在高溫水源熱泵機組下可以對低溫地熱水進行餘熱回收,對地熱井的供暖能力是一個很大的提高,使一口地熱井起到兩口地熱井的作用,能產生出良好的經濟效益。舉北京市為例:北京城區和小湯山地區已有地熱采暖工程16處,年開采利用地熱水285.9萬立方米,采暖麵積約38萬平方米,如果利用熱泵技術將40℃尾水降至10℃再排放,就會有3.5萬千瓦的可回收熱量是可以從現在每年排放的286萬立方地熱尾水中獲得,90萬平方米的供暖麵積是沒問題的了,它對節能和環境效益都能帶來很大的幫助。
第一節 地熱能供暖的概括
地熱能是一種清潔能源,它在采暖方麵給人們帶來了很多的方便,在我國北方城市發展迅速。目前天津市地熱供暖麵積就達800多萬平方米,到2003年年底,有1000萬平方米的供暖麵積,在全國的地熱供暖方麵排在了前麵。
第一次運行的時候,首次啟動地熱是在逐步注入熱水的保障下進行的。通熱水時,首先半開分水器供水總環路閥門,將熱水溫度逐步升高注入管道裏循環。檢查分水器接口有無異樣,並逐個打開分水器各支路閥門。如有分水器及管道滲漏現象應及時關閉供回水總閥門,並及時與開發商或地熱公司進行聯係。針對地熱供暖的現狀,我們介紹了一種全新的地熱、高溫水源熱泵的供暖方案。各種各樣的常規的供暖模式和環保效益可以通過了解知道,這樣低溫地熱水、地熱尾水和其他各種溫度在30℃~60℃之間的中低品位餘熱水資源有了高效、合理的利用方法,並且在很多方麵都有了保障。
在我國地熱資源數中,低溫地熱資源是最多的,它可能占地熱資源總量的98%以上。現在我國很大一部分的低溫地熱資源在洗浴、采暖、種植、養殖、醫療、娛樂等方麵得到了很好的應用。雖然全國直接利用總量已達到2410兆瓦,居世界各國前列,但利用水平和效率比較低,對於25℃~50℃溫度段的能量利用率很差。為實現可持續發展目標,“十五能源發展戰略規劃”製定實施以後對能源和環境之間的關係有了更高的要求。要必須做到對能源結構有一個調整,盡量少產生燃煤造成的汙染,同時還要竭力發展可再生能源的利用技術,要對它有一個提高,規劃中還有關於開發地熱熱泵技術方麵的肯定和支持,地熱資源在這樣的情況下就得到很好的利用了。
現在,北京市地熱供暖麵積也達38萬平方米,當前地熱供暖有三個是最先考慮的。
首先,排放水溫在地熱水供暖後是很高的,一般在40℃以上,在一定的程度上形成了資源浪費的局麵。
其次,還有的地熱田是低溫地熱田,地熱水溫度低於55℃,能量品位低,暖氣片熱水式熱力循環係統供暖就不能滿足了。
最後,地熱水供暖在排放後不能再次利用,造成熱汙染,對環保是非常不利的。
在有關這方麵人士的努力下,一種QYHP係列的高溫水源熱泵機組被人們研發出來了,采用最新研製的高溫環保工質HTR01,使得一直以來傳統工質高溫工況下工作壓力過高的技術瓶頸被打破了。建立了一種新的技術方麵的優勢,這樣設備在高溫工況下運行的安全係數就會比之前的高,上述地熱供暖中的三個要考慮的問題就會得到徹底的解決。QYHP係列高溫水源熱泵有一個最大的優點,70℃~90℃的水能把30℃~60℃的低溫地熱水進行加熱就可得到,適用於各種供暖方式,解決了高寒地區的地熱熱泵供暖以及用高溫水源熱泵取代燃煤鍋爐仍可利用暖氣片熱水式熱力循環係統解決采暖改造問題。這樣的係統供暖以後的地熱尾水排水溫度最低限度可以不到10℃,這樣環保就有了保障。它的製熱工況COP一般都超過3.5以上,換句話來說,一份代價付出以後,至少有3.5倍的熱量可以從中獲得。
有關這個係統的項目的一些情況:
有一個大學生公寓在最初建設的時候有19000平方米,其中公建部分大約是4200平方米,大學生公寓采用暖氣片熱水式熱力循環係統供暖,會所采用中央空調係統,冬夏兩用。這種係統很好地符合了人們的要求,它帶來的便利在生活中得到很多的表現。
有一個井的水溫都在57℃,低溫地熱水有了最大的用途,中央空調係統的會所的供暖就是利用它的這一係統。該低溫地熱水要用於大學生公寓的暖氣片熱水式循環熱力係統供暖,需進一步加熱,將水溫提高到70℃以上。不過,如果使用傳統燃煤、燃油、燃氣鍋爐的加熱方式供暖的話,這些水溫在地熱利用以後也是超過40℃的,還是不能解決資源的浪費和環境汙染的問題。但是,自從研發出了QYHP係列高溫水源熱泵機組,要是輸出70℃以上的二次熱水就不是困難的事了,能為末端為暖氣片的用戶進行供暖。被利用後的地熱尾水排水溫度最低可低於10℃,將低溫地熱水的能量充分利用,同時熱泵機組還可免費製取生活熱水及為會所提供夏季製冷。這個係統使一機多用、經濟環保、高效節能的目標實現了。
