地熱(rè)作為一種(zhong)清潔能源(yuán)，既有"熱"的(de)價值，又有(you)"水"的價值(zhi)，采暖和生(sheng)活熱水的(de)優勢十分(fen)明顯，在我(wo)國北方得(de)到迅速的(de)發展。國内(nei)⛷️地熱供熱(re)應用主要(yao)集中在天(tiān)津、北京、河(hé)北、西安等(děng)地。天津地(dì)熱供熱應(ying)用較為普(pǔ)遍，目♊前天(tiān)津的地熱(rè)供暖💃面積(ji)已達500萬m2，按(an)替代🔱燃煤(mei)鍋爐供暖(nuan)計算，每個(gè)供暖季替(tì)代了11萬噸(dun)以上✨的煤(mei)，取得了🔞良(liáng)好的環境(jing)保護效益(yì)。
地熱供暖(nuǎn)中一個突(tū)出的問題(tí)是供暖後(hòu)地熱排放(fang)水溫🐉比較(jiao)高，一般在(zài)45℃以上，有的(de)甚至達60℃，造(zào)成了資源(yuan)的浪費和(hé)環境熱污(wū)染。另外，有(yǒu)少數地熱(rè)田溫度低(dī)(低于55℃)。這🌏類(lèi)低溫熱源(yuán)要♍用于供(gòng)暖，需進一(yi)步加熱，如(ru)采用傳統(tong)鍋爐加熱(rè)方式，供暖(nuǎn)後的排放(fang)水溫仍将(jiang)在40℃以上。如(ru)采用熱泵(beng)技術🌈，不僅(jin)可回收地(di)熱的排放(fàng)📱水熱量，加(jia)熱升溫采(cai)暖供水溫(wēn)❌度，同時加(jiā)大了🌍地熱(re)的供暖能(néng)力，可使㊙️一(yi)口井🈲相當(dang)于一🚩口半(bàn)至兩口井(jing)使用，另外(wài)降低地熱(re)🚩排放水溫(wen)度，達到環(huán)😘保要求。
1地(di)熱熱泵供(gòng)熱方案
以(yi)往計算分(fen)析說明[1、2]：地(dì)熱熱泵供(gong)暖系統，以(yǐ)地熱加熱(rè)💁泵調峰供(gong)暖方式的(de)供暖成本(běn)和投資低(dī)于熱泵⭕單(dān)獨作熱源(yuan)的供暖方(fāng)式。本文選(xuan)取地熱熱(rè)泵調峰供(gong)暖作為基(ji)本系統進(jin)行三種地(di)熱熱泵供(gòng)熱方案的(de)技術經濟(jì)性分析。
方(fang)案1：地熱熱(rè)泵調峰供(gòng)暖系統
設(shè)計地熱熱(re)泵調峰供(gòng)暖方案的(de)系統原理(lǐ)圖示，如圖(tu)1。地👈熱為供(gòng)暖基本熱(re)源，滿足采(cai)暖系統的(de)基本熱負(fù)荷⁉️要求，到(dào)了采暖嚴(yán)寒期，地熱(rè)熱量不能(néng)滿足采暖(nuǎn)熱負荷要(yao)求🚶♀️，啟用熱(rè)泵調峰，以(yǐ)提高采暖(nuǎn)循環供水(shuǐ)溫度，達💋到(dao)調峰供暖(nuǎn)的要求🆚。此(cǐ)系統中，地(di)熱供暖後(hòu)的尾水作(zuò)🔅為熱泵蒸(zheng)發器的熱(rè)源，因此地(di)熱的排水(shui)溫度将會(huì)進🔞一步降(jiàng)低。
方案2：地(di)熱熱泵調(diào)峰供暖與(yǔ)生活熱水(shuǐ)供應
在滿(man)足方案1供(gong)暖要求同(tong)時，還可兼(jian)顧生活熱(rè)水的供應(yīng)🈲，即利用地(di)熱供暖後(hòu)的尾水作(zuò)為生活熱(rè)水供👄應。與(yǔ)單一地熱(re)♍供暖相比(bǐ)較，地熱供(gong)暖與生活(huo)熱水供應(yīng)不僅利用(yong)了地熱的(de)“熱”，而且利(li)用了地熱(rè)的“水”。
由于(yú)地熱供暖(nuan)後的尾水(shuǐ)溫度低于(yu)45℃，需要有将(jiāng)尾水加熱(re)升🎯溫的系(xi)統。這裡設(she)計以一定(ding)量地熱供(gong)水55℃與一定(dìng)量地熱尾(wei)水相混合(hé)，達到供應(ying)45℃的生活熱(re)水，如圖1，這(zhe)種方案涉(shè)☂️及到要降(jiang)低地熱供(gong)暖的供水(shuǐ)流量，即降(jiàng)低地熱的(de)供熱量，因(yin)此相應地(di)要加大熱(re)泵的調峰(feng)量。
