地源熱泵專題研究

1、,,Prepared by / 一秀地產(chǎn)Date / 2010-08,地源熱泵專題研究,,,,,,,,,,,,,,,,地源熱泵簡(jiǎn)述,地源熱泵分類介紹及施工方式,地源熱泵優(yōu)缺點(diǎn),地源熱泵在廣東地區(qū)的發(fā)展運(yùn)用,地源熱泵在房地產(chǎn)中的運(yùn)用,地源熱泵的成本介紹,綜述及建議,地源熱泵專題研究,,,地源熱泵簡(jiǎn)述,地源熱泵原理,,,,,,,,地源熱泵簡(jiǎn)述,地源熱泵是一種中央空調(diào)工藝方式。它利用地表水、地下水或地下淺層土壤地溫為冷熱源，既可供熱又可制

2、冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。,利用淺層和深層大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源。 然后再由熱泵機(jī)組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。,,,,能源采集系統(tǒng),能源提升系統(tǒng),能源釋放系統(tǒng),地源熱泵主要由能量采集系統(tǒng)、能源提升系統(tǒng)、能源釋放系統(tǒng)三部分組成。最終實(shí)現(xiàn)供暖、制冷、生活用熱水三大功能體系。,原理示意圖,地源熱泵分類及施工方式,地下水源式,地表水源式,地下

3、埋管式,,埋管式三種不同類型,1.水平式地源熱泵通過(guò)水平埋置于地表面2～4m以下的閉合換熱系統(tǒng)，它與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物，如別墅和小型單體樓。該系統(tǒng)初投資和施工難度相對(duì)較小，但占地面積較大。,2.垂直式地源熱泵通過(guò)垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物，周圍有一定的空地，如別墅和寫字樓等。該系統(tǒng)初投資較高，施工難度相

4、對(duì)較大，但占地面積較小。,3.地表水式地源熱泵地源熱泵機(jī)組通過(guò)布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積，臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性，不需鉆井挖溝，初投資最小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。,4.地下水式地源熱泵地源熱泵機(jī)組通過(guò)機(jī)組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)換熱器與由水泵抽取的深層地下水進(jìn)行冷熱交換。地下水排回或通過(guò)加壓式泵注入地下水層中。此

5、系統(tǒng)適合建筑面積大，周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。,地源熱泵分類及施工方式,水平埋管施工方式：　　 水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管、扁平曲線狀管，螺旋狀管等形式，單層管最佳深度0.8～1.0m，雙層管1.2～1.9m，但無(wú)論任何情況均應(yīng)埋在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下。 由于水平管埋深較淺，其埋管換熱器性能不如垂直埋管，而且施工時(shí)，占用場(chǎng)地大，在實(shí)際使用中，往往是單層

6、與多層互相搭配；螺旋管優(yōu)于直管，但不易施工。由于淺埋水平管受地面溫度影響大，地下巖土冬夏熱平衡好，因此適用于單季使用的情況（如歐洲只用于冬季供暖和生活熱水供應(yīng)），對(duì)冬夏冷暖聯(lián)供系統(tǒng)使用者很少。,地源熱泵分類及施工方式,垂直埋管施工方式1： 根據(jù)埋管形式的不同，一般有單U形管，雙U形管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管、套管式管等形式；按埋設(shè)深度不同分為淺埋（≤30m）、中埋（31～80m）和深埋（>

7、80m）。,3）單管型主要用于地下水做熱源的熱泵系統(tǒng)，該種型式投資較少。其安裝方法是地下水位以上用鋼套管作為護(hù)套，直徑和孔徑一致，典型孔徑為150mm。地下水位以下為自然孔洞，不加任何設(shè)施?？锥粗杏幸桓鏊転闊岜脵C(jī)組供水，回水自然排放或回到管井內(nèi)。這種方式受地下水資源、國(guó)家有關(guān)政策及法規(guī)限制大。,地源熱泵分類及施工方式,垂直埋管施工方式2： 1）U形管型是在鉆孔的管井內(nèi)安裝U形管，一般管井直徑為100～150mm，井深10

