水环热泵

水环热泵空调系统在我国应用中的几个问题

地热作为一种淸洁能源，既有”热"的价值，又有〃水〃的价值，采腹和生

活热水的优势十分明显，在我国北方得到迅速的发展。国内地热供热应用主

要集中在天津、北京、河北、西安等地。天津地热供热应用较为普遍，目前

天津的地热供暧而积已达500万m2,按替代燃煤锅炉供暧计算，每个供暧季

替代了11万吨以上的煤,取得了良好的环境保护效益•

地热供暧中一个突出的问题是供I®后地热排放水温比较高,一般在45C

以上,有的甚至达6OC,造成了资源的浪费和环境热污染•另外•有少数地热

ffl温度低（低干55・C）。这类低温热源要用于供腹，需进一步加热，如

采用传统锅炉加热方式,供暧后的排放水温仍将在40r以上。如采用热泵技

术，不仅可回收地热的排放水热島加热升温采暧供水温度，同时加大了地

热的供II爰能力，可使一口井相当于一口半至两口井使用，另外降低地热

排放水温度，达到环保要求.

1地热热泵供热方案

以往讣算分析说明[1、2]:地热热泵供暧系统，以地热加热泵调蜂供暧方式

的供暧成本和投资低于热泵单独作热源的供暖方式。本文选取地热热泵调蜂

供暖作为基本系统进行三种地热热泵供热方案的技术经济性分析•

方案1:地热热泵调峰供暧系统

设讣地热热泵调蜂供暖方案的系统原理图示，如图1•地热为供暧基本热源，

满足采暧系统的基本热负荷要求，到了采暧严寒期，地热热量不能满足采暧

热负荷要求,启用热泵调蜂，以提高采暧循环供水温度，达到调峰供暧的要求。

此系统中,地热供暧后的尾水作为热泵蒸发器的热源，因此地热的排水温度将

会进一步降低。

方案2:地热热泵调絲供II爰与生活热水供应

在满足方案1供暧要求同时，还可兼顾生活热水的供应，即利用地热供暧

后的尾水作为生活热水供应•与单一地热供暧相比较，地热供暧与生活热水供

应不仅利用了地热的..热"，而且利用了地热矿水

由于地热供暧后的尾水温度低于45°C,需要有将尾水加热升温的系统。

这里设计以一定量地热供水55C与一泄量地热尾水相混合，达到供应459的

生活热水,如图1.这种方案涉及到要降低地热供暧的供水流量，即降低地热

的供热量，因此相应地要加大热泵的调峰

方案3：地热热泵调蜂供腹生活热水供应并兼顾夏季空调在满

足上述方案2地热热泵供热的基础上，考虑热泵集顾夏季空调用。热泵的

工作原理与制冷机相同，二者也具有相同的主要部件，只是运行的温度、压

力范用不同.

