地熱作為一種清潔能源，既有"熱"的價值，又有"水"的價值(zhí)，采暖(nuǎn)和生活熱水的優勢十分明顯，在我國北(běi)方得到迅(xùn)速的發展。國内地熱供(gòng)熱應用主要集(jí)中在天(tiān)津、北京、河北、西安等地。天津地熱供熱應用較為普遍，目前天津的地熱供暖(nuǎn)面積已達500萬m2，按替代燃(rán)煤鍋爐供(gòng)暖計算(suàn)，每個供暖季替代了11萬噸以上的煤，取得了良好的環(huán)境保護效益。

  地熱供暖中一個突(tū)出的問題是供暖後地熱(rè)排放水溫比較(jiào)高，一般在45℃以上，有的甚至達60℃，造成了資源(yuán)的浪費和環境熱污(wū)染(rǎn)。另外，有少數地熱田溫(wēn)度低(低于55℃)。這類低溫熱源要用于供(gòng)暖，需(xū)進一步加熱(rè)，如采用傳統鍋爐加熱(rè)方式，供暖後的排放水溫(wēn)仍(réng)将(jiāng)在40℃以上。如采用熱(rè)泵(bèng)技術，不僅可回收地熱的排放(fàng)水熱量，加熱升溫采暖供水溫(wēn)度，同時加(jiā)大了地熱的供暖能力，可使一口井相當于一口半至兩口井使用，另外降低地熱(rè)排放(fàng)水溫度，達到環保要求。

  1地熱熱泵供熱方案

  以往計算分析說明[1、2]：地熱熱泵供(gòng)暖系統，以地熱加熱泵調峰供(gòng)暖方式的供(gòng)暖成本和投資低于熱(rè)泵單獨作熱源的(de)供暖方式。本文選取地熱熱泵調峰供暖作為基本系統進行三種地熱熱泵供熱方案的技術(shù)經濟性分析。

  方案1：地熱熱(rè)泵調(diào)峰供暖系統

  設(shè)計地熱熱泵調(diào)峰供暖(nuǎn)方案的系統原理圖示，如圖1。地熱為供暖基本熱源，滿足采暖系(xì)統的(de)基本熱負荷要求(qiú)，到了采暖嚴(yán)寒期(qī)，地熱熱量不能滿足采暖熱負荷要(yào)求，啟用熱泵調峰，以提高采暖循環供水溫度，達到調峰(fēng)供暖的要求。此系統中，地熱供暖後的尾水作(zuò)為熱(rè)泵蒸發器的熱(rè)源，因此地熱的排水(shuǐ)溫度将會進一步降低。

  方案2：地熱熱(rè)泵調峰供暖與生活熱水供應

  在滿足方案(àn)1供暖要求(qiú)同時，還可兼顧生活熱水的供應，即(jí)利用地熱供暖後的尾水作為生活熱水供應。與單一(yī)地熱(rè)供暖相比較(jiào)，地熱供暖與生活(huó)熱水供應不僅利用了地熱的(de)“熱”，而且利用了地熱的“水”。

  由于地熱(rè)供暖(nuǎn)後的尾水溫(wēn)度低(dī)于(yú)45℃，需要(yào)有将尾水加熱升溫的系統。這裡設(shè)計以一(yī)定(dìng)量地熱供(gòng)水55℃與一(yī)定量地熱尾水相(xiàng)混合(hé)，達到供應45℃的生活熱水，如圖1，這(zhè)種方(fāng)案涉及到要降(jiàng)低地熱供暖的供(gòng)水流量，即降低地熱的(de)供熱量，因(yīn)此相應地(dì)要加大熱(rè)泵的調峰量。

  方案3：地熱熱泵調峰供暖生活熱水供(gòng)應并兼顧夏季空調在滿

  足上述方案2地熱熱泵供熱(rè)的基礎上，考慮熱泵兼顧夏季空調用。熱泵的工作原理與制冷機(jī)相同，二者也(yě)具有(yǒu)相同(tóng)的主要部件，隻是運行的溫度、壓力(lì)範圍不同。熱泵機組一機(jī)兩用，提高了設(shè)備的利用率(lǜ)，相應減少了采暖(nuǎn)、空調系統的設(shè)備(bèi)初(chū)投資，同時電力(lì)初裝費隻(zhī)一次性計入，投資的(de)經濟性得以提高。熱泵空調機(jī)一機兩用，并且機組在夏季空調的運行時間要比冬季(jì)調峰供暖的運行時間長(zhǎng)，因此可以把熱泵初(chū)投資的50%甚至60%以上計入空(kōng)調(diào)系統(tǒng)。

