地熱(rè)作為一(yī)種(zhǒng)清潔(jié)能源，既有"熱"的(de)價值，又有"水"的(de)價值(zhí)，采暖和生(shēng)活熱(rè)水的優勢(shì)十分(fèn)明顯，在我(wǒ)國北方得(dé)到迅(xùn)速的(de)發展。國内(nèi)地熱供熱應用(yòng)主要集中(zhōng)在天(tiān)津、北京、河北、西安等(děng)地(dì)。天津地(dì)熱供(gòng)熱應(yīng)用較(jiào)為普遍，目前天(tiān)津的(de)地熱供暖(nuǎn)面積(jī)已達500萬m2，按(àn)替代燃煤鍋爐供暖(nuǎn)計算，每個(gè)供暖(nuǎn)季替(tì)代了(le)11萬噸以上的煤(méi)，取得了(le)良好的環境保護(hù)效益。

  地熱供暖中一個突(tū)出的問題(tí)是供暖後(hòu)地熱(rè)排放(fàng)水(shuǐ)溫(wēn)比較(jiào)高，一般在45℃以上(shàng)，有的(de)甚至(zhì)達60℃，造(zào)成了資源(yuán)的浪(làng)費(fèi)和環(huán)境熱污(wū)染。另外，有少(shǎo)數地熱(rè)田(tián)溫度低(低于55℃)。這(zhè)類低溫(wēn)熱源(yuán)要(yào)用于供(gòng)暖(nuǎn)，需進(jìn)一步加(jiā)熱，如(rú)采用傳統(tǒng)鍋爐(lú)加熱(rè)方式，供暖後的(de)排放(fàng)水溫仍将在40℃以(yǐ)上。如(rú)采(cǎi)用熱泵(bèng)技術，不僅(jǐn)可(kě)回收地(dì)熱的排放(fàng)水熱量(liàng)，加熱升(shēng)溫采(cǎi)暖(nuǎn)供水溫度，同時加(jiā)大了(le)地熱的(de)供暖(nuǎn)能(néng)力，可使一(yī)口井(jǐng)相當(dāng)于(yú)一(yī)口半(bàn)至兩口(kǒu)井使用(yòng)，另外降低地熱(rè)排放水溫度，達到環(huán)保(bǎo)要求。

  1地(dì)熱熱泵供熱方(fāng)案

  以(yǐ)往計算分析說明[1、2]：地熱熱(rè)泵供(gòng)暖(nuǎn)系統，以(yǐ)地熱加熱(rè)泵調峰供暖(nuǎn)方式的(de)供暖(nuǎn)成本(běn)和投(tóu)資低(dī)于熱泵單(dān)獨作熱(rè)源(yuán)的供(gòng)暖方式。本文選(xuǎn)取地(dì)熱(rè)熱泵調(diào)峰供(gòng)暖作為基(jī)本系統進行三(sān)種地熱熱泵供(gòng)熱方案的(de)技術經濟(jì)性(xìng)分(fèn)析。

  方(fāng)案1：地熱(rè)熱(rè)泵調峰供暖系統

  設(shè)計地熱(rè)熱(rè)泵調峰供暖方案的(de)系統原理圖示(shì)，如圖(tú)1。地(dì)熱(rè)為供(gòng)暖基(jī)本(běn)熱源，滿(mǎn)足采(cǎi)暖系(xì)統的(de)基本熱負荷要求，到了采(cǎi)暖嚴寒期(qī)，地(dì)熱(rè)熱量(liàng)不能(néng)滿足采暖(nuǎn)熱負(fù)荷要(yào)求，啟用熱泵調峰，以(yǐ)提高采(cǎi)暖(nuǎn)循環供水溫度，達到調(diào)峰供暖的要(yào)求。此(cǐ)系(xì)統(tǒng)中(zhōng)，地(dì)熱供暖後(hòu)的尾(wěi)水作為熱泵蒸(zhēng)發器的(de)熱源，因(yīn)此(cǐ)地熱的排水(shuǐ)溫度将(jiāng)會進一(yī)步降低。