一般地熱第一次運行的時候,特別要注意管道裏有壓力與水阻容易產生氣塞的問題,要不然造成供回水不循環、溫度不相等時就麻煩了,應當進行逐路排氣。方法是:關閉采暖的總回水閥門和各環路調節閥,首先打開分水器上的一個調節閥,再打開分水器回水杠上的排氣閥放水排氣,排淨空氣後再關上此閥門,同時打開下一路閥門。依此類推,每路空氣都排淨後再將閥門全部打開,係統即正式運行。傳統暖氣片安裝是有高度的,一般都是在1米左右,因此1米處向上頂住房頂後再往下就是它的熱量的熱源,所以我們頭頂的上方都可以感覺到它發出的熱量。實際上,最熱的溫度還是我們感覺不到的,熱能的浪費就這樣很容易形成,最不好的一點就是我們的膝蓋以下往往感覺不到熱,腳涼就是更平常的事了。
我們知道,從地板地下直接向上均勻地散發熱量就是地暖的發熱方式,室內的溫度呈從下向上遞減的方式來表現,給人以腳暖頭涼的良好感覺,從而形成真正符合人體散熱要求的環境,改善血液循環,促進新陳代謝,對心血管疾病有抑製作用。 老年人和兒童是很適合這種供暖方式的,有關節炎、老寒腿的病人可以在地暖的條件下得到很好的治療,它可以算得上現在最科學的采暖方式了。
地源熱泵從另一個方麵說就是地熱空調技術。地下淺層地熱資源就是地源熱泵下得到利用的(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等),它是一種不僅能供熱而且還能製冷的高效節能空調係統。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源(如電能),低溫位熱能向高溫位轉移的目的就達到了。
地源熱泵是節能型空調嗎?答案是肯定的。因為從根本的說,假如地源熱泵消耗1千瓦的能量,那麼5千瓦以上的熱量或4千瓦以上冷量就可以為用戶提供方便,這就是它是節能型空調係統的一個主要原因。
相對於鍋爐(電、燃料)供熱係統,90%以上的電能或70%~90%的燃料轉化為熱量是鍋爐供熱的情況,供用戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節省2/3以上的電能,比燃料鍋爐節省1/2以上的能量。由於地源熱泵的熱源溫度全年較為穩定,一般為10℃~25℃,其製冷、製熱係數可達3.5~4.4,與傳統的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普通中央空調的50%~60%。因此,近十幾年來,尤其是近五年來,地源熱泵空調係統在北美如美國、加拿大及法國、瑞士、瑞典等國家取得了較快的發展,中國的地源熱泵市場在一天一天地發展著,相信,它會是21世紀最有效的供熱和供冷空調技術的最前端,會引領未來的采暖技術,在未來的一段時間裏發展得更好。
一、地源熱泵的特點
最先要說的是它是可再生能源利用技術。地球表麵淺層地熱資源就是地源熱泵的冷熱源,它是一種進行能量轉換的供暖空調係統。地表淺層地熱資源可以稱為地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽能量,比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限製,分布範圍特別廣,幾乎世界上都有它的分布。它還從側麵被人們看成是地表淺層時時存在的可再生能源,從這裏說地能也是一種清潔的可再生能源的一種形式。
地熱取暖有一些在使用過程中必須要注意的問題,如出水管不熱時應清洗過濾器。每台分水器前均裝有一個過濾器,當水裏雜質過多時,要及時清理過濾器。過濾器中雜質過多時,會出現出水管不熱、地熱不熱等現象,通常應一年清洗一次過濾器。方法是關閉分水器上的所有閥門,使用活扳手逆時針打開過濾器端蓋,取出過濾網進行清洗,清洗完畢後原樣裝上放回。把閥門打開,地熱係統就可以繼續運行了。假如在冬季不需要供暖時,室內溫度在0℃以下時用戶還是要把地熱盤管內的水排出的,否則就會發生凍裂管道的事故,那時再修就麻煩了。
