对亚热带及温带地区在利用浅层埋管技术、优化埋地换热器及系统节能方面达到国内领先水平。,产品质量检测单位经国家空调设备质量监督检验中心现场检测，,机组制热水工况的能效系数COP达4.5，系统的能效系数COP达4.0，换热量大于60w/m。,技术成果水平2019年3月，广西大学完成的“亚热带及温带地,24,知识产权情况,课题组已申请地源热泵相关设备发明专利1项，实用新型专利2项，发明专利“多功能地源热泵烘干设备”已通过初审（申请号：201910032803.6）。,“太阳能-地源热泵空调热水设备”（专利号：ZL201920191152.8）和“多用途节能型热泵孵化机”（专利号：L03246721.4），已经获得国家实用新型专利。,知识产权情况 课题组已申请地源热泵相关设备发明专利1项,25,自主开发技术之一：,富水土壤垂直浅埋管换热器设计技术,根据南方地区土壤地下水位高、含水量丰富、液相对流传热起重要作用的特性，提出富水土壤换热器的设计理论和方法，实施垂直U型管的浅埋技术方案。使土壤换热器投资比干性土壤减少30%以上。,如南宁市三中的地源热泵系统，在埋管深度32米时，获得66w/m的换热量，地源热泵机组制热水工况的性能系数4.5，制热水与电锅炉比节能70%以上。,自主开发技术之一：富水土壤垂直浅埋管换热器设计技术,26,地源热泵系统设计软件,采用浅层地热能-太阳能耦合的冷热联供系统设计软件,，包括土壤换热器、冷却塔、太阳能集热器的换热量计算；系统匹配；系统自动控制设计；复合型系统的经济性评价等模块,。,地源热泵系统设计软件 采用浅层地热能-太阳能耦合的冷热联,27,自主开发技术之二：,南方气候一年中约有一半以上天数的环境温度高于20，冬季又有一半以上天数的环境温度高于12。,充分利用南方暖气候优势，实现土壤源、空气源、太阳能,多种可再生能源,间歇或互补利用的,系统优化匹配,，避免了由于过度取热，出现系统效率下降的问题。,多种可再生能源能源互补利用的系统优化匹配技术,自主开发技术之二：南方气候一年中约有一半以上天数的环,28,自主开发技术之三：,冷热联供热量多级分流技术,冷热联供工况实现热量多级分流技术。,将制冷产生的热量用于制热水、向土壤和冷却塔散热，空调工况制热水不耗能，大大提高了能源利用率，并减少了制冷所需的埋地盘管长度，降低了系统的初期投资。,自主开发技术之三：冷热联供热量多级分流技术 冷热联供工,29,实现系统运行参数实时数字显示，配置远程控制接口，可实现远程控制。,自主开发技术之四：,系统自动控制技术,实现系统运行参数实时数字显示，配置远,30,自主开发技术之五：,一机多用，投资运行成本低,一套系统实现供冷、采暖和供热水多重功效。系统投资在2-4年内从节省的能源开支中回收，以后便进入低成本运行状态，用户满意认可。,自主开发技术之五：一机多用，投资运行成本低 一,31,方案,每年运行费用（万元）,平均每人每天热水费用（元）,采用地源热泵制热水每年节约费用比较,燃油锅炉,118.1,0.76,方案,比方案节约82.2万元;,比方案节约102.6万元;,比方案节约20.8万元;,比方案节约33.3万元。,方案,比方案节约69.6%;,比方案节约74.1%;,比方案节约36.7%;,比方案节约48.1%,。,电热锅炉,138.5,0.89,空气源热泵,56.7,0.36,太阳能+电热锅炉,69.2,0.44,地源热泵