热泵机组一机两用，提高了设备的利用率，相应减少了采暧、空调系统的设

备初投资.冋时电力初装费只一次性计入，投资的经济性得以提高•热泵空调

机一机两用,并且机组在夏季空调的运行时间要比冬季调峰供暧的运行时间

长，因此可以把热泵初投资的50%甚至60%以上计入空调系统。

2地热热泵供热系统技术经济分析

按上而提出的三种地热热泵供热方案和两类地热资源情况：地热利用后

的尾水或新钻地热井，作供暧基本热源加热泵调蜂进行供热。进行方案技术

经济参数计算和分析的依据是北京某工程的实际参数：地热供水温度559,流

量80t/h；采暧回水温度按35til•算：采II爰面积5万m2,按建筑节能要

求，采腹热指标可采用5

Ow/m2；当地能源价格为：电价0•36元/度，地热水费0°3元/吨，自

来水水费0.7元/吨・煤价220元/吨，天然气价格1.8元/m3。

由于采暧供回水温度偏低，选用终端散热器上将有所考虑。讣算发现，对

554C以下的低温采暧，如釆用常规暧气散热器，所需要的散热器而积至少要

增加50%,相应投资也将增加50%。目前一种新兴的PP-C管地板辐射散热器

正在兴起和投入使用，由于它埋在房间地板下，散热方式是由下向上辐射散

热，适合人的身体和生活需要。这一特点，即使是降低它的供回水温度，如

采用50C/35对它的散热效果也没有太大影响。这使得地板辐射散热器在

低温采暧中有很强的竞争力。因此，可结合建筑实际情况，终端可采用暖气

散热器，或采用地板辐射散热器。

根据上面所提到的条件和参数，对三种地热热泵供热方案进行具体的计

算，结果见下表1、表2。

计算结果分析和比较:

1、表1计算了不同采暧终端，新钻地热井系统的投资和单位运行成本。

从三种地热供热方案看，方案1的投资低，供暖成本也低，但没有生活热水

供应。综合比较，方案3既有供暖，又有生活热水供应，同时还兼顾夏季空

调，从投资和运行成本看，方案3处在方案1和方案2之间，可作为优选方

案.