  方案2：地(dì)熱熱泵(bèng)調(diào)峰供暖與生(shēng)活熱水(shuǐ)供(gòng)應

  在滿足方(fāng)案1供(gòng)暖要求同時，還可兼顧生活熱水(shuǐ)的供應，即利(lì)用地熱供(gòng)暖(nuǎn)後的尾水作(zuò)為生活熱水供應。與(yǔ)單一地熱(rè)供暖相(xiàng)比較，地(dì)熱供(gòng)暖與生活(huó)熱水供應(yīng)不僅(jǐn)利用了地熱(rè)的“熱”，而(ér)且(qiě)利(lì)用了地熱的“水(shuǐ)”。

  由于(yú)地熱供暖後的(de)尾水溫度低于(yú)45℃，需要有将(jiāng)尾(wěi)水加熱(rè)升溫(wēn)的系(xì)統。這裡(lǐ)設(shè)計以一定(dìng)量地熱供(gòng)水55℃與一(yī)定量地(dì)熱尾水相混合，達到供應(yīng)45℃的生活熱(rè)水，如(rú)圖1，這(zhè)種方案涉及到要降低地熱供(gòng)暖的供水流量(liàng)，即降低地熱的(de)供熱量(liàng)，因此相應地要加大熱(rè)泵的調峰(fēng)量。

  方(fāng)案3：地熱熱泵調(diào)峰供暖生(shēng)活熱水供應(yīng)并兼顧(gù)夏季空(kōng)調在滿(mǎn)

  足上述方案2地(dì)熱熱泵供(gòng)熱(rè)的基礎上，考(kǎo)慮熱(rè)泵兼顧夏(xià)季空調用。熱(rè)泵的工作原理與(yǔ)制冷(lěng)機相(xiàng)同，二者也(yě)具有相(xiàng)同的主要部(bù)件，隻是運行的溫度(dù)、壓力(lì)範圍不同。熱泵(bèng)機組一機兩用，提高了設備的利用率(lǜ)，相(xiàng)應減(jiǎn)少了(le)采暖、空調(diào)系統的設備初(chū)投資(zī)，同時電力(lì)初裝(zhuāng)費隻一次(cì)性計入(rù)，投(tóu)資的(de)經濟(jì)性得(dé)以提(tí)高。熱泵空調機(jī)一機兩用(yòng)，并且(qiě)機組(zǔ)在夏季空調的運行(háng)時間(jiān)要比(bǐ)冬季調峰(fēng)供暖(nuǎn)的運(yùn)行時(shí)間長，因此(cǐ)可(kě)以(yǐ)把熱泵初投資(zī)的50%甚(shèn)至60%以(yǐ)上計(jì)入空調系(xì)統。

  2地(dì)熱熱泵供(gòng)熱系(xì)統技術經濟分(fèn)析

  按(àn)上面(miàn)提出(chū)的三種地(dì)熱熱(rè)泵供(gòng)熱方案和兩(liǎng)類地熱(rè)資源(yuán)情況：地熱利用後的尾水或新(xīn)鑽地熱井，作供(gòng)暖基本熱源加熱泵調(diào)峰進行(háng)供熱。進(jìn)行方案技術經(jīng)濟參數(shù)計算和(hé)分析的(de)依據是北(běi)京某(mǒu)工(gōng)程的(de)實(shí)際參(cān)數：地(dì)熱供水溫(wēn)度55℃，流量80t/h；采(cǎi)暖回(huí)水溫(wēn)度(dù)按35℃計算；采暖(nuǎn)面積(jī)5萬m2，按(àn)建築節(jiē)能要求(qiú)，采暖熱指标可(kě)采用50w/m2；當地(dì)能源(yuán)價格為：電(diàn)價0.36元(yuán)/度，地(dì)熱(rè)水費0.3元(yuán)/噸(dūn)，自(zì)來水(shuǐ)水費(fèi)0.7元/噸，煤價220元/噸(dūn)，天然氣價(jià)格1.8元(yuán)/m3。

