地熱作為一種清潔能源(yuán)，既有"熱"的價值，又(yòu)有"水"的價值(zhí)，采暖和生(shēng)活熱水的優勢(shì)十分明顯，在我(wǒ)國北方得到迅速的發展。國内地熱供(gòng)熱應用主要集中在天(tiān)津、北京、河(hé)北、西安等(děng)地(dì)。天津地熱供熱應用較(jiào)為普遍，目前天津(jīn)的地熱供暖面積已達500萬m2，按替代燃煤鍋爐供暖計算(suàn)，每個供暖(nuǎn)季替代了11萬噸以上的煤，取得了良好的環境保護效益。

  地熱供暖中一個突(tū)出的問題是供暖後(hòu)地熱排放水溫比較高，一般在45℃以上，有的(de)甚至達60℃，造成了資源的浪費和環境熱污染。另外，有少數地熱田溫度低(低于55℃)。這(zhè)類低溫熱源要用于供(gòng)暖，需進一步加熱(rè)，如采用傳統(tǒng)鍋爐(lú)加熱方式，供暖後的排放水溫仍将在40℃以上。如采用熱泵(bèng)技術，不僅可回(huí)收地熱(rè)的排放水熱量，加熱升溫采(cǎi)暖供水溫度，同時加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(dī)地熱(rè)排放水溫度，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(dì)熱加熱泵調峰供(gòng)暖方式的(de)供暖(nuǎn)成本和投資低于熱泵單(dān)獨作熱源的供暖方式。本(běn)文選取地熱熱泵調峰(fēng)供(gòng)暖作為基本系統進行三種地熱(rè)熱泵供(gòng)熱方案的技術經濟性分析。

  方案1：地熱熱泵調峰供暖系統

  設計(jì)地熱熱泵調(diào)峰供暖(nuǎn)方案的系統原理圖示，如圖1。地(dì)熱為供暖基本熱源，滿足采暖系統的基本熱(rè)負荷要求，到了采暖嚴寒期，地熱熱量不能滿(mǎn)足采暖(nuǎn)熱負荷(hé)要(yào)求，啟用熱泵調峰，以(yǐ)提高采暖循環供水(shuǐ)溫度，達到(dào)調峰供暖(nuǎn)的要求。此系統中，地(dì)熱供暖(nuǎn)後的尾水作為熱泵蒸發器(qì)的熱源，因此地熱的排水(shuǐ)溫度将會進一(yī)步降(jiàng)低。

  方案2：地熱熱泵調峰供暖與生活熱水(shuǐ)供應

  在滿(mǎn)足方案1供(gòng)暖要求同時，還可兼顧生活熱水的供應，即利用地熱供暖後的尾水作為生活熱水供應。與單(dān)一地熱供暖相比較，地熱供(gòng)暖與生活(huó)熱水供(gòng)應(yīng)不僅利用了地熱的“熱”，而(ér)且利(lì)用了地熱的(de)“水”。

  由于地熱供暖(nuǎn)後的尾水溫度低于(yú)45℃，需要有将尾水加熱升溫的系統。這裡設計以一定(dìng)量地熱供(gòng)水55℃與一定量地(dì)熱尾水相混合，達到供應45℃的生活熱水，如圖1，這(zhè)種方案涉及到要降低地熱供暖的供水流量，即(jí)降低地熱的供熱(rè)量，因此相應地要加大熱泵的調峰量。

  方(fāng)案3：地熱(rè)熱泵調峰(fēng)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(dì)熱熱泵供熱的基礎上，考慮熱(rè)泵兼顧夏季空(kōng)調用(yòng)。熱泵的工作(zuò)原理與制冷(lěng)機(jī)相同，二者也具有相同的主要部件，隻是運行的溫度、壓力範圍不同。熱泵機組一機兩用，提高(gāo)了設備的(de)利用率，相應減少了(le)采暖(nuǎn)、空調系統的設備初投資，同時電力初裝費隻一次性(xìng)計入，投資的(de)經濟性得(dé)以提高。熱泵(bèng)空調機一機兩用，并且機組(zǔ)在夏季空調的運行時間要比冬季調峰供暖的運行時間長(zhǎng)，因(yīn)此可以把熱泵(bèng)初投資的50%甚至60%以上計(jì)入空調系統。

  2地熱熱泵供熱系統技術經濟分析

  按上面提出(chū)的三種地熱熱(rè)泵供(gòng)熱方案和兩類地(dì)熱資源情況：地熱利用後的尾水或新鑽地熱井，作供暖基本熱源加熱泵調峰進行供熱。進行方案技術經濟參數(shù)計算和分(fèn)析(xī)的依據是(shì)北京某工程的實際參(cān)數：地熱供水溫度55℃，流(liú)量80t/h；采(cǎi)暖回水溫(wēn)度按35℃計算(suàn)；采暖面積5萬m2，按建築節能要求，采暖熱指标可(kě)采用50w/m2；當地能源價(jià)格為：電價0.36元/度，地(dì)熱水費0.3元/噸，自來(lái)水(shuǐ)水費0.7元/噸，煤價220元/噸(dūn)，天然氣價格1.8元/m3。