  2地熱熱泵供熱系(xì)統技術經(jīng)濟分析

  按上面提出的三種地熱熱泵供熱方案和兩類地熱(rè)資源情況：地熱利用後的尾水(shuǐ)或新(xīn)鑽地熱井，作供暖基本熱源加(jiā)熱泵(bèng)調峰進行(háng)供熱。進行方案技術經濟(jì)參(cān)數計算和分析的依據是北京某(mǒu)工程的實際參數：地(dì)熱供水溫(wēn)度55℃，流量80t/h；采暖回水溫度按35℃計算；采暖面積5萬m2，按建築節能要求，采暖熱指标可采用50w/m2；當地能源價格為：電價0.36元/度，地熱水費0.3元/噸，自來水水費0.7元/噸，煤價220元/噸，天(tiān)然氣(qì)價格1.8元/m3。

  由于采暖供回(huí)水溫度偏低，選用終端散熱器(qì)上将有所考慮。計算發現，對55℃以下的低溫(wēn)采暖(nuǎn)，如采用常規(guī)暖氣散熱(rè)器，所需(xū)要的散熱器面積至少要增加50%，相應投資也将(jiāng)增加50%。目前一種新興的PP-C管地闆輻射散熱器正在興(xìng)起和投入(rù)使用，由于它埋在房間地闆下，散熱(rè)方式是(shì)由下向上(shàng)輻射散熱，适合人(rén)的身體和生活需要。這一特點，即使(shǐ)是降低它的供(gòng)回水溫度，如采用50℃/35℃，對(duì)它的散熱效果也沒有太大影響。這(zhè)使得(dé)地闆輻射散熱器在(zài)低溫采暖中有很強的競争力。因此(cǐ)，可結(jié)合建(jiàn)築實際情況，終端可采用暖氣散熱器，或采用地闆輻射散熱器。

  根據上面(miàn)所(suǒ)提到的條件和參數，對三(sān)種地(dì)熱熱泵供熱方案進行具體的計算，結果見下表1、表(biǎo)2。

  計算結果分析和比(bǐ)較：

  1、表1計算了不同采暖終(zhōng)端，新鑽地熱井系統的投資和單位運行成本。從三種地熱供熱方案看，方案(àn)1的投資低，供暖成本也(yě)低，但沒有生活熱水供應。綜合比較，方案3既有供暖，又(yòu)有生(shēng)活熱水供應，同時還兼顧夏季空調，從投資和(hé)運行成本看，方案3處在方案1和(hé)方案2之間，可作為*方案。

  2、表(biǎo)2計算了計入和不計地熱井時的經濟參(cān)數計算結果。不計入地熱(rè)井時(shí)，系統隻有(yǒu)熱泵、管(guǎn)網和采暖終端(duān)，沒有地熱井的投(tóu)資和運行費用，其供暖成本隻有計入地熱井系統的55%左右。

  表1不同方案下地熱熱泵供熱經濟參數的計算

  終端地(dì)熱供熱方案地熱井管網終端投資(萬元)熱泵初(chū)投資(萬元)熱泵單位電費(元/m2)供暖單位成本(元/m2)生活(huó)熱水投資(萬元(yuán))供水單位成本(元/m2)初投資總計(萬元)

  暖氣散熱器方案1 600 124 0.70 18.02 / / 724.0

  方案2 600 169 1.22 19.55 46 1.35 815.0

  方案3 600 67 17.60 46 1.35 713.0

  地闆散熱器方案1 890 124 0.70 19.24 / / 1014.0

  方案2 890 169 1.22 20.78 46 1.35 1105.0

  方案3 890 67 18.82 46 1.35 1003.0

  暖氣增加投資方案1 460 124 0.70 15.83 / / 584.0

  方案2 460 169 1.22 17.37 46 1.35 675.0

  方案3 460 67 15.41 46 1.35 573.0

  表2地(dì)熱熱泵供熱與鍋爐供熱的比較(按暖氣增加投資(zī)計算)