方案3：地(dì)熱熱泵調(diào)峰供暖生(sheng)活熱水供(gòng)應并兼顧(gù)夏季空🙇♀️調(diao)在滿
足上(shàng)述方案2地(dì)熱熱泵供(gòng)熱的基礎(chǔ)上，考慮熱(rè)泵兼🛀🏻顧夏(xia)🐉季空調用(yòng)。熱泵的工(gong)作原理與(yu)制冷機相(xiàng)同，二者也(ye)具有相同(tóng)的主要部(bu)👨❤️👨件，隻是運(yùn)行的溫度(du)、壓力範圍(wei)不同。熱泵(beng)機組一機(jī)兩用，提高(gāo)了⭕設備的(de)利用率，相(xiàng)應減少了(le)采暖、空調(diào)系統的設(she)備初投資(zī)，同時電力(li)初裝費隻(zhī)一次性計(ji)入，投資的(de)經🈲濟性得(de)以提高。熱(re)泵空調機(jī)一機兩用(yong)，并且✂️機組(zǔ)在夏季空(kōng)調的運行(háng)時間要比(bi)冬季調峰(feng)供暖的運(yun)行時間長(zhang)，因此可以(yi)把熱泵初(chū)投資的50%甚(shen)至60%以上計(ji)入空調系(xi)統。
2地熱熱(re)泵供熱系(xì)統技術經(jīng)濟分析
按(an)上面提出(chū)的三種地(dì)熱熱泵供(gòng)熱方案和(he)兩類地熱(rè)資源情況(kuàng)：地熱利用(yòng)後的尾水(shuǐ)或新鑽地(dì)熱井，作供(gòng)暖基本熱(rè)源加熱泵(beng)調峰進行(hang)供熱。進行(háng)方案技術(shù)經濟🏒參數(shu)計算和分(fèn)析的依據(ju)是北京某(mou)工程的實(shi)際參數🐉：地(dì)熱供水溫(wēn)度55℃，流量80t/h；采(cǎi)暖回水溫(wēn)度按35℃計算(suan)；采暖面積(ji)5萬m2，按建築(zhù)節能要求(qiú)，采暖熱指(zhi)标可采用(yòng)50w/m2；當地能源(yuán)價格為：電(diàn)價0.36元/度，地(di)熱水費0.3元(yuan)/噸，自來水(shui)水費0.7元/噸(dun)，煤價220元/噸(dūn)，天然氣價(jià)格1.8元/m3。
由于(yu)采暖供回(hui)水溫度偏(piān)低，選用終(zhong)端散熱器(qi)上将⭐有所(suǒ)考慮。計算(suàn)發現，對55℃以(yi)下的低溫(wēn)采暖，如采(cai)用常❄️規暖(nuan)氣散熱器(qì)，所需要的(de)散熱器面(mian)積至少要(yao)增加50%，相應(ying)投資也将(jiang)增加50%。目前(qián)一種🚶新興(xing)的PP-C管地闆(pan)輻射散熱(rè)器正☂️在興(xìng)起和投入(ru)使用，由于(yu)它埋💁在房(fang)間地闆下(xia)，散熱方式(shi)是由下向(xiàng)上輻射散(sàn)熱，适合人(ren)的身體和(he)生活需要(yào)。這一特點(dian)，即使是降(jiàng)低它的供(gòng)回水溫度(du)，如采♻️用50℃/35℃，對(dui)它的散熱(re)效果也沒(mei)有太大影(ying)響。這使得(dé)地闆輻射(shè)散熱器在(zài)低溫采暖(nuǎn)中有很強(qiáng)的競争力(li)。因此，可結(jie)合建築實(shi)際情況，終(zhong)端可采用(yong)♋暖氣散熱(rè)器，或采用(yong)地🔞闆輻射(she)散熱器。
根(gēn)據上面所(suǒ)提到的條(tiáo)件和參數(shu)，對三種地(di)熱熱泵🐕供(gòng)熱方案進(jin)行具體的(de)計算，結果(guǒ)見下表1、表(biǎo)2。
計算結果(guǒ)分析和比(bi)較：
