地源熱泵

地源熱泵作為清潔能源供暖制冷技術(shù):百億市場蓄勢待發(fā)

地大熱能地?zé)崮?多能互補新聞網(wǎng)訊:地源熱泵“十四五”期間每年將有約379億市場空間,2025-2030年間每年將有481億市場空間。


今年3月印發(fā)的《“十四五”建筑節(jié)能綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》指出,鼓勵各地因地制宜推廣使用地源熱泵技術(shù),到2025年,推廣地?zé)崮?/a>建筑應(yīng)用面積1億平方米以上。在相關(guān)政策的支持下,地源熱泵市場有望迎來一波發(fā)展浪潮。


地源熱泵作為清潔能源供暖制冷技術(shù):百億市場蓄勢待發(fā)-地大熱能

 

什么是地源熱泵?

 

地源熱泵系統(tǒng)指以巖土體、地下水地表水為低位熱源,由水源熱泵機組、地?zé)崮?/a>交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng),是一種即可供熱又可制冷地?zé)崮芾?/a>系統(tǒng)。


地?zé)峁┡?/a>是清潔供暖類型之一,它利用換熱系統(tǒng)提取地?zé)?/a>能再將之供給用戶來實現(xiàn)供暖。其中,地源熱泵技術(shù)是利用淺層地?zé)崮?/a>來對建筑實現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)。它可用于辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域等公共建筑,適用范圍廣泛。


地源熱泵作為清潔能源供暖制冷技術(shù):百億市場蓄勢待發(fā)-地大熱能

 

地源熱泵的經(jīng)濟性

 

地源熱泵一度因為初始投資過高而推廣受阻,近年隨著技術(shù)更迭,其經(jīng)濟性逐漸提高,加上國家對綠色建筑的大力推廣,地源熱泵的生態(tài)效益優(yōu)勢得到彰顯。

 

我們將地源熱泵項目分為建造環(huán)節(jié)與運行環(huán)節(jié),結(jié)合地源熱泵在大型公共建筑中的應(yīng)用案例去討論其經(jīng)濟可行性與生態(tài)效益。

 

1)建造環(huán)節(jié):單位造價波動較大,但已能展現(xiàn)經(jīng)濟性

 

地源熱泵在建造環(huán)節(jié)的主要計價方式為工程造價=設(shè)備購置費+安裝費用。

 

具體而言,不同類型的地源熱泵根據(jù)其技術(shù)特點會略有不同,如污水源熱泵工程造價包括熱泵機組、循環(huán)泵、管道、末端散熱設(shè)備及其相應(yīng)的安裝費用、修建污水池及重新布置排水管道的材料和安裝費用;地埋管地源熱泵工程造價包括熱泵機組、循環(huán)泵、管道、末端設(shè)備及其相應(yīng)的安裝費、鉆孔地埋管等材料和安裝費用。部分地源熱泵還需考慮地?zé)崽降V權(quán)出讓費。但是在實際工程中,地源熱泵的單位面積造價波動較大,主要集中在100-2000元/m2的區(qū)間,具體需要結(jié)合具體項目的地?zé)豳Y源條件、土地質(zhì)底、建筑服務(wù)面積、建筑負荷要求等多方面因素評估。

 

在建造環(huán)節(jié),地源熱泵的經(jīng)濟性已經(jīng)開始顯現(xiàn)。以地?zé)峋?/a>+水源熱泵供暖系統(tǒng)在大型公共建筑中的應(yīng)用案例為例。

 

城市熱網(wǎng)供暖方案的建設(shè)費用主要通過供熱工程建設(shè)費=建筑面積(m2)×供暖配套費標準(元/m2),供熱工程建設(shè)費按照建筑面積×160元/m2計取,收費面積為26.39萬m2,采用城市熱網(wǎng)供暖方案建設(shè)費為4222萬元;采用地?zé)峁┡?/a>方案,考慮地?zé)崽降V權(quán)出讓費等費用,其中地?zé)?/a>探礦權(quán)出讓費為193萬元,地?zé)峋?/a>打井工程費用為2139萬元,水源熱泵、真空鍋爐等設(shè)備費用為367萬元,共計2699萬元,即可節(jié)約投資1523萬元,節(jié)約率36%。

 