  由于(yú)采(cǎi)暖供回(huí)水溫(wēn)度偏低，選(xuǎn)用(yòng)終端散熱器(qì)上将有所考慮(lǜ)。計算發現(xiàn)，對55℃以下的低溫采暖(nuǎn)，如采(cǎi)用(yòng)常規暖(nuǎn)氣(qì)散熱(rè)器，所需(xū)要的散熱器面(miàn)積至(zhì)少要(yào)增加(jiā)50%，相應(yīng)投(tóu)資也将(jiāng)增加(jiā)50%。目(mù)前(qián)一種(zhǒng)新興(xìng)的pp-c管地闆(pǎn)輻射(shè)散熱器正(zhèng)在興(xìng)起和投入(rù)使用，由(yóu)于(yú)它埋(mái)在房間地闆下(xià)，散熱方式是由(yóu)下向上輻射散(sàn)熱，适合人的身體和生活需要(yào)。這一特點，即使(shǐ)是降低它的供(gòng)回水溫度(dù)，如采用50℃/35℃，對它的散熱(rè)效果也(yě)沒有太大影(yǐng)響。這使得(dé)地闆(pǎn)輻射散熱(rè)器在(zài)低溫采暖中有很強的競争力。因(yīn)此，可結(jié)合建築實際情(qíng)況，終端(duān)可采用(yòng)暖氣散熱器，或采用地(dì)闆輻射(shè)散熱(rè)器(qì)。

  根據上(shàng)面所(suǒ)提到的條(tiáo)件(jiàn)和參數(shù)，對三(sān)種地熱熱泵供(gòng)熱方案進行具體的(de)計(jì)算，結果見下(xià)表1、表(biǎo)2。

  計算結果(guǒ)分析和比(bǐ)較：

  1、表1計算了(le)不(bú)同采暖終端，新(xīn)鑽地熱(rè)井系統的投(tóu)資(zī)和單位運行成本(běn)。從三(sān)種地(dì)熱供熱方(fāng)案看(kàn)，方案(àn)1的投(tóu)資低，供暖成本(běn)也低(dī)，但沒有生(shēng)活熱水供應。綜(zōng)合比較，方(fāng)案3既(jì)有供暖，又(yòu)有生(shēng)活熱水供應，同時還(hái)兼(jiān)顧(gù)夏季(jì)空調，從投資和(hé)運行成本看，方(fāng)案3處在方(fāng)案1和(hé)方案2之間(jiān)，可作(zuò)為*方(fāng)案。

  2、表2計算(suàn)了(le)計入和不計(jì)地熱井時的經(jīng)濟參數計算結(jié)果。不計入地熱(rè)井時(shí)，系統(tǒng)隻有(yǒu)熱泵、管網(wǎng)和采(cǎi)暖終(zhōng)端，沒(méi)有(yǒu)地(dì)熱井的投資和(hé)運行(háng)費用，其供(gòng)暖成本隻(zhī)有計入(rù)地(dì)熱(rè)井系統(tǒng)的55%左右。

  表(biǎo)1不同(tóng)方案(àn)下地(dì)熱熱(rè)泵供熱經濟參數的(de)計算

  終端地熱供(gòng)熱方案(àn)地熱井管網終(zhōng)端投資(萬(wàn)元)熱(rè)泵初投資(萬元)熱泵(bèng)單位(wèi)電費(元/m2)供暖單位成(chéng)本(元/m2)生活(huó)熱水投資(萬(wàn)元(yuán))供水(shuǐ)單位成(chéng)本(běn)(元/m2)初(chū)投資(zī)總計(萬元(yuán))