水全部被放出的時候就是供暖期結束的時候,每年的地熱供暖期結束之後,地熱管網中的鍋爐管道裏的水全部排放出來是有必要的。因為鍋爐管道水中含有很多黏泥、雜質、鏽渣等微小顆粒,水質混濁,而地熱管網的內徑很細,如鍋爐停氣、水泵停止運轉,原有的汙水雜質將停留在管網中達7個月之久,而水中含有的鈣、鎂、鹽等物質沉澱將生成堅硬的水垢掛覆在地熱管網的內壁上,折彎處更加嚴重,即使靠加壓水流也是衝刷不掉的。如果很長時間結垢都對它不進行清除,流量就會減少,流水不暢,熱輻射值降低,那樣一來管網堵塞,想清洗的時候卻發現不能清洗了,離整個地熱管網報廢就不遠了。
我國想加快開發利用新能源的腳步,這就決定了地熱能資源是我國首先要關注的,而且我國想在它的開發和利用技術方麵取得更進一步的成就,2011年4月到2012年3月,科技部會同重慶市科委共同組織開展了全國範圍地熱能利用技術及應用情況的調研工作,由此《中國地熱能利用技術及應用》宣傳手冊就正式完成了一係列的編製,接下來就是最重要的實施了。
科技部在宣傳手冊中一度強調,中國擁有遼闊的地域,淺層低溫能可利用量巨大,而“十二五”規劃中明確提出,非化石能源在未來能源結構中將占15%以上。因此,可以預見,隨著地熱能利用技術的快速進步,在未來的我國能源結構中地熱能資源將會占據一大部分,而且它會一直占領能源結構的寶座,因為它是不可多得的一種清潔的新型能源。
有很多的人都發出了這樣的言論,在經濟方麵,常規的電製熱或燃油、燃氣製熱是沒法和地源熱泵製熱相比的,通常製取相同的熱量,地源熱泵的耗電量隻有電熱耗電量的1/4~1/5。所以得出了一個結論,擁有廣闊市場的能源也可以說是地源熱泵。有關的網站顯示,《中國地熱能利用技術及應用》進入了製定實施的階段。其中,介紹了為我國推進地熱能利用的政策保障措施,還有未來地熱技術的發展趨勢以及地熱能的廣闊的市場。
在《中國地熱能利用技術及應用》中有這樣的信息,我國地熱資源潛力接近全球的8%,僅就地源熱泵市場來看,目前銷售額已超過80億元,並以每年20%以上的速度在增長。相信“十二五”期間,還有之後的很長一段時間在能源方麵都會是地熱能的世界,將會有一個更完整的體係在地熱能中間形成。從分析的結果可以知道,由於一係列的因素的影響,地熱能概念股多數呈現逆市上漲之勢。所以,我們還是要了解地熱能其他方麵的一些信息的,知道得越全麵,地熱能在生活中的應用就會向更有利的方麵發展。
此外,還要一段時間才能在地熱能方麵有一個更好的認識。曾經有關證券人士作過預測,在“十二五”期間,地熱資源開發利用還會有一個更大的上升空間,除地源熱泵設備製造和銷售行業會進一步發展外,有關地熱利用的能源服務產業也會獲得長足發展。多年來,地熱資源未能充分地開發利用,隨著能源價格的走高以及全社會能耗的不斷增加,各種新能源開發以及清潔能源的利用越來越多地受到重視,地熱資源也有望成為重點開發利用的資源之一。雖然目前大規模開發使用尚有難度,但相關設備製造公司值得長期關注,如生產汙水源熱泵的盾安環境及地源熱泵的漢鍾精機。有一點是要明白的,要是在人們心中形成一個更深層次的認識還要很長時間,在目前一段時間內是得不到大的提高的,所以投資者要綜合各方麵的因素考慮。
地熱能行業也會有高科技。地熱供暖是區別於傳統的供暖方式的一種供暖方式,被列為國家建設部重點推廣項目它的優點是說不盡的,具體表現在地暖比暖氣片供暖節省大量能源,還有環保、衛生、節約工程造價、節省占地麵積、施工簡單、工期短,暖管的壽命也長達50年等優點,同時地暖符合“腳熱頭涼”的人體生理要求,是當今最先進的采暖方式。用地熱方式供暖,室內地表溫度均勻,室內溫度由下而上逐漸遞減,給人以腳暖頭涼的良好感覺。當人們滯留在溫暖的地板上時,腳暖而身體上部又不受冷輻射的作用,故感到十分舒適。一般采用地熱供暖,可以達到室內溫度均勻、溫差較小、梯度合理的理想環境,在人體生理學上,加熱人體很容易感覺寒冷的足部區域是最行得通的。此外,采用地熱供暖不會占用室內空間,人們想要的裝修個性是可以充分表達的。
它會有1000億元的市場規模。“十二五”能源規劃中已經有地熱能的存在了,深圳入選國家“十二五”節能減排財政綜合示範城市。地熱能究竟有一個怎樣的發展前途呢?