  供熱方案供暖系統投資(萬元)供暖(nuǎn)單位成本(元/m2)生活熱(rè)水系統投資(萬元)供(gòng)水單位成本(元/m2)初投(tóu)資總計(萬元)

  計入地熱井費用地熱熱泵供熱方案(àn)1 584 15.83 / / 584

  地熱熱泵(bèng)供熱方案2 629 17.37 46 1.35 675

  地熱(rè)熱泵(bèng)供熱方案3 527 15.41 46 1.35 573

  不計地熱井費用地熱熱泵供熱方案1 334 8.28 / / 334

  地熱熱泵供熱方案2 379 9.66 46 1.35 425

  地(dì)熱熱泵供(gòng)熱方案3 277 7.70 46 1.35 323

  鍋爐燃煤鍋爐供熱215 13.65 70 4.50 285

  燃氣鍋爐供(gòng)熱240 26.76 105 11.32 345

  3地熱熱泵供熱與(yǔ)鍋爐供熱的比較

  通(tōng)常用戶比較關(guān)心的是，地熱熱泵供熱能否與傳統鍋爐供熱(rè)相競争，為此計算燃煤、燃氣鍋爐供暖及生(shēng)活熱水供應的初投資和單位成本，見表2，并将地熱(rè)熱泵供熱方案(有無地熱井費用兩種情況(kuàng))與鍋(guō)爐供熱二者進行(háng)投資和成本比較。

  由表2看，燃煤鍋爐的供暖單位成本為13.65元/m2，地熱(rè)熱泵調峰供暖方案3的供暖單(dān)位成(chéng)本為(wéi)15.41元/m2，比(bǐ)鍋爐(lú)高13%，不計地熱井時供暖(nuǎn)成本為7.70元/m2，約隻有鍋爐的56%。但燃氣鍋爐的供暖成本已超過了供暖收費标準20元/m2。比較生活熱水供應成本，地熱供應生活(huó)熱水的成本隻(zhī)有1.35元/噸，低于燃煤鍋爐成(chéng)本4.50元/噸(dūn)，大大低于燃氣鍋爐成(chéng)本11.32元/噸。

  根據上面計(jì)算得到的地熱供熱(rè)系統的投資和成本，以及鍋爐(lú)供熱的投資和成本，可分别計算地(dì)熱供熱和鍋爐供熱的年毛利(供暖收入和生活熱水收益)以及投資回(huí)收年限，見表3。地熱熱泵(bèng)供熱方案3的(de)年供暖和生活熱(rè)水收益*，可以考慮盡量擴(kuò)大地熱供生活熱水的市場，充分用好地熱的“熱”和“水”。投資回收年限中，燃煤鍋爐約7年左右，地熱熱泵系統，計入地熱井時系統的投資回收(shōu)年(nián)限約9年左右，不計地熱井時(shí)約4年，低于鍋爐系統。應當說明(míng)當地熱與鍋爐供熱方案對比(bǐ)時，占地面積引起的經濟效益差别不能忽視。鍋爐房要包括煤、灰埸和運輸通道(dào)，通常地熱井方案占地可能隻及鍋爐房(fáng)方案的1/5左右。如在市中心區占(zhàn)地，其土地價值是相當高的。

  4地熱熱泵供熱的節能環保效益(yì)

  與傳統鍋(guō)爐供熱相比，采用(yòng)地(dì)熱熱泵供熱可以取得節水和(hé)節煤效益。如按生活熱水供應量(liàng)40t/h計算(suàn)，年供水量為87600噸(dūn)，采用地熱供應生活熱(rè)水取(qǔ)代鍋爐加(jiā)熱自來水方式，則年節水量為(wéi)87600噸，這不僅節約(yuē)了水費約6萬元，更主要的(de)是節省了(le)清潔水，這(zhè)對缺水地區是(shì)非常有意義的。