  暖氣(qì)散熱器方(fāng)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(fāng)案(àn)3 600 67 17.60 46 1.35 713.0

  地(dì)闆散熱器方案(àn)1 890 124 0.70 19.24 / / 1014.0

  方案(àn)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(tóu)資(zī)方案(àn)1 460 124 0.70 15.83 / / 584.0

  方案2 460 169 1.22 17.37 46 1.35 675.0

  方(fāng)案3 460 67 15.41 46 1.35 573.0

  表2地(dì)熱熱泵供(gòng)熱與(yǔ)鍋爐供熱的比(bǐ)較(按暖(nuǎn)氣(qì)增加(jiā)投資(zī)計算)

  供熱(rè)方案供暖系統(tǒng)投資(zī)(萬元)供暖(nuǎn)單位成本(元/m2)生(shēng)活熱水(shuǐ)系統投(tóu)資(萬元)供水單位(wèi)成本(元/m2)初投(tóu)資總計(萬(wàn)元(yuán))

  計(jì)入地熱(rè)井費用(yòng)地熱熱(rè)泵供熱(rè)方案1 584 15.83 / / 584

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

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

  不計地(dì)熱(rè)井費(fèi)用地熱(rè)熱(rè)泵供(gòng)熱方案1 334 8.28 / / 334

  地熱熱泵供(gòng)熱方(fāng)案2 379 9.66 46 1.35 425

  地(dì)熱熱泵供熱方(fāng)案3 277 7.70 46 1.35 323

  鍋爐燃煤鍋(guō)爐供(gòng)熱215 13.65 70 4.50 285

  燃(rán)氣鍋(guō)爐供(gòng)熱240 26.76 105 11.32 345

  3地熱熱泵供熱與鍋爐(lú)供熱的比較

  通(tōng)常用戶比(bǐ)較關(guān)心的是(shì)，地熱熱泵供熱能否與(yǔ)傳統鍋爐供熱(rè)相競争，為此計(jì)算燃煤、燃氣鍋爐供(gòng)暖(nuǎn)及生活(huó)熱水供(gòng)應的初(chū)投資(zī)和(hé)單位成(chéng)本，見表2，并将地熱熱(rè)泵供熱方案(有(yǒu)無(wú)地熱井(jǐng)費用兩種(zhǒng)情況(kuàng))與鍋(guō)爐供熱二(èr)者進行(háng)投(tóu)資和(hé)成本比較。

  由表(biǎo)2看，燃煤鍋爐的供暖單位成本(běn)為(wéi)13.65元/m2，地熱(rè)熱泵(bèng)調峰(fēng)供暖方案3的供暖單(dān)位成本為15.41元(yuán)/m2，比鍋爐(lú)高13%，不計(jì)地熱井(jǐng)時供(gòng)暖成本為(wéi)7.70元/m2，約隻有(yǒu)鍋爐(lú)的56%。但燃氣(qì)鍋爐的供(gòng)暖成(chéng)本已(yǐ)超過(guò)了供(gòng)暖收(shōu)費标準20元/m2。比較生活熱水供(gòng)應(yīng)成本，地熱供應(yīng)生活熱水的成(chéng)本隻(zhī)有1.35元/噸，低于燃煤鍋(guō)爐成(chéng)本4.50元/噸(dūn)，大(dà)大低(dī)于燃氣鍋爐成(chéng)本11.32元/噸(dūn)。