  由于采暖供回水溫度偏低，選用終端散熱器上将有(yǒu)所考慮。計算發現，對55℃以下的低溫(wēn)采暖，如采用常規暖(nuǎn)氣散熱器，所需要的散熱器面積至少要(yào)增加(jiā)50%，相應(yīng)投(tóu)資也将(jiāng)增加50%。目前一種新興的PP-C管地闆(pǎn)輻射散熱器正在興起和投入使用，由于它埋在房間地闆下(xià)，散熱方式是由(yóu)下向上輻射散熱，适合人(rén)的身體和生活需要。這一特點，即使是降低它的供(gòng)回(huí)水溫度，如采用50℃/35℃，對(duì)它的散熱效果也(yě)沒有太大影響。這(zhè)使得(dé)地闆輻射散熱器在低溫采暖中有很強的競争力。因此，可結(jié)合建築實際情況，終端可采用(yòng)暖氣散熱(rè)器，或采用(yòng)地闆輻(fú)射(shè)散熱器。

  根據上面所提到的條件和參(cān)數，對三種地(dì)熱熱泵供(gòng)熱方案進行具體的計算，結果見下表1、表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(dì)熱井系統的投資和單位(wèi)運行成本。從三種地熱供熱方(fāng)案看，方案1的投資低，供暖成本(běn)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)有生活熱水供應，同時還(hái)兼顧夏季(jì)空調，從投(tóu)資和運行成本看，方案3處(chù)在方案1和方案2之間，可作為*方(fāng)案。

  2、表2計(jì)算了計入和不計地熱井時的經濟參數計(jì)算結(jié)果。不計入地熱(rè)井時(shí)，系統隻有熱泵、管網和采暖終(zhōng)端，沒(méi)有地熱井的投資和運行費用，其供暖成(chéng)本隻有計入地熱井系統的55%左右。

  表1不同方案下地熱熱(rè)泵供熱經濟參數的計算

  終端地熱供熱方案(àn)地熱井管網終端投資(萬元)熱泵初(chū)投資(萬元(yuán))熱泵單位電費(元/m2)供暖單位成本(元/m2)生活熱(rè)水投資(萬元)供水(shuǐ)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(àn)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(qì)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(zēng)加投資方案1 460 124 0.70 15.83 / / 584.0

  方案(àn)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(rè)熱泵供熱與鍋爐供熱的比較(按暖(nuǎn)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(wàn)元)供水單位成本(běn)(元/m2)初投(tóu)資(zī)總計(萬元)

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

  地熱熱泵供熱方案(àn)2 629 17.37 46 1.35 675

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

  不計地(dì)熱(rè)井費用地熱熱(rè)泵供熱方(fāng)案1 334 8.28 / / 334

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

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

  鍋爐燃煤鍋爐供熱215 13.65 70 4.50 285

  燃氣鍋爐供熱240 26.76 105 11.32 345

  3地熱熱泵供熱與鍋爐供熱的比較

  通常用戶比(bǐ)較關(guān)心的是，地熱熱泵供熱能否與傳統鍋爐供熱相競争，為此計算燃煤、燃(rán)氣鍋(guō)爐供暖及生活(huó)熱水供應的初(chū)投資和單位成本，見表2，并将地熱熱泵供(gòng)熱方案(有無地熱井費用兩種情況)與鍋爐供熱二者進行投資和成本比較。

  由表2看，燃煤鍋爐的供暖單位成本為13.65元/m2，地熱熱泵調峰供暖方案3的供暖單(dān)位成本為(wéi)15.41元/m2，比鍋爐高13%，不(bú)計地熱井時(shí)供暖成本為7.70元/m2，約隻有鍋爐的56%。但燃氣鍋爐的供暖成(chéng)本已超過了供暖收費标準20元/m2。比較(jiào)生活熱水(shuǐ)供應成本，地熱(rè)供應生活熱水的成本隻有1.35元/噸，低于燃煤鍋(guō)爐成本4.50元/噸，大大低于燃氣鍋爐成(chéng)本(běn)11.32元/噸。

  根據上面(miàn)計(jì)算得到的(de)地熱供熱(rè)系統的投資(zī)和成本(běn)，以及鍋(guō)爐供熱的投資和成本，可分别計算地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(tóu)資回收年限，見表3。地熱熱(rè)泵供熱方案3的年供暖和生活(huó)熱水收益*，可以(yǐ)考慮盡量擴大地熱供生活熱水的市場，充分用好地熱的(de)“熱”和“水”。投資回收年限中，燃煤鍋(guō)爐約7年左右，地熱熱泵系統，計(jì)入地熱井時系統的投資回收(shōu)年限約9年左右，不計地熱井時(shí)約4年，低于鍋爐系統(tǒng)。應當(dāng)說明(míng)當地熱與鍋爐供熱(rè)方(fāng)案對比時，占地面(miàn)積引起的經濟效(xiào)益差别不能忽(hū)視。鍋爐房要包括煤、灰埸和運輸(shū)通道(dào)，通常地熱(rè)井方案占地可能隻及鍋爐房方案的1/5左右。如在市(shì)中心區占(zhàn)地，其土地價值是相當高的。

