地源熱泵專題研究

1、,,Prepared by / 一秀地產(chǎn)Date / 2010-08,地源熱泵專題研究,,,,,,,,,,,,,,,,地源熱泵簡述,地源熱泵分類介紹及施工方式,地源熱泵優(yōu)缺點,地源熱泵在廣東地區(qū)的發(fā)展運用,地源熱泵在房地產(chǎn)中的運用,地源熱泵的成本介紹,綜述及建議,地源熱泵專題研究,,,地源熱泵簡述,地源熱泵原理,,,,,,,,地源熱泵簡述,地源熱泵是一種中央空調(diào)工藝方式。它利用地表水、地下水或地下淺層土壤地溫為冷熱源，既可供熱又可制

2、冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。,利用淺層和深層大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源。 然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。,,,,能源采集系統(tǒng),能源提升系統(tǒng),能源釋放系統(tǒng),地源熱泵主要由能量采集系統(tǒng)、能源提升系統(tǒng)、能源釋放系統(tǒng)三部分組成。最終實現(xiàn)供暖、制冷、生活用熱水三大功能體系。,原理示意圖,地源熱泵分類及施工方式,地下水源式,地表水源式,地下

3、埋管式,,埋管式三種不同類型,1.水平式地源熱泵通過水平埋置于地表面2～4m以下的閉合換熱系統(tǒng)，它與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物，如別墅和小型單體樓。該系統(tǒng)初投資和施工難度相對較小，但占地面積較大。,2.垂直式地源熱泵通過垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物，周圍有一定的空地，如別墅和寫字樓等。該系統(tǒng)初投資較高，施工難度相

4、對較大，但占地面積較小。,3.地表水式地源熱泵地源熱泵機組通過布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積，臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性，不需鉆井挖溝，初投資最小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。,4.地下水式地源熱泵地源熱泵機組通過機組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此

5、系統(tǒng)適合建筑面積大，周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。,地源熱泵分類及施工方式,水平埋管施工方式：　　 水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管、扁平曲線狀管，螺旋狀管等形式，單層管最佳深度0.8～1.0m，雙層管1.2～1.9m，但無論任何情況均應埋在當?shù)乇鶅鼍€以下。 由于水平管埋深較淺，其埋管換熱器性能不如垂直埋管，而且施工時，占用場地大，在實際使用中，往往是單層

6、與多層互相搭配；螺旋管優(yōu)于直管，但不易施工。由于淺埋水平管受地面溫度影響大，地下巖土冬夏熱平衡好，因此適用于單季使用的情況（如歐洲只用于冬季供暖和生活熱水供應），對冬夏冷暖聯(lián)供系統(tǒng)使用者很少。,地源熱泵分類及施工方式,垂直埋管施工方式1： 根據(jù)埋管形式的不同，一般有單U形管，雙U形管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管、套管式管等形式；按埋設深度不同分為淺埋（≤30m）、中埋（31～80m）和深埋（>

7、80m）。,3）單管型主要用于地下水做熱源的熱泵系統(tǒng)，該種型式投資較少。其安裝方法是地下水位以上用鋼套管作為護套，直徑和孔徑一致，典型孔徑為150mm。地下水位以下為自然孔洞，不加任何設施。孔洞中有一根出水管為熱泵機組供水，回水自然排放或回到管井內(nèi)。這種方式受地下水資源、國家有關政策及法規(guī)限制大。,地源熱泵分類及施工方式,垂直埋管施工方式2： 1）U形管型是在鉆孔的管井內(nèi)安裝U形管，一般管井直徑為100～150mm，井深10

8、~200m，U形管徑一般在φ50mm以下。由于其施工簡單，換熱性能較好，承壓高，管路接頭少，不易泄漏等原因，目前應用最多。據(jù)介紹，采用這種地源熱泵熱系統(tǒng)較常規(guī)空調(diào)節(jié)電25%，節(jié)約燃料費70%。國外有的工程把U形管捆扎在樁基的鋼筋網(wǎng)架上，然后澆灌混凝土，不占用地面。,2）套管式換熱器的外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ２５ｍｍ。由于增大了管外壁與巖土的換熱面積，因此其單位井深的換熱量高，其換熱效率較U形管提高16.7%。其

9、缺點是套管直徑及鉆孔直徑較大，下管比較困難，初投資比U形管高。在套管端部與內(nèi)管進、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m的豎埋直管，對中埋采用此種形式宜慎重。為防止漏水，套管端部封頭部分宜由工廠加工制作，現(xiàn)場安裝，以保證嚴密性。,各類型地源熱泵比較分析,,,,,,,,,,,,,屬可再生能源利用技術，環(huán)保節(jié)能；自動運行、穩(wěn)定可靠； 高效節(jié)能、使用方便；環(huán)境效益顯著應用范圍廣；,有可能對地下水污染；使用受到場地限制；