8、~200m，U形管徑一般在φ50mm以下。由于其施工簡(jiǎn)單，換熱性能較好，承壓高，管路接頭少，不易泄漏等原因，目前應(yīng)用最多。據(jù)介紹，采用這種地源熱泵熱系統(tǒng)較常規(guī)空調(diào)節(jié)電25%，節(jié)約燃料費(fèi)70%。國(guó)外有的工程把U形管捆扎在樁基的鋼筋網(wǎng)架上，然后澆灌混凝土，不占用地面。,2）套管式換熱器的外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ２５ｍｍ。由于增大了管外壁與巖土的換熱面積，因此其單位井深的換熱量高，其換熱效率較U形管提高16.7%。其

9、缺點(diǎn)是套管直徑及鉆孔直徑較大，下管比較困難，初投資比U形管高。在套管端部與內(nèi)管進(jìn)、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m的豎埋直管，對(duì)中埋采用此種形式宜慎重。為防止漏水，套管端部封頭部分宜由工廠加工制作，現(xiàn)場(chǎng)安裝，以保證嚴(yán)密性。,各類型地源熱泵比較分析,,,,,,,,,,,,,屬可再生能源利用技術(shù)，環(huán)保節(jié)能；自動(dòng)運(yùn)行、穩(wěn)定可靠； 高效節(jié)能、使用方便；環(huán)境效益顯著應(yīng)用范圍廣；,有可能對(duì)地下水污染；使用受到場(chǎng)地限制；

10、一次性投資價(jià)格高； 住戶使用率要求高；施工復(fù)雜；,地源熱泵優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)？,劣？,PK,優(yōu)勢(shì),劣勢(shì),地源熱泵發(fā)展概況,05年，我國(guó)地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用面積約為3千萬(wàn)㎡，到07年上升至8千萬(wàn)，截止到09年我國(guó)地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用面積達(dá)到16000萬(wàn)㎡左右，市場(chǎng)的發(fā)展速度超乎想象。,在整個(gè)市場(chǎng)容量上，2009年我國(guó)地源熱泵的市場(chǎng)容量為17億元人民幣左右，與08年相比，同比增長(zhǎng)13%。其中小型機(jī)組達(dá)到7億元，占比為58%。,全國(guó)各省、自治區(qū)和直轄市

11、均有地源熱泵項(xiàng)目，共約4500個(gè)，其中以北京、上海等長(zhǎng)江以北地區(qū)居多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已竣工項(xiàng)目中，辦公樓40%、賓館飯店19%、住宅12%、廠房9%、別墅度假村7%、商場(chǎng)6%、學(xué)校5%、醫(yī)院3%。,目前廣東地區(qū)熱泵企業(yè)約197家，主要分布在廣州、佛山、東莞等地，企業(yè)數(shù)量占全國(guó)半數(shù)以上，且超過(guò)80%規(guī)模較大的企業(yè)都聚集在此。據(jù)估算，廣東熱泵產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能至少占全國(guó)總量的65%。,1,2,3,4,近十年全世界水地源熱泵行業(yè)每年以遞增20%以上的速

12、度增長(zhǎng),發(fā)展速度快,市場(chǎng)容量大,工程項(xiàng)目多,設(shè)備制造聚集珠三角,地源熱泵在房地產(chǎn)中的運(yùn)用,,,,,,地源熱泵在房地產(chǎn)運(yùn)用興起,地源熱泵在房地產(chǎn)應(yīng)用中所帶來(lái)的效益,常見營(yíng)銷推廣手法,,濰坊鳳凰太陽(yáng)城項(xiàng)目總占地1000多畝，總投資為25億元，總建筑面積達(dá)到100多萬(wàn)㎡。該項(xiàng)目將全部采用土壤源地源熱泵系統(tǒng)，地下?lián)Q熱器采用雙U設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗，創(chuàng)建綠色生態(tài)人文社區(qū)。,位于玄武湖畔富貴山景區(qū)的城開御園是一家定位為健康、智能化一體的高科技住宅小區(qū)

