[00141645]地源热泵关键技术的研发

一、研究背景及目的 随着经济的发展和人民生活水平的提高,我国供热和空调的能耗已占到社会总能耗的约30%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料,特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物,包括大量SO2, NOX等有害气体以及CO2等温室效应气体的排放已日益成为各国政府和公众关注的焦点。热泵可以把不能直接利用的低品位热能（如：空气、岩土、水等环境中的低温热能）以及工业废热等转换为较高温度的热能,从而达到节约部分高品位能源（如：煤、石油、天然气、电等）的目的。与直接把电能转换为热能的电锅炉相比,采用热泵空调系统供热的电耗仅为前者的1/3～1/4,可以大大节省能耗和运行费用。针对地埋管地源热泵系统的应用限制,我们坚持对于地源热泵有关的创新技术进行了研究,以进一步提高地埋管地源热泵系统的性能、降低系统的初投资和占地,并扩大其适用的场合的地域范围。本项目在前期研究工作的基础上,拟就与地埋管地源热泵系统有关的三个创新技术进行工程试点和推广应用。这三个新技术是利用建筑桩基础埋管的能量桩技术、把工业余热和太阳能等低品位热能与地源热泵系统结合的季节性蓄热技术、地源热泵复合系统控制技术。 二、技术的创造性与先进性 能量桩技术,针对桩埋管换热器构造形状的不足,在国际上首次提出了桩埋螺旋管式换热器,首次建立了桩基螺旋埋管换热器传热分析方法,首次进行了桩基螺旋型埋管换热器力学性能研究,并对能量桩地源热泵集成系统创新技术。季节性蓄热技术,在国际上首次提出采用太阳能/工业余热作为辅助热源,解决了系统全年冷热负荷不平衡的问题。针对冷热需求不均衡的南北方建筑,国际上首次研究地源热泵复合系统控制技术,实现冷热不同需求的情况下复合系统的高效工作。 三、技术的成熟程度 量桩技术已应用到青岛瑞源?名嘉汇项目中,有效减少了项目的初投资,缩短了项目施工工期,经济效益显著,可实现工程推广应用。季节性蓄热技术成果已经应用到内蒙古赤峰项目中,经济及环境效益良好,可广泛应用于太阳能及工业余热的地源热泵系统中。地源热泵复合系统控制技术现已应用到济南蓝石·大溪地地源热泵复合系统中,实现了地源热泵系统与燃气锅炉的联合供暖,系统COP高达3.3以上,系统稳定高效运行,本技术可在全国范围内广泛推广。 四、项目应用推广前景 现在常规的地源热泵系统虽然已经得到相当大的应用,但仍受制于三个弱点,即地埋管初投资较高、需要占用土地埋管和需要保持地下全年冷热负荷平衡。我们所研发的三项新技术可以大大缓解以上的限制条件。首先是减少地源热泵的埋管量,降低地埋管成本。季节性蓄热技术可以把地源热泵的适用范围扩大到长城以北的严寒地区;复合系统的控制技术可以解决长江流域应用地源热泵时地下升温的问题,是地源热泵成为解决“南方供暖”难题的有效途径。能量桩技术还可以大大减少地埋管的占地。采用这三项新技术,可以把主要应用于华北地区的常规地源热泵技术扩大应用于从冬冷夏热到寒冷气象条件的全国大部分省区,地源热泵系统的市场容量将成倍增长,地源热泵技术将成为我国节能产业的一个重要的增长点。此外,地源热泵技术在促进我国节能减排工作上的作用也将进一步加强,有重要的社会效益。 五、应用情况及存在的问题 本技术已在多个工程中应用,效果良好,得到用户的好评。