  根據上(shàng)面計(jì)算得到的(de)地熱供熱系統(tǒng)的投資(zī)和成本(běn)，以及鍋爐(lú)供熱的投(tóu)資和成本(běn)，可分(fèn)别計(jì)算地熱供(gòng)熱和(hé)鍋爐(lú)供熱的年毛利(lì)(供暖(nuǎn)收入(rù)和生活熱(rè)水(shuǐ)收益)以(yǐ)及投(tóu)資回收年(nián)限，見表(biǎo)3。地熱熱(rè)泵供熱方(fāng)案3的(de)年供暖和(hé)生活熱水(shuǐ)收益*，可以(yǐ)考慮盡(jìn)量(liàng)擴大(dà)地熱供生活熱(rè)水的市(shì)場，充分(fèn)用好地熱(rè)的“熱(rè)”和“水”。投(tóu)資回收年限(xiàn)中，燃(rán)煤鍋(guō)爐約7年左右，地(dì)熱熱(rè)泵系統，計(jì)入地熱井時系(xì)統的投資回收年限約9年左右，不(bú)計地(dì)熱井時(shí)約4年，低(dī)于鍋(guō)爐系統。應當(dāng)說明當地熱與(yǔ)鍋爐供熱(rè)方(fāng)案(àn)對比時，占地(dì)面積引(yǐn)起的經濟效(xiào)益(yì)差别不能忽視。鍋爐房要(yào)包括煤、灰(huī)埸和(hé)運輸(shū)通道，通常地熱(rè)井方案占(zhàn)地(dì)可能隻及(jí)鍋爐房方案的1/5左(zuǒ)右。如在市中心區占(zhàn)地(dì)，其土(tǔ)地價值(zhí)是相(xiàng)當高的(de)。

  4地(dì)熱熱泵供(gòng)熱的節能環(huán)保效益(yì)

  與傳統鍋(guō)爐供(gòng)熱相比，采用地(dì)熱熱(rè)泵供熱(rè)可以取得節(jiē)水和(hé)節煤效益(yì)。如按(àn)生活熱水供應量40t/h計算，年供水(shuǐ)量為87600噸，采(cǎi)用地(dì)熱供(gòng)應(yīng)生活熱水取(qǔ)代(dài)鍋爐加熱自(zì)來水(shuǐ)方式(shì)，則年節水量為(wéi)87600噸，這不(bú)僅節約(yuē)了水費(fèi)約(yuē)6萬元，更主要的是節(jiē)省了清潔(jié)水，這(zhè)對缺水地(dì)區是非常有(yǒu)意義的(de)。

  按5萬m2的建(jiàn)築采(cǎi)暖，年單位(wèi)耗煤(méi)量21.53kg/m2計算(suàn)，采(cǎi)用地(dì)熱熱泵供暖替(tì)代鍋爐供暖，每(měi)個采暖季(jì)可節(jiē)省耗煤(méi)量1077噸。另外生(shēng)活熱水供(gòng)應量為(wéi)87600噸/年，如(rú)采用鍋爐加熱(rè)，計算出年(nián)耗煤(méi)量為(wéi)980噸/年。這樣(yàng)可以計算出采(cǎi)用地(dì)熱供(gòng)熱替(tì)代鍋(guō)爐供(gòng)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(wàn)元。

  表3地熱供熱(rè)與鍋爐供熱的投資回收(按暖氣增加(jiā)投資計(jì)算)

  單(dān)位方(fāng)案1方(fāng)案2方案3鍋爐燃(rán)氣鍋爐

  供(gòng)暖面積萬m2 5

  供(gòng)暖(nuǎn)收費(fèi)标準元(yuán)/m2 20

  單(dān)位供(gòng)暖成(chéng)本元/m2 8.28 9.66 7.70 13.65 26.76

  供暖(nuǎn)毛(máo)利萬(wàn)元/年58.60 51.70 61.50 31.75 -33.80

  生(shēng)活熱(rè)水供應(yīng)量(liàng)噸/年87600

  熱水(shuǐ)收費(fèi)标準元(yuán)/噸6

  熱水(shuǐ)供應(yīng)成本(běn)元/噸(dūn)/ 1.35 1.35 4.50 11.32

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

  毛利總(zǒng)計萬元/年58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40

  計地(dì)熱井(jǐng)費(fèi)用(yòng)毛利(lì)總計(jì)萬(wàn)元/年20.85 53.88 63.68 44.89 -80.40

  系(xì)統投資萬(wàn)元584 675 573 285 345

  投(tóu)資回(huí)收年限年(nián)28.0 12.5 9.0 6.3無

  單位面(miàn)積投(tóu)資費(fèi)元/m2 116.8 135.0 114.6 57.0 69.0

  不計地熱井(jǐng)費用毛利(lì)總計萬(wàn)元/年58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40