13、，專門聘請(qǐng)德國(guó)節(jié)能設(shè)計(jì)顧問公司“操刀”，大量應(yīng)用健康、節(jié)能高科技產(chǎn)品——地源熱泵系統(tǒng) ，為業(yè)主打造健康舒適居所。,地源熱泵在房地產(chǎn)中的運(yùn)用,綠城、朗詩(shī)、萬(wàn)科、保利各房地產(chǎn)開發(fā)公司紛紛上馬項(xiàng)目，利用地源熱泵環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。在國(guó)家提倡低碳低經(jīng)濟(jì)的大背景下，地源熱泵在房地產(chǎn)中的運(yùn)用正在興起,政府推動(dòng),□工程名稱：世博會(huì)中軸線□工程范圍：土壤換熱施工□空調(diào)面積：300000㎡,在低碳經(jīng)濟(jì)的背景下，政府通過(guò)各種措施，包括補(bǔ)貼扶持等各種方式推動(dòng)普

14、及地源熱泵等環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品在房地產(chǎn)中的運(yùn)用。2010年8月12-13日第二屆中國(guó)地源熱泵行業(yè)高層論壇在南京舉行，籍此南京計(jì)劃到2013年采用包括地源熱泵在內(nèi)的新能源的建筑，要占新建筑數(shù)量的60%之多 。,□工程名稱：奧運(yùn)主會(huì)場(chǎng)鳥巢□工程范圍：地源熱泵□空調(diào)面積：————,杭州朗詩(shī)·國(guó)際街區(qū)開盤均價(jià)達(dá)到10500元/平方米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出區(qū)域同檔次樓盤1683元/㎡， 提升樓盤價(jià)值達(dá)15%以上。,地源熱泵樓盤效益,朗詩(shī)未來(lái)之家三期開

15、盤當(dāng)日即銷售80%。另外，朗詩(shī)的綠色住宅項(xiàng)目以其健康環(huán)保的理念和高科技元素獲得了業(yè)界和政府的首肯，多次獲得建筑類獎(jiǎng)項(xiàng)并得到國(guó)家專項(xiàng)財(cái)政補(bǔ)貼。,快速銷售+政府補(bǔ)貼+銷售價(jià)格提升,,,北京、沈陽(yáng)等地，地源熱泵項(xiàng)目，均可獲政府補(bǔ)貼。,首屆江蘇省綠色建筑創(chuàng)新獎(jiǎng)等，獲國(guó)家財(cái)政部首批可再生能源補(bǔ)貼456萬(wàn)元。,南京朗詩(shī)國(guó)際街區(qū),地源熱泵樓盤效益,快速銷售+政府補(bǔ)貼+銷售價(jià)格提升,其健康環(huán)保理念獲政府提倡，有利提升樓盤知名度,地源熱泵屬高科技產(chǎn)品，直

16、接提升樓盤檔次與形象,其健康環(huán)保的理念和高科技元素 有利拉升樓盤附加值,,北京、沈陽(yáng)等地，地源熱泵項(xiàng)目，均可獲政府補(bǔ)貼。,南京朗詩(shī)地產(chǎn)：整合世界先進(jìn)的建筑相關(guān)技術(shù)，達(dá)到高舒適度、低耗能的居住要求，制造“節(jié)能、環(huán)保、健康、舒適”的綠色科技住宅項(xiàng)目。,南京朗詩(shī)地產(chǎn)創(chuàng)立,第一個(gè)項(xiàng)目“朗詩(shī)熙園” ，獲得2003年度南京房地產(chǎn)銷售金額冠軍。,公司于2006年8月、2007年2月、2007年4月、2007年9月和2008年8月分別進(jìn)入無(wú)錫、杭州、蘇

