碳中和下地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用拓展與能效提升
發(fā)布時(shí)間:
2021-08-06 09:51
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凌天科技是《國(guó)家地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《湖南公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》編委單位,是《長(zhǎng)沙市地源熱泵技術(shù)實(shí)施規(guī)范》主編單位;公司注重產(chǎn)學(xué)研合作,與清華大學(xué)、中南大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、湖南大學(xué)、湘潭大學(xué)、湖南科技大學(xué)等高校結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟,企業(yè)技術(shù)中心被湖南省科技廳認(rèn)定為省級(jí)企業(yè)技術(shù)中心。公司已取得專利51項(xiàng),其中發(fā)明專利5項(xiàng)。
碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略的提出將對(duì)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。改變能源結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)碳中和最為直接與可靠的方式?;茉慈紵欧诺亩趸际钱?dāng)前碳中和 “碳”的主要目標(biāo)。二氧化碳中的80%是由化石能源產(chǎn)生?;茉从形廴?、不可再生,能源轉(zhuǎn)型中其總量需要控制,逐步消減。大力發(fā)展可再生能源,提升可再生能源利用比例和能源效率,是實(shí)現(xiàn)碳中和的有效路徑?;诘卦礋岜玫牡?zé)崮芸稍偕茉蠢眉夹g(shù)在碳中和目標(biāo)下大有可為,將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。
降低用能強(qiáng)度,控制能源消費(fèi)總量
建筑部門(mén)是能源消費(fèi)的三大領(lǐng)域之一。2020年底中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)發(fā)布的中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告顯示,2018年建筑全過(guò)程能耗總量占全國(guó)能源消費(fèi)總量的46.5%,其中建筑運(yùn)行階段能耗占21.7%。改善居住條件,滿足人們對(duì)美好生活的向往,離不開(kāi)建筑體量和能源消耗量的增加,這將對(duì)控制能源消費(fèi)總量產(chǎn)生巨大壓力。節(jié)能減排是減緩這一壓力的主要措施,也是實(shí)現(xiàn)碳中和的基本路徑。強(qiáng)化節(jié)能,提高能效,降低用能強(qiáng)度,確保合理用能、限制過(guò)度用能;秉持綠色發(fā)展理念,營(yíng)造資源節(jié)約、環(huán)境友好的生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式,才能夠支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展。
節(jié)能減排是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要用工程系統(tǒng)的方法解決。通過(guò)節(jié)能實(shí)現(xiàn)減排通常分為兩種方式:一種是提高能源使用效率,開(kāi)發(fā)與利用高效節(jié)能設(shè)備,設(shè)計(jì)與運(yùn)維高效節(jié)能建筑設(shè)備系統(tǒng);另一種是通過(guò)減少終端產(chǎn)品的需求、減少建筑建設(shè)與使用過(guò)程中對(duì)能源的需求。深入踐行綠色建筑理念,不斷提高建筑本體保溫隔熱性能,增大建筑利用自然采光、自然通風(fēng)等天然資源功能;通過(guò)宣傳教育與運(yùn)行管理機(jī)制,樹(shù)立科學(xué)的健康理念,提高人們行為節(jié)能的積極性和自覺(jué)性,降低用戶用能需求。實(shí)現(xiàn)按需供能、用能,最大限度的節(jié)能。
拓展地源熱泵技術(shù)應(yīng)用范圍
大力發(fā)展與推廣低碳和非碳能源的可再生能源利用范圍,部分取代高碳能源,降低高碳能源尤其是煤炭在總能源消費(fèi)中的比重,有效減少二氧化碳的排放。拓展地源熱泵技術(shù)應(yīng)用范圍,提升地?zé)崮艿瓤稍偕茉蠢帽壤?,是建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)近零排放的重要途徑。