2、表2讣算了计入和不讣地热井时的经济参数计算结果。不讣入地热井

时,系统只有热泵、管网和采II爰终端，没有地热井的投资和运行费用，幷

供暧成本只有计入地热井系统的55%左右。

表1不同方案下地热热泵供热经济参数的计算

终端地热供热方案地热井管网终端投资（万元）热泵初投资（万元）热泵

单位电费（元/m2）供暖单位成本（元/m2）生活热水投资（万元）供水单位

成本（元/m2）初投资总H（万元）

暖气散热器方案16001240.7018o02//724。0

方案26001691.2219.55461.35815.0

方案36006717.60461.35713。0

地板散热器方案18901240.7019。24//1014.0

方案28901691.2220.78461.351105.0

方案38906718・82461.351003.0

暧气增加投资方案14601240.7015.83//584.0

方案2460169lo2217.374635675•0

方案34606715.4146L35573。0

表2地热热泵供热与锅炉供热的比较（按暧气增加投资i|•算）

供热方案供殴系统投资（万元）供II爰单位成本（元/m2〉生活热水系统

投资（万元）供水单位成本（元/m2）初投资总讣（万元）

计入地热井费用地热热泵供热方案158415083//584

地热热泵供热方案262917.37461.35675

地热热泵供热方案352715。41461・35573

不讣地热井费用地热热泵供热方案13348。28//334

地热热泵供热方案23799。66461。35425

地热热泵供热方案32777.70461.35323

锅炉燃煤锅炉供热21513。65704.50285

燃气锅炉供热24026.7610511-32345

3地热热泵供热与锅炉供热的比较

通常用户比较关心的是，地热热泵供热能否与传统锅炉供热相竞争'为此

计算燃煤、燃气锅炉供腹及生活热水供应的初投资和单位成本，见表2.并

将地热热泵供热方案（有无地热井费用两种情况）与锅炉供热二者进行投

资和成本比较。

由表2看，燃煤锅炉的供腹单位成本为13。65元/m2,地热热泵调峰供

暖方案3的供暧单位成本为15。41元/m2・比锅炉高13%,不讣地热井时

供暖成本为7。70元/m2,约只有锅炉的56%。但燃气锅炉的供暧成本已超

过了供暧收费标准20元/m2・比较生活热水供应成本，地热供应生活热水

的成本只有1.35元/吨，低于燃煤锅炉成本4.50元"孔大大低于燃气锅炉成

本］1.32717吨。

根据上而计算得到的地热供热系统的投资和成本，以及锅炉供热的投资

和成本,可分别讣算地热供热和锅炉供热的年毛利（供暖收入和生活热水收

益）以及投资回收年限，见表3•地热热泵供热方案3的年供暧和生活热水

收益最高,可以考虑尽量扩大地热供生活热水的市场，充分用好地热的热“和

'.水-投资回收年限中，燃煤

锅炉约7年左右，地热热泵系统，讣入地热井时系统的投资回收年限约9年

左右,不计地热井时约4年.低于锅炉系统。应当说明当地热与锅炉供热方案

对比时,占地而枳引起的经济效益差别不能忽视。锅炉房要包括煤、灰埸和

运输通逍，通常地热井方案占地可能只及锅炉房方案的1/5左右。如在市

中心区占地，直上地价值是相当高的。

4地热热泵供热的节能环保效益

与传统锅炉供热相比，采用地热热泵供热可以取得节水和节煤效益。如按

生活热水供应量40t/hi|•算，年供水量为87600吨，釆用地热供应生活热

水取代锅炉加热自来水方式，则年节水量为87600吨，这不仅节约了水费约

6万元，更主要的是节省了淸洁水，这对缺水地区是非常有意义的。

按5万m2的建筑采暧，年单位耗煤量21.53kg/m2计算，采用地热

热泵供暧替代锅炉供暖,每个采暧季可节省耗煤量1077吨。列外生活热水

供应量为87600吨/年，如采用锅炉加热，计算出年耗煤量为980吨/年。

这样可以讣算:出采用地热供热替代锅炉供热，每年可节煤2057吨,按煤价

220元/吨il算，相当于节省45。3万元。

表3地热供热与锅炉供热的投资回收（按II爰气增加投资计算）

单位方案1方案2方案3锅炉燃气锅炉

供暖面枳万m25

供II爰收费标准元/m220

单位供暖成本元/m28.289・667。7013。6526・76

供暧毛利万元/年5&6051。7061o5031。75—33.80

生活热水供应吨/年8760

热水收费标准元/吨6

计地热井费用毛利总讣万元/年20.8553。8863.6844。89—80。

40

116O8135-0114.657.069.0

不计地热井费用毛利总讣万元/年5&6092.43102.2344。89-80.40

系统投资万元334425323285345

投资回收年限年5。74。63.26.3无

单位而积投资费元/m266。885。064.657。069・0

热水供应成本元/吨/1.35

1.

354。5011-32

热水供应毛利万元/年0.00

40°7340O7313.14-46-60

毛利总计万元/年58.6092・

43102。2344.89-80.40

系统投资万元584675

573285345

投资回收年限年28.0

12.59.06.3无

单位而积投资费元/m2

替代燃煤锅炉供热，节煤2057吨所减少的对空气污染量，可讣算出相

应治理污染量所需的费用约12・4万元。按上述所计算出的替代燃煤锅炉

供热所达到的节水、节煤和环保效益，可以得出一个总的效益值为:

6万元（节水）+45。3万元（巧煤）+12。4万元（环保）=63。7万元

此为地热热泵供热替代燃煤锅炉供热所取得的间接效益，由此可计算地

热热泵

供热方案3的宜接效益和间接效益之和为63.68万元+63。7万元=127・3

8万元，如按此收益重新讣算地热热泵供热方案3的投资回收年限为4.5

年。小编推荐广大化工厂用泵、医药厂用泵首选上海市三星水泵厂上海意

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5结论

1、根据技术经济评价结果，认为地热热泵供热方案3（供暖、生活热

水、空调）为优选方案。

2、地热热泵供热系统，当计入地热井时供暧单位成本为15.41元/m2,

与燃煤锅炉相当，不计地热井时仅为7°70元/m2,约只有锅炉的60%.表明

回收地热尾水的地热热泵调峰供暖成本是很低的。

3、地热热泵供热系统，讣入地热井时系统的投资回收年限约9年左

右，不计地热井时约只有4年，低于锅炉系统的7年.

4、地热热泵调峰供暖提髙了地热利用率，同时降低地热排水温度达到

环保排放标准•

兀

5、地热热泵供热替代燃煤锅炉供热取得节水、节煤和环保效益总讣为63.7

万元'由此可计算岀地热热泵供热方案3的直接效益和间接效益之和为127.3

8万