17、州、常州和上海市場(chǎng)，布局長(zhǎng)三角，現(xiàn)已成為一家全國(guó)著名的綠色科技地產(chǎn)公司。,地源熱泵企業(yè)效益,環(huán)保節(jié)能型地產(chǎn)戰(zhàn)略，市場(chǎng)細(xì)分推動(dòng)朗詩(shī)地產(chǎn)快速發(fā)展。,,,,,,,,,2001年12月24日,2003年,2006年----2008年,營(yíng)銷推廣：主要訴求點(diǎn),朗詩(shī)地產(chǎn)訴求方向：地源熱泵六大創(chuàng)新技術(shù)，引導(dǎo)中國(guó)未來(lái)筑家之路,,營(yíng)銷推廣：新聞及政府公關(guān),環(huán)保節(jié)能建筑：容易獲得政府支持、新聞媒體互動(dòng)宣傳、形成市民認(rèn)同達(dá)到口碑宣傳,地源熱泵成本,測(cè)算說(shuō)明：測(cè)

18、算對(duì)象為廣州地區(qū)，300-500㎡獨(dú)棟別墅,□成本細(xì)項(xiàng)說(shuō)明： 埋管地源熱泵系統(tǒng)制冷主機(jī)約36000元/臺(tái)，水平式挖溝約40元/m；豎直式鉆空費(fèi)用約100元/m；地表水系統(tǒng)冷卻盤管約50元/m 。地下埋管材料費(fèi)用約50元/m，其他費(fèi)用約15元/m。,□測(cè)算結(jié)果： 水平埋管式約11萬(wàn)元，275元/㎡； 垂直埋管式約14萬(wàn)元，350元/㎡； 地表水源式約8萬(wàn)元，200元/㎡；,運(yùn)營(yíng)成本：三種不同方式的地源

19、熱泵年經(jīng)營(yíng)成本基本都在1.2-1.4萬(wàn)之間，相比空氣源熱泵年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用節(jié)省30%。,,,地源熱泵適用條件：,然而，因?yàn)楦鞣N原因，地源熱泵在中國(guó)的運(yùn)用主要分布在長(zhǎng)江以北地區(qū)。廣東地區(qū)雖然也有1億元左右市場(chǎng)容量，但均不是真正意義上的地源熱泵項(xiàng)目，若要在住宅市場(chǎng)運(yùn)用更是較為困難。,地源熱泵在廣東地區(qū)的發(fā)展情況,從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，南部亞熱帶氣候；中部夏季酷熱，冬季陰冷氣候、北部嚴(yán)寒氣候。無(wú)論南方北方只要能安裝空調(diào)和暖氣的地方都可以使用。,①全年或地下

20、恒溫帶溫度處于10到20°C的地域；,②夏季供冷溫度不低于5°C，冬季供熱溫度不高于60°C的工程；,③具有經(jīng)濟(jì)打井的地質(zhì)條件；,,,,,美國(guó)能源部和中國(guó)科技部于1997年11月簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書，其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”，擬在中國(guó)的北京、杭州和廣州3個(gè)城市各建一座采用地源熱泵供暖空調(diào)的商業(yè)建筑，以推廣運(yùn)用這種“綠色技術(shù)” 。,目前廣東地區(qū)的熱泵企業(yè)約有197家，企業(yè)的數(shù)量占到全

21、國(guó)半數(shù)以上，超過(guò)80%規(guī)模較大的企業(yè)都聚集在此。廣東熱泵產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能至少占到全國(guó)總量的65%。,廣東地區(qū)市場(chǎng)較規(guī)模較小，椐調(diào)查截止到目前為止沒有任何一家大型住宅使用地源熱泵，我們通過(guò)與美的、西萊克、佛山奧信等多家本土公司溝通，他們均建議不要在佛山地區(qū)使用地源熱泵。,地源熱泵在廣東地區(qū)的發(fā)展情況,熱平衡問題直接限制了地源熱泵在廣東地區(qū)的運(yùn)用,熱平衡問題探討,1）設(shè)制熱季節(jié)能效比=4，制冷季節(jié)能效比=3；2）不平衡率=（吸熱量-排熱量）/吸