10、一次性投資價格高； 住戶使用率要求高；施工復雜；,地源熱泵優(yōu)缺點,優(yōu)？,劣？,PK,優(yōu)勢,劣勢,地源熱泵發(fā)展概況,05年，我國地源熱泵系統(tǒng)應用面積約為3千萬㎡，到07年上升至8千萬，截止到09年我國地源熱泵系統(tǒng)應用面積達到16000萬㎡左右，市場的發(fā)展速度超乎想象。,在整個市場容量上，2009年我國地源熱泵的市場容量為17億元人民幣左右，與08年相比，同比增長13%。其中小型機組達到7億元，占比為58%。,全國各省、自治區(qū)和直轄市

11、均有地源熱泵項目，共約4500個，其中以北京、上海等長江以北地區(qū)居多。據(jù)統(tǒng)計，全國已竣工項目中，辦公樓40%、賓館飯店19%、住宅12%、廠房9%、別墅度假村7%、商場6%、學校5%、醫(yī)院3%。,目前廣東地區(qū)熱泵企業(yè)約197家，主要分布在廣州、佛山、東莞等地，企業(yè)數(shù)量占全國半數(shù)以上，且超過80%規(guī)模較大的企業(yè)都聚集在此。據(jù)估算，廣東熱泵產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能至少占全國總量的65%。,1,2,3,4,近十年全世界水地源熱泵行業(yè)每年以遞增20%以上的速

12、度增長,發(fā)展速度快,市場容量大,工程項目多,設備制造聚集珠三角,地源熱泵在房地產(chǎn)中的運用,,,,,,地源熱泵在房地產(chǎn)運用興起,地源熱泵在房地產(chǎn)應用中所帶來的效益,常見營銷推廣手法,,濰坊鳳凰太陽城項目總占地1000多畝，總投資為25億元，總建筑面積達到100多萬㎡。該項目將全部采用土壤源地源熱泵系統(tǒng)，地下?lián)Q熱器采用雙U設計，實現(xiàn)節(jié)約能耗，創(chuàng)建綠色生態(tài)人文社區(qū)。,位于玄武湖畔富貴山景區(qū)的城開御園是一家定位為健康、智能化一體的高科技住宅小區(qū)

13、，專門聘請德國節(jié)能設計顧問公司“操刀”，大量應用健康、節(jié)能高科技產(chǎn)品——地源熱泵系統(tǒng) ，為業(yè)主打造健康舒適居所。,地源熱泵在房地產(chǎn)中的運用,綠城、朗詩、萬科、保利各房地產(chǎn)開發(fā)公司紛紛上馬項目，利用地源熱泵環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。在國家提倡低碳低經(jīng)濟的大背景下，地源熱泵在房地產(chǎn)中的運用正在興起,政府推動,□工程名稱：世博會中軸線□工程范圍：土壤換熱施工□空調(diào)面積：300000㎡,在低碳經(jīng)濟的背景下，政府通過各種措施，包括補貼扶持等各種方式推動普

14、及地源熱泵等環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品在房地產(chǎn)中的運用。2010年8月12-13日第二屆中國地源熱泵行業(yè)高層論壇在南京舉行，籍此南京計劃到2013年采用包括地源熱泵在內(nèi)的新能源的建筑，要占新建筑數(shù)量的60%之多 。,□工程名稱：奧運主會場鳥巢□工程范圍：地源熱泵□空調(diào)面積：————,杭州朗詩·國際街區(qū)開盤均價達到10500元/平方米，遠遠超出區(qū)域同檔次樓盤1683元/㎡， 提升樓盤價值達15%以上。,地源熱泵樓盤效益,朗詩未來之家三期開

15、盤當日即銷售80%。另外，朗詩的綠色住宅項目以其健康環(huán)保的理念和高科技元素獲得了業(yè)界和政府的首肯，多次獲得建筑類獎項并得到國家專項財政補貼。,快速銷售+政府補貼+銷售價格提升,,,北京、沈陽等地，地源熱泵項目，均可獲政府補貼。,首屆江蘇省綠色建筑創(chuàng)新獎等，獲國家財政部首批可再生能源補貼456萬元。,南京朗詩國際街區(qū),地源熱泵樓盤效益,快速銷售+政府補貼+銷售價格提升,其健康環(huán)保理念獲政府提倡，有利提升樓盤知名度,地源熱泵屬高科技產(chǎn)品，直