1、表1計算(suàn)了不同采(cai)暖終端，新(xin)鑽地熱井(jing)系統的投(tou)資和❤️單位(wèi)運行成本(běn)。從三種地(dì)熱供熱方(fāng)案看，方案(àn)1的♉投資低(dī)，供暖成☀️本(ben)也🧡低，但沒(méi)有生活熱(rè)水供應。綜(zōng)合比較，方(fang)案3既有😄供(gòng)暖，又有生(shēng)活熱水供(gong)🎯應，同時還(hai)兼🛀顧夏季(ji)空調，從投(tou)資和運行(hang)成本看，方(fāng)案3處在方(fang)案1和方案(àn)2之間，可作(zuo)為*方案。
2、表(biǎo)2計算了計(ji)入和不計(jì)地熱井時(shi)的經濟參(can)數計算結(jie)果。不🈲計入(rù)地熱井時(shí)，系統隻有(you)熱泵、管網(wang)和采暖👉終(zhōng)端，沒有地(di)熱井的㊙️投(tou)資和運行(hang)費用，其供(gong)暖成本隻(zhi)有計入地(di)熱井系統(tǒng)的55%左右。
表(biao)1不同方案(àn)下地熱熱(re)泵供熱經(jing)濟參數的(de)計算
終端(duān)地熱供熱(re)方案地熱(rè)井管網終(zhōng)端投資(萬(wan)元)熱泵初(chū)💜投資(萬元(yuán))熱泵單位(wèi)電費(元/m2)供(gòng)暖單位成(chéng)本(元/m2)生活(huo)熱水投資(zī)🔞(萬元)供水(shuǐ)單位成本(běn)(元/m2)初投資(zī)總計🌂(萬元(yuán))
暖氣散熱(re)器方案1 600 124 0.70 18.02 / / 724.0
方(fāng)案2 600 169 1.22 19.55 46 1.35 815.0
方案3 600 67 17.60 46 1.35 713.0
地(di)闆散熱器(qì)方案1 890 124 0.70 19.24 / / 1014.0
方案(àn)2 890 169 1.22 20.78 46 1.35 1105.0
方案3 890 67 18.82 46 1.35 1003.0
暖氣(qì)增加投資(zī)方案1 460 124 0.70 15.83 / / 584.0
方案(àn)2 460 169 1.22 17.37 46 1.35 675.0
方案3 460 67 15.41 46 1.35 573.0
表2地(di)熱熱泵供(gong)熱與鍋爐(lu)供熱的比(bǐ)較(按暖氣(qì)增加投資(zī)計算)
供熱(rè)方案供暖(nuan)系統投資(zi)(萬元)供暖(nuǎn)單位成本(ben)(元/m2)生活熱(rè)⁉️水系統⛹🏻♀️投(tou)資(萬元)供(gong)水單位成(chéng)本(元/m2)初投(tóu)資總計(萬(wàn)元)
計入地(dì)熱井費用(yòng)地熱熱泵(bèng)供熱方案(an)1 584 15.83 / / 584
地熱熱泵(beng)供熱方案(an)2 629 17.37 46 1.35 675
地熱熱泵(bèng)供熱方案(àn)3 527 15.41 46 1.35 573
不計地熱(rè)井費用地(dì)熱熱泵供(gong)熱方案1 334 8.28 / / 334
地(di)熱熱泵供(gong)熱方案2 379 9.66 46 1.35 425
地(dì)熱熱泵供(gong)熱方案3 277 7.70 46 1.35 323
鍋(guo)爐燃煤鍋(guo)爐供熱215 13.65 70 4.50 285
燃(ran)氣鍋爐供(gòng)熱240 26.76 105 11.32 345
3地熱熱(re)泵供熱與(yu)鍋爐供熱(rè)的比較
通(tong)常用戶比(bǐ)較關心的(de)是，地熱熱(re)泵供熱能(neng)否與傳統(tong)鍋爐供熱(re)相競争，為(wei)此計算燃(ran)煤、燃氣鍋(guo)爐供暖及(ji)生🔴活熱水(shui)供應的初(chu)投資和單(dan)位成本，見(jian)表2，并将地(dì)熱熱泵供(gong)熱方案(有(you)無地熱井(jǐng)費用兩種(zhong)情況)與🔴鍋(guō)爐供熱二(er)者進行投(tou)資和成本(běn)比較。