22、熱量與排熱量在較大者*100%；,熱平衡知識(shí)： 土壤吸放熱過(guò)程是一個(gè)相對(duì)緩慢且持續(xù)的過(guò)程，一旦超過(guò)土壤本身自然的熱擴(kuò)散能力或限度，就會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生暫時(shí)的熱量聚集。 恒溫層作為熱泵熱源和熱匯的蓄熱體，要求地埋管與擴(kuò)散半徑內(nèi)土壤的換熱要滿足地源熱泵在人個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)（一年），其吸排熱量差值不能超過(guò)土壤固有的散熱能力，并導(dǎo)致冷卻水溫度隨之變化和系統(tǒng)運(yùn)行效率逐年下降，出現(xiàn)地埋管地泵熱失衡問題。,案例說(shuō)明： 《地埋管地源熱

23、泵系統(tǒng)的熱平衡問題分析》作者馬宏權(quán)等，對(duì)武漢市區(qū)用住宅的地埋管地源熱泵項(xiàng)目實(shí)測(cè)了3個(gè)季度。發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目運(yùn)行一年后，土壤溫度有明顯升高，各層土壤的溫升為1.5-2℃，這種趨勢(shì)可以導(dǎo)致周期年后地埋管地源熱泵系統(tǒng)的冬季制熱效率提升但夏季制冷效率明顯下降。,熱平衡問題直接限制了地源熱泵在廣東地區(qū)的運(yùn)用,注：巖土體的吸、釋熱量比例為1：2.36（每年進(jìn)入熱泵機(jī)組的傳熱介質(zhì)的最高/低溫度值）,注：巖土體的吸、釋熱量比例為1：5.0（每年進(jìn)入熱泵機(jī)組的

24、傳熱介質(zhì)的最高/低溫度值）,注：巖土體的吸、釋熱量比例為1：1.28（每年進(jìn)入熱泵機(jī)組的傳熱介質(zhì)的最高/低溫度值）,注：巖土體的吸、釋熱量比例為1：0.67（每年進(jìn)入熱泵機(jī)組的傳熱介質(zhì)的最高/低溫度值）,吸散熱比例越少，熱平衡失調(diào)現(xiàn)象越嚴(yán)重,綜述及建議,,,,,,佛山地區(qū)處亞熱帶，冬季不需要采暖，即使需要采暖，但時(shí)間和采暖量也非常小，因此很難達(dá)到地源的熱平衡，如此長(zhǎng)年累月難維持地下恒溫。,受地區(qū)采暖時(shí)間限制，機(jī)組運(yùn)營(yíng)時(shí)間短，在初投成本高

25、和地源熱泵使用年限的又重限制下，經(jīng)濟(jì)較弱。,,,,,項(xiàng)目所在地雖然位于地源熱泵生產(chǎn)制造基地，但是實(shí)踐運(yùn)用卻相對(duì)薄弱，現(xiàn)在基本停留在理論研究上，生產(chǎn)家廠也表示在佛山珠三角地區(qū)運(yùn)用技術(shù)還不成熟。,萬(wàn)科等房地產(chǎn)公司在蘇州、北京等地開發(fā)項(xiàng)目有使用地源熱泵，然而在廣東地區(qū)卻未有。,,,地源熱泵等環(huán)保節(jié)能技術(shù)運(yùn)用于房地產(chǎn)，可以帶給樓盤巨大價(jià)值提升，帶給房地產(chǎn)開發(fā)公司較快速的提升。,1,2,3,4,5,,小面積運(yùn)用，比如在運(yùn)用到會(huì)所、獨(dú)棟別墅，進(jìn)而提