  系(xì)統投(tóu)資(zī)萬元334 425 323 285 345

  投資回(huí)收年(nián)限年(nián)5.7 4.6 3.2 6.3無

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

  替(tì)代燃(rán)煤鍋爐供熱，節(jiē)煤2057噸(dūn)所減少的對空氣污(wū)染量，可計算(suàn)出(chū)相應(yīng)治理污(wū)染量所(suǒ)需的(de)費用(yòng)約12.4萬(wàn)元。按上述所計(jì)算出的替(tì)代燃煤鍋(guō)爐供熱所(suǒ)達到(dào)的節水、節(jiē)煤和環保效益，可以(yǐ)得出一(yī)個(gè)總的效益(yì)值為(wéi)：

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

  此為地熱(rè)熱泵供熱(rè)替代(dài)燃煤鍋爐供熱(rè)所取得的(de)間接效益(yì)，由此可計(jì)算(suàn)地熱熱泵供(gòng)熱方(fāng)案3的直接(jiē)效益和間(jiān)接效(xiào)益之和(hé)為63.68萬元(yuán)+ 63.7萬元(yuán)= 127.38萬元(yuán)，如按(àn)此收(shōu)益重新計(jì)算地熱熱泵供熱方(fāng)案3的(de)投資回收(shōu)年限為4.5年(nián)。小編(biān)推(tuī)薦廣大(dà)化工廠用(yòng)泵、醫(yī)藥廠用泵*上(shàng)海(hǎi)市三星水(shuǐ)泵廠(chǎng) 上海意海(hǎi)耐腐(fǔ)蝕泵制造有限(xiàn)公(gōng)司上海市新(xīn)三星給排水設備有限(xiàn)公司轉自：國際(jì)泵閥貿(mào)易網

  5結論

  1、根據(jù)技術經(jīng)濟(jì)評價(jià)結果，認為地熱(rè)熱泵供熱(rè)方案3(供暖、生(shēng)活(huó)熱水、空調)為*方案。

  2、地(dì)熱熱(rè)泵供熱系(xì)統，當(dāng)計入地熱井時供暖單位(wèi)成本為15.41元(yuán)/m2，與燃煤鍋(guō)爐(lú)相(xiàng)當，不(bú)計地熱井(jǐng)時僅(jǐn)為7.70元(yuán)/m2，約(yuē)隻有(yǒu)鍋(guō)爐的60%，表明(míng)回收地熱尾水的地熱熱(rè)泵(bèng)調峰供暖成本是很低(dī)的。

  3、地熱熱(rè)泵供熱系(xì)統，計入地(dì)熱井(jǐng)時(shí)系統的(de)投資(zī)回收年限(xiàn)約(yuē)9年左右(yòu)，不計(jì)地熱井時約隻(zhī)有4年(nián)，低于(yú)鍋爐系統的(de)7年。

  4、地熱熱泵(bèng)調(diào)峰供暖提高了地熱利(lì)用率(lǜ)，同時降(jiàng)低(dī)地熱排(pái)水(shuǐ)溫度達到環保排放(fàng)标準(zhǔn)。

  5、地熱熱泵(bèng)供熱替代燃煤(méi)鍋爐(lú)供(gòng)熱(rè)取得(dé)節水(shuǐ)、節煤(méi)和環(huán)保效(xiào)益總計為(wéi)63.7萬元，由此可計(jì)算出地熱熱泵(bèng)供熱方案(àn)3的直(zhí)接效益(yì)和(hé)間接(jiē)效益之(zhī)和(hé)為127.38萬(wàn)元