由表(biǎo)2看，燃煤鍋(guo)爐的供暖(nuan)單位成本(ben)為13.65元/m2，地熱(rè)熱泵調峰(feng)供暖方案(an)3的供暖單(dān)位成本為(wei)15.41元/m2，比鍋爐(lu)高13%，不計地(di)熱井時供(gòng)暖成本為(wéi)7.70元/m2，約隻有(you)鍋爐的56%。但(dàn)燃氣鍋爐(lu)的供暖成(cheng)本已超過(guo)了供暖收(shou)費标準20元(yuan)/m2。比較生活(huo)熱水✊供應(ying)成本，地熱(re)供應💚生活(huó)熱水🐇的成(cheng)本隻有1.35元(yuán)/噸，低于燃(ran)煤鍋爐成(chéng)本4.50元/噸，大(dà)大🙇♀️低于燃(ran)氣鍋爐成(cheng)本11.32元/噸。
根(gēn)據上面計(ji)算得到的(de)地熱供熱(re)系統的投(tou)資和成本(běn)，以及鍋爐(lu)🌍供熱的投(tóu)資和成本(ben)，可分别計(jì)算地熱供(gòng)熱和鍋💋爐(lu)供💞熱的年(nián)毛利(供暖(nuǎn)收入和生(sheng)活熱水💃收(shōu)益)以及投(tou)資♋回收年(nián)🐪限，見表3。地(di)熱熱泵供(gong)熱方案3的(de)年供暖🥰和(he)生活熱❓水(shuǐ)收益*，可😍以(yi)考慮盡量(liang)擴大地熱(re)供生活熱(re)🚩水的市場(chang)，充分用好(hao)地熱的“熱(re)”和“水”。投☔資(zī)回收年限(xian)👣中，燃煤鍋(guō)爐約7年左(zuo)右，地熱熱(re)泵系統，計(jì)入地熱井(jǐng)時系統的(de)投資回收(shōu)年💜限約9年(nian)左右，不🛀🏻計(jì)地熱井時(shi)約4年，低于(yú)鍋爐系統(tong)。應當說🔅明(míng)當地熱與(yǔ)鍋爐供❄️熱(rè)方案對比(bǐ)時，占地面(miàn)積引起的(de)經濟效益(yì)差别不能(néng)忽視。鍋爐(lu)房要包括(kuò)煤、灰埸和(he)運輸通道(dao)，通常地熱(re)井方案占(zhàn)地可能隻(zhi)及鍋爐房(fang)方案的1/5左(zuo)右♻️。如在市(shi)中心區占(zhàn)地，其土地(dì)價值是相(xiang)當高的。
4地(di)熱熱泵供(gòng)熱的節能(neng)環保效益(yì)
與傳統鍋(guō)爐供熱相(xiang)比，采用地(dì)熱熱泵供(gong)熱可以取(qu)得節水和(hé)節煤效益(yì)。如按生活(huó)熱水供應(yīng)量40t/h計算，年(nian)供水量為(wéi)㊙️87600噸，采用地(dì)熱供應生(sheng)活熱水取(qu)代鍋爐加(jia)熱自來水(shui)方式🌂，則年(nián)節水量為(wei)87600噸，這不🔆僅(jǐn)節約了水(shui)費約6萬元(yuán)，更主要的(de)🔞是節省了(le)清潔水，這(zhè)對缺水地(di)區是非常(chang)有⚽意義的(de)。
按5萬m2的建(jian)築采暖，年(nián)單位耗煤(mei)量21.53kg/m2計算，采(cai)用地熱熱(rè)泵供暖替(tì)💰代鍋爐供(gong)暖，每個采(cǎi)暖季可節(jie)省耗煤量(liang)㊙️1077噸。另外生(sheng)活熱水供(gòng)應量為87600噸(dūn)/年，如采用(yòng)鍋爐加熱(re)，計算出⭐年(nián)耗煤量為(wei)980噸💋/年。這樣(yàng)可以計📐算(suan)出采用地(di)熱供熱替(tì)📐代鍋爐供(gòng)熱，每年可(kě)節煤2057噸，按(an)⭕煤價220元/噸(dun)♋計算，相當(dang)于💯節省45.3萬(wan)元。
表3地熱(re)供熱與鍋(guō)爐供熱的(de)投資回收(shou)(按暖氣增(zeng)加投資計(jì)算)
單位方(fang)案1方案2方(fāng)案3鍋爐燃(rán)氣鍋爐
供(gòng)暖面積萬(wàn)m2 5
供暖收費(fei)标準元/m2 20
單(dan)位供暖成(chéng)本元/m2 8.28 9.66 7.70 13.65 26.76
供暖(nuan)毛利萬元(yuán)/年58.60 51.70 61.50 31.75 -33.80
生活熱(rè)水供應量(liang)噸/年87600