據有關的研究可以知道,在地表下10公裏以內的地殼儲存的地熱能相當於全球所有石油和天然氣儲量的5萬倍,每天照射到地球的太陽能60%以上存儲在地球淺層的土壤、岩石以及水體中。目前,最可靠有效的地熱能開發技術是利用熱泵技術將淺層地熱能用於采暖、製冷、加熱、烘幹、養殖、發電以及球場、道路保溫等領域,尤其在別墅、酒店、醫院等需要適宜環境來供人們享受的地方,利用它的情況是非常多的。
二、供暖的大致體係
可以按相關的財權事權相統一的原則,當地政府應該統一領導地區城鎮供熱體製改革。對堅持實事求是的地區給予肯定,對供熱體製改革進行積極探索,製定符合本地實際的改革方案。各地區要切實加強組織領導,高度重視思想政治和宣傳工作,進一步引導城鎮居民轉變福利供熱采暖觀念。要認真處理好改革與穩定的關係,妥善解決各種利益群體之間的矛盾,切實做好低收入困難群體的采暖保障工作,保障供熱和安全。要將此項改革列入本地區“十一五”規劃和年度計劃中,抓緊製定相關政策和實施方案。征求社會意見是製定各項改革方案的必要條件,真正實現民主、科學、公正、公開的和諧氛圍。
能耗大戶的其中之一是建築,還有它的60%~70%的能量都被空調耗費。地源熱泵節能空調熱平衡技術能為住宅綜合節能50%~70%,它的運行費用相當於一般中央空調的50%~60%。
既然地熱能已納入了“十二五”能源規劃中,它的便利和優勢是有目共睹的,它的發展前景更是不用說的,大部分的人都認可了它的存在,還有人對它進行了預測,它的總市場規模可能會在1 000億元以上。
三、限製地熱能行業的三大原因
早在20世紀90年代,地熱直接利用在我國有了一個很高的起點。經過這些年發展,地熱能行業是不是還有其他的影響它發展的原因呢?
14℃~18℃是地球表麵20米以下到400米存在的溫度,並且控製著地表水(江河、湖海、城市供水和排水)、地下水的溫度,是很好的采暖熱源和製冷冷源,是地球上儲量最多、開采成本最低、運營最可靠的可再生能源。地熱能行業從剛開始到現在還沒有得到很大的發展,影響它的發展的因素概括來說主要有三個原因。
第一個是資金瓶頸,要求有很高的投入。地熱能行業產業鏈長,地質勘探、產品研發、製造、係統設計安裝、售後服務等方麵都有大資金投入,沒有上億資本根本“玩不起”。
第二個是技術瓶頸。成套技術是在地熱能開發利用以後才形成的,其實它是一個聯係緊密的產業,因為從主機的研發製造到工程的設計、安裝、調試都是相關的,這一點就是最好的說明。雖說目前除離心機機組以外的技術,中國人都已經熟練掌握,但是要整合整個產業鏈技術集中應用於每一項工程,對絕大多數企業都是一道難以逾越的門檻,尤其是工程設計、安裝難度大。業內有“三分產品、三分設計、四分安裝”之說。從工廠裏出來的產品都是“半成品”,需要根據項目的地質條件、環境、位置等細節進行二次設計,每一個項目都有“因地製宜”的設計要求,技術和管理複雜度高。這就是國內的大多數同行僅僅做產品,對安裝不感興趣的重要原因。
莊合地能在對行業的深度透視的基礎上建立了自己的核心技術,它符合從產品研發製造到工程設計安裝的“一條龍”服務的特點。在工程設計安裝的過程中可以第一時間將問題反饋到研發部門,相應調整和變更是要在實際情況下才能作出的,單一產品製造商一般情況下比這種過程要慢一兩年。