  4地(dì)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)地熱熱泵供熱可(kě)以取得節水和節煤效益。如按生活熱水供應(yīng)量40t/h計算，年供水量為87600噸(dūn)，采用地熱供應生(shēng)活熱水取代鍋爐加熱自來(lái)水方式，則年節水量為87600噸，這不僅節約了水費約6萬元，更主要的(de)是節省了(le)清潔水(shuǐ)，這對缺水地(dì)區是(shì)非常有意義的。

  按5萬m2的建築采暖，年(nián)單(dān)位耗煤量21.53kg/m2計算，采用地熱熱泵供(gòng)暖替代(dài)鍋爐供暖，每個采暖季(jì)可節(jiē)省耗煤量1077噸。另外生活熱水供應量為87600噸/年，如采用鍋爐加熱(rè)，計算出年(nián)耗煤量為980噸/年。這樣可以計算出采(cǎi)用地熱供熱替代鍋爐供熱，每年可節煤2057噸，按煤價(jià)220元(yuán)/噸計算，相當(dāng)于節省45.3萬(wàn)元。

  表3地熱(rè)供熱與鍋爐供熱的(de)投資回收(按暖氣增加投資計算)

  單(dān)位方案1方案2方案3鍋爐燃氣鍋爐

  供暖面積萬m2 5

  供暖收費标(biāo)準元/m2 20

  單位供暖成(chéng)本元/m2 8.28 9.66 7.70 13.65 26.76

  供暖毛利萬元/年58.60 51.70 61.50 31.75 -33.80

  生活熱(rè)水供應(yīng)量噸/年87600

  熱水收費标準元/噸6

  熱水供應成本元(yuán)/噸/ 1.35 1.35 4.50 11.32

  熱水供應毛利萬元/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(jì)萬(wàn)元/年20.85 53.88 63.68 44.89 -80.40

  系統投資萬(wàn)元584 675 573 285 345

  投資回收年限(xiàn)年28.0 12.5 9.0 6.3無

  單位面積投資費元/m2 116.8 135.0 114.6 57.0 69.0

  不計地熱井費用(yòng)毛利總計(jì)萬(wàn)元/年58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40

  系統投資(zī)萬元334 425 323 285 345

  投資回(huí)收年(nián)限年5.7 4.6 3.2 6.3無

  單位面積投資費元/m2 66.8 85.0 64.6 57.0 69.0

  替代燃煤鍋爐供熱，節(jiē)煤2057噸所(suǒ)減少的(de)對空氣污染量，可計算出相應(yīng)治理污染量所需的費用約12.4萬(wàn)元。按上述所計(jì)算出的(de)替代燃煤(méi)鍋爐供熱所達到(dào)的節水、節煤和環保效益，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

  此為地熱熱泵供(gòng)熱替代燃煤(méi)鍋爐供熱所取得的(de)間接效益，由此可計算地熱熱泵供熱方案3的直接效(xiào)益和(hé)間(jiān)接效益之和為63.68萬元(yuán)+ 63.7萬元= 127.38萬元，如按此收益(yì)重新計(jì)算地熱熱泵供熱方案3的投資(zī)回收年(nián)限為4.5年。小編推薦廣大化工(gōng)廠用泵、醫藥廠用(yòng)泵*上海市三星水(shuǐ)泵廠(chǎng) 上海(hǎi)意海耐腐蝕泵制造(zào)有限公司上(shàng)海市新(xīn)三星給排水設備有限公司轉自：國際泵閥貿易網(wǎng)

  5結論

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

  2、地熱熱泵(bèng)供熱系統，當計入地熱井時供暖單位成本為15.41元/m2，與燃煤鍋爐相當，不(bú)計地熱井時僅(jǐn)為7.70元/m2，約隻有鍋(guō)爐的60%，表(biǎo)明(míng)回收地熱尾水的地熱熱泵調峰供暖(nuǎn)成本是很低的。

  3、地熱熱泵供熱(rè)系統，計入地熱井時系統的投資回收年限約9年左右(yòu)，不計(jì)地熱井時約隻(zhī)有4年，低于鍋爐(lú)系統的7年。

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

  5、地熱熱泵(bèng)供熱替代燃煤鍋爐供熱取得節水、節煤(méi)和環保效益(yì)總計為63.7萬元(yuán)，由此(cǐ)可計算出地熱熱泵(bèng)供熱方案3的直接效益和間接效益之和(hé)為127.38萬元