點擊(jī):發布日期:2022/6/29
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
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