16、接提升樓盤檔次與形象,其健康環(huán)保的理念和高科技元素 有利拉升樓盤附加值,,北京、沈陽等地，地源熱泵項目，均可獲政府補貼。,南京朗詩地產(chǎn)：整合世界先進的建筑相關技術，達到高舒適度、低耗能的居住要求，制造“節(jié)能、環(huán)保、健康、舒適”的綠色科技住宅項目。,南京朗詩地產(chǎn)創(chuàng)立,第一個項目“朗詩熙園” ，獲得2003年度南京房地產(chǎn)銷售金額冠軍。,公司于2006年8月、2007年2月、2007年4月、2007年9月和2008年8月分別進入無錫、杭州、蘇

17、州、常州和上海市場，布局長三角，現(xiàn)已成為一家全國著名的綠色科技地產(chǎn)公司。,地源熱泵企業(yè)效益,環(huán)保節(jié)能型地產(chǎn)戰(zhàn)略，市場細分推動朗詩地產(chǎn)快速發(fā)展。,,,,,,,,,2001年12月24日,2003年,2006年----2008年,營銷推廣：主要訴求點,朗詩地產(chǎn)訴求方向：地源熱泵六大創(chuàng)新技術，引導中國未來筑家之路,,營銷推廣：新聞及政府公關,環(huán)保節(jié)能建筑：容易獲得政府支持、新聞媒體互動宣傳、形成市民認同達到口碑宣傳,地源熱泵成本,測算說明：測

18、算對象為廣州地區(qū)，300-500㎡獨棟別墅,□成本細項說明： 埋管地源熱泵系統(tǒng)制冷主機約36000元/臺，水平式挖溝約40元/m；豎直式鉆空費用約100元/m；地表水系統(tǒng)冷卻盤管約50元/m 。地下埋管材料費用約50元/m，其他費用約15元/m。,□測算結果： 水平埋管式約11萬元，275元/㎡； 垂直埋管式約14萬元，350元/㎡； 地表水源式約8萬元，200元/㎡；,運營成本：三種不同方式的地源

19、熱泵年經(jīng)營成本基本都在1.2-1.4萬之間，相比空氣源熱泵年經(jīng)營費用節(jié)省30%。,,,地源熱泵適用條件：,然而，因為各種原因，地源熱泵在中國的運用主要分布在長江以北地區(qū)。廣東地區(qū)雖然也有1億元左右市場容量，但均不是真正意義上的地源熱泵項目，若要在住宅市場運用更是較為困難。,地源熱泵在廣東地區(qū)的發(fā)展情況,從技術上來說，南部亞熱帶氣候；中部夏季酷熱，冬季陰冷氣候、北部嚴寒氣候。無論南方北方只要能安裝空調(diào)和暖氣的地方都可以使用。,①全年或地下

20、恒溫帶溫度處于10到20°C的地域；,②夏季供冷溫度不低于5°C，冬季供熱溫度不高于60°C的工程；,③具有經(jīng)濟打井的地質條件；,,,,,美國能源部和中國科技部于1997年11月簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書，其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”，擬在中國的北京、杭州和廣州3個城市各建一座采用地源熱泵供暖空調(diào)的商業(yè)建筑，以推廣運用這種“綠色技術” 。,目前廣東地區(qū)的熱泵企業(yè)約有197家，企業(yè)的數(shù)量占到全

21、國半數(shù)以上，超過80%規(guī)模較大的企業(yè)都聚集在此。廣東熱泵產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能至少占到全國總量的65%。,廣東地區(qū)市場較規(guī)模較小，椐調(diào)查截止到目前為止沒有任何一家大型住宅使用地源熱泵，我們通過與美的、西萊克、佛山奧信等多家本土公司溝通，他們均建議不要在佛山地區(qū)使用地源熱泵。,地源熱泵在廣東地區(qū)的發(fā)展情況,熱平衡問題直接限制了地源熱泵在廣東地區(qū)的運用,熱平衡問題探討,1）設制熱季節(jié)能效比=4，制冷季節(jié)能效比=3；2）不平衡率=（吸熱量-排熱量）/吸

22、熱量與排熱量在較大者*100%；,熱平衡知識： 土壤吸放熱過程是一個相對緩慢且持續(xù)的過程，一旦超過土壤本身自然的熱擴散能力或限度，就會在局部區(qū)域產(chǎn)生暫時的熱量聚集。 恒