2)運行環(huán)節(jié):供熱成本較低,優(yōu)勢顯著

 

地源熱泵在運行環(huán)節(jié)的主要計價方式為運行成本=電費+(耗用的其他燃料費)+水費+設(shè)備攤銷費+運行管理費。熱泵耗電,所以其電費是運行成本的重要組成部分,部分研究會直接以電費為供熱成本。以電力熱泵供暖為例,運行電費可以通過下列方法得到:供暖需求(kW)=供暖指標(W/m2)×供暖面積(m2)/1000;熱泵機組需求=供暖需求(kW)/熱泵機組的額定輸入電功率(kW);耗電量(kWh)=熱泵機組的額定輸入電功率(kW)×運轉(zhuǎn)時間(h)×熱泵機組數(shù)量;電費(元)=總耗電量kWh×電價(元/kWh)。

 

參考青島市2019年的電費、燃料費價格,天然氣價格按照4.0元/m3計算,峰谷電均價取0.66元/(kWh),低谷電價取0.32元/(kWh),生物質(zhì)燃料價格按照1.0元/kg計算,各種類型的熱泵的供熱成本見下表,相較于鍋爐供熱,熱泵在供熱成本上有顯著優(yōu)勢。


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地?zé)峋?/a>+水源熱泵供暖系統(tǒng)在大型公共建筑中的應(yīng)用案例為例,采用城市熱網(wǎng)供暖方案每年供暖費為1356萬元,采用地?zé)峁┡?/a>方案,考慮設(shè)備攤銷問題,項目運行的第1-2年的年運行費用為607萬元,第3-5年建設(shè)費用為647萬元,第5年設(shè)備費用攤銷完后,第6年以后每年的運行費用約為574萬元,項目設(shè)計運行期為50年,在運營期預(yù)計共節(jié)約3.88億元,節(jié)約率57%。該項目建設(shè)運營期將節(jié)約4.03億元。


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國家發(fā)改委等八部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于促進地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》提出,到2025年,各地基本建立起完善規(guī)范的地?zé)崮荛_發(fā)利用管理流程,全國地?zé)崮荛_發(fā)利用信息統(tǒng)計和監(jiān)測體系基本完善,地?zé)崮芄┡评?/a>面積比2020年增加50%,到2035年,地?zé)崮芄┡评?/a>面積及地?zé)崮馨l(fā)電裝機容量力爭比2025年翻一番。

 

保守預(yù)估地源熱泵以7%的年增速增長,“十四五”期間年均新增地?zé)崮芄┡?/a>制冷面積1.12億m2,2026-2030年期間每年平均新增1.57億m2。我們估計2020年單位面積綜合平均工程造價360元/m2,以造價年均下降2%的速度估算,地源熱泵在“十四五”期間每年將有約379億市場空間,2025-2030年間每年將有481億市場空間。


地源熱泵作為一種清潔能源技術(shù),有著節(jié)能、環(huán)保、效益高以及適用領(lǐng)域廣的長處。但是,作為一種比較新的技術(shù),在發(fā)展和投入使用過程中也會呈現(xiàn)出一些問題。


第一點,在進行地源熱泵設(shè)計的時候沒有很好地將理論與工程實際相結(jié)合,由于環(huán)境的復(fù)雜性,采用的土壤層特性、熱容量等參數(shù)缺乏準確性,使得設(shè)計出的系統(tǒng)與實際需求較難平衡;另外,地埋管換熱器的理論設(shè)計與實際應(yīng)考慮的因素也相差很多。


第二點,地源熱泵的應(yīng)用,需要足夠大的場地與較高的初投資;另外在使用的時候會出現(xiàn)地下熱平衡失調(diào)的現(xiàn)象,拿北方地區(qū)為例,由于季節(jié)差異明顯,冷熱負荷差距較大,系統(tǒng)向土壤排出的熱量小于吸收土壤的熱量,導(dǎo)致了熱平衡失調(diào)。


第三點,我國地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用中缺乏規(guī)范的管理,在系統(tǒng)安裝完成后,需要專業(yè)人員進行運行維護和后期檢修,缺乏規(guī)范管理會影響系統(tǒng)運行,效果不佳。


俗話說的好:專業(yè)的事情交給專業(yè)的人來做。 熱泵項目。

 

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