我國(guó)二十年來(lái)的地源熱泵技術(shù)的推廣應(yīng)用,大大提高了全社會(huì)和普通百姓對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)知度和認(rèn)可度。地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用范圍、應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用功能等方面得到了快速發(fā)展與拓寬。供暖區(qū)域南擴(kuò),為地源熱泵技術(shù)應(yīng)用提供了廣闊空間。溫和區(qū)域采用地源熱泵供暖空調(diào)是首選適宜方案;基于地源熱泵技術(shù)的淺層地?zé)崮芾猛卣沟街猩顚拥責(zé)崮芾?,擴(kuò)大了地源熱泵供暖在北方的適用范圍。綠色節(jié)能建筑的推廣普及,大大降低了建筑單位面積耗熱量,為地源熱泵技術(shù)應(yīng)用奠定了先決條件。地源熱泵與空氣源熱泵、太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電等能源利用方式復(fù)合,進(jìn)一步擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。既有和新建的集約化農(nóng)、牧、畜、魚(yú)等種植、養(yǎng)殖廠供熱制冷系統(tǒng),通常采用傳統(tǒng)能源方式,能效低,碳排放量大,在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)下,這一傳統(tǒng)模式將逐步受到限制或取代,為地源熱泵技術(shù)在該領(lǐng)域或行業(yè)的應(yīng)用拓展了廣闊空間。在非民用建筑中,工業(yè)廠區(qū)、海島軍營(yíng)、地下空間等供熱制冷的解決方案以及太陽(yáng)能、工業(yè)余熱跨季蓄熱等功能需求方面,地源熱泵技術(shù)也有著得天獨(dú)厚的適用條件。這些場(chǎng)合對(duì)供熱制冷蓄熱的需求,為地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用提供了新的天地。
提升地源熱泵技術(shù)能效水平
通過(guò)節(jié)能實(shí)現(xiàn)減排是最經(jīng)濟(jì)、最直接的路徑。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要由建筑物空調(diào)末端(需求側(cè))、地源熱泵機(jī)組(供應(yīng)側(cè))和地埋管換熱器(地源側(cè))組成。建筑物空調(diào)末端節(jié)能是通過(guò)減少建筑建設(shè)與使用過(guò)程中對(duì)能源的需求實(shí)現(xiàn)的。使用過(guò)程中的能耗強(qiáng)度一是取決于建筑本體設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)接近于超低能耗綠色建筑的程度;二是用能系統(tǒng),尤其是建筑供熱制冷系統(tǒng)的能效高低。因此拓展地源熱泵可再生能源利用技術(shù)應(yīng)用范圍的同時(shí),更重要的應(yīng)不斷提升該系統(tǒng)應(yīng)用中的能效水平,做到用對(duì)用好地源熱泵技術(shù)。
地源熱泵系統(tǒng)的建筑物空調(diào)末端與地源熱泵機(jī)組兩部分與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)差別不大,地埋管換熱器是該系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)的主要不同。一般說(shuō)來(lái):地埋管地源熱泵系統(tǒng)能否應(yīng)用和應(yīng)用好壞的主要制約因素是:全年地埋管群釋放熱量與提取熱量是否基本平衡、地埋管空間是否夠大、地埋管投資是否適度可控。我國(guó)地域廣闊,地溫變化大。北方建筑供暖負(fù)荷遠(yuǎn)大于空調(diào)負(fù)荷,地下提取熱量遠(yuǎn)大于釋放熱量。地下冷熱負(fù)荷不平衡,業(yè)已成為北方建筑尤其是住宅建筑應(yīng)用地源熱泵的技術(shù)瓶頸和能效低下的主要原因。因此北方地區(qū)應(yīng)充分考慮適宜的熱量回補(bǔ)措施,以提升地源熱泵供熱能效。如加大蓄熱體及其體形系數(shù)、基于地埋管的太陽(yáng)能跨季補(bǔ)熱以及空氣源與地源復(fù)合的熱泵供熱補(bǔ)熱系統(tǒng)。
應(yīng)該指出的是:低品位熱能利用中需要耗用高品位能量。如幾十公里的長(zhǎng)距離輸送,多環(huán)節(jié)間接換熱、提升熱媒溫度的利用余熱的地源熱泵系統(tǒng),其能效常常低于常規(guī)能源系統(tǒng)。熱泵方式是否算可再生能源利用方式不重要,重要的是它的能源利用效率是否夠高,應(yīng)盡量采用不需要或者很少需要投入常規(guī)能源的可再生能源利用方式,提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率是節(jié)能減碳的關(guān)鍵。
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