熱水(shui)收費标準(zhun)元/噸6
熱水(shui)供應成本(běn)元/噸/ 1.35 1.35 4.50 11.32
熱水(shui)供應毛利(li)萬元/年0.00 40.73 40.73 13.14 -46.60
毛(máo)利總計萬(wàn)元/年58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40
計地(di)熱井費用(yong)毛利總計(ji)萬元/年20.85 53.88 63.68 44.89 -80.40
系(xì)統投資萬(wàn)元584 675 573 285 345
投資回(huí)收年限年(nian)28.0 12.5 9.0 6.3無
單位面(mian)積投資費(fèi)元/m2 116.8 135.0 114.6 57.0 69.0
不計地(di)熱井費用(yong)毛利總計(jì)萬元/年58.60 92.43 102.23 44.89 -80.40
系(xì)統投資萬(wan)元334 425 323 285 345
投資回(hui)收年限年(nián)5.7 4.6 3.2 6.3無
單位面(miàn)積投資費(fei)元/m2 66.8 85.0 64.6 57.0 69.0
替代燃(ran)煤鍋爐供(gong)熱，節煤2057噸(dun)所減少的(de)對空氣污(wū)染量，可計(ji)算出♻️相應(yīng)治理污染(ran)量所需的(de)費用約12.4萬(wan)元。按上述(shu)所計算出(chu)的替代燃(rán)煤鍋爐供(gong)熱所達到(dao)的節水、節(jiē)煤和環保(bǎo)效益，可以(yǐ)得出一個(gè)總的效益(yi)值為：
6萬元(yuán)(節水)+ 45.3萬元(yuán)(節煤)+ 12.4萬元(yuán)(環保)=63.7萬元(yuán)
此為地熱(re)熱泵供熱(rè)替代燃煤(mei)鍋爐供熱(re)所取得的(de)間接效益(yi)，由🐕此可計(ji)算地熱熱(rè)泵供熱方(fāng)案3的直接(jie)效益和間(jian)接效益之(zhī)👣和為63.68萬元(yuan)+ 63.7萬元= 127.38萬元(yuan)，如按此收(shōu)💔益重新🈲計(jì)算地🙇🏻熱熱(rè)泵🌈供熱方(fāng)案3的投資(zī)回收年限(xiàn)為4.5年。小編(bian)推薦廣大(da)化工廠用(yong)泵、醫藥廠(chǎng)用泵*上海(hǎi)市三星水(shui)泵廠 上海(hai)意海耐腐(fu)蝕泵制造(zao)有限公司(sī)上海市新(xin)三🏃♀️星給排(pái)水設備有(you)限公司轉(zhuan)自：國際泵(beng)閥貿易網(wang)
5結論
1、根據(ju)技術經濟(ji)評價結果(guǒ)，認為地熱(re)熱泵供熱(re)方案3(供暖(nuan)🤞、生活🈲熱水(shui)、空調)為*方(fāng)案。
2、地熱熱(re)泵供熱系(xì)統，當計入(rù)地熱井時(shí)供暖單位(wèi)成本為15.41元(yuán)/m2，與😄燃煤鍋(guo)爐相當，不(bú)計地熱井(jing)時僅為7.70元(yuan)/m2，約隻有鍋(guo)爐的60%，表明(míng)回收地熱(rè)尾水的地(dì)熱熱泵調(diao)峰‼️供暖成(cheng)♊本是很低(dī)的。
3、地熱熱(rè)泵供熱系(xì)統，計入地(dì)熱井時系(xi)統的投資(zī)回收年限(xian)👌約❄️9年左右(you)，不計地熱(rè)井時約隻(zhī)有4年，低于(yú)鍋爐系統(tǒng)的7年。
4、地熱(rè)熱泵調峰(feng)供暖提高(gao)了地熱利(li)用率，同時(shi)降低地熱(re)排水🐉溫度(du)達到環保(bao)排放标準(zhun)。
5、地熱熱泵(beng)供熱替代(dai)燃煤鍋爐(lu)供熱取得(de)節水、節煤(méi)和環保效(xiào)益總計為(wéi)63.7萬元，由此(cǐ)可計算出(chu)地熱熱泵(bèng)㊙️供熱📞方案(àn)3的直接效(xiao)益和間接(jie)效益之和(he)為127.38萬元