  按5萬m2的建築采暖，年(nián)單位耗煤量21.53kg/m2計算，采用地(dì)熱熱泵供暖替代鍋爐(lú)供暖，每個采暖季可節(jiē)省耗煤量1077噸。另外生活熱水供應量為87600噸/年，如(rú)采用(yòng)鍋爐加熱，計算出年耗煤量為980噸/年。這樣可以(yǐ)計算出采用地熱供熱替代鍋爐供熱，每年可(kě)節煤2057噸，按煤價220元(yuán)/噸計算，相當(dāng)于節省45.3萬元。

  表3地熱供(gòng)熱與鍋爐供熱的投資回收(shōu)(按暖氣增加投資計算)

  單位方案1方案2方案3鍋爐燃氣鍋爐

  供(gòng)暖面(miàn)積萬(wàn)m2 5

  供暖收(shōu)費标準元/m2 20

  單位供暖成本元/m2 8.28 9.66 7.70 13.65 26.76

  供暖(nuǎn)毛利萬元/年58.60 51.70 61.50 31.75 -33.80

  生活熱(rè)水供應量(liàng)噸/年87600

  熱水(shuǐ)收費标準元/噸(dūn)6

  熱水供應成本元/噸/ 1.35 1.35 4.50 11.32

  熱水供應(yīng)毛利(lì)萬元/年0.00 40.73 40.73 13.14 -46.60

  毛利總計萬元/年58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40

  計地(dì)熱井費用毛利總計萬元/年20.85 53.88 63.68 44.89 -80.40

  系統投資萬元584 675 573 285 345

  投資回收年限(xiàn)年28.0 12.5 9.0 6.3無

  單位(wèi)面積投(tóu)資費元/m2 116.8 135.0 114.6 57.0 69.0

  不計地熱井費用毛利總計(jì)萬元/年58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40

  系(xì)統投資(zī)萬元334 425 323 285 345

  投資回收年限年5.7 4.6 3.2 6.3無

  單位(wèi)面積投資費元/m2 66.8 85.0 64.6 57.0 69.0

  替代燃(rán)煤鍋爐供熱，節煤2057噸所減少的對空氣污染量，可計算出相應(yīng)治理污染量所需的費用(yòng)約(yuē)12.4萬元。按上述所計(jì)算出的替代燃煤鍋爐供熱所(suǒ)達到的節水、節煤和環(huán)保效益(yì)，可以得出(chū)一個(gè)總的效益值為：

  6萬元(節水)+ 45.3萬元(節煤)+ 12.4萬元(環保)=63.7萬元

  此為地熱(rè)熱泵供(gòng)熱(rè)替代燃煤鍋爐供熱所取得的間接效益，由此可計算地熱熱泵供熱方(fāng)案3的直接效益和間接效益之和為63.68萬元(yuán)+ 63.7萬元= 127.38萬元，如按此收益重新(xīn)計算地熱熱泵(bèng)供熱方案3的投資(zī)回收年限為4.5年(nián)。小編推薦廣大化工廠用泵、醫藥廠用泵*上海(hǎi)市三星水(shuǐ)泵廠 上海意海耐腐蝕泵制造有限公司上海市新三星給排水(shuǐ)設備有限公司轉自：國際泵閥貿易網

  5結論(lùn)

  1、根據(jù)技術經濟評價結果，認為地熱(rè)熱泵供熱(rè)方案3(供暖、生活熱水、空調)為*方案。

  2、地熱熱泵供熱系統，當計(jì)入地熱井時供暖單位(wèi)成本為15.41元/m2，與燃煤鍋爐相當，不計地熱井時僅為7.70元(yuán)/m2，約隻有鍋爐的60%，表(biǎo)明回(huí)收地熱尾水的地(dì)熱熱泵調峰供暖成本是很低的。

  3、地熱熱泵供熱系統，計入地熱井時系統的投資回收年限(xiàn)約9年左右，不計地熱井時約(yuē)隻有4年，低于(yú)鍋爐(lú)系統的7年(nián)。

  4、地熱熱泵調峰供暖提高了地熱利用率，同(tóng)時降低地熱排(pái)水溫度(dù)達到環保排放标準。

  5、地熱熱(rè)泵供(gòng)熱替代燃煤鍋爐供熱取得(dé)節水(shuǐ)、節煤和環保效益總計為(wéi)63.7萬元，由(yóu)此可計算出地熱熱(rè)泵供熱方(fāng)案3的直接效益和間接效益之和為127.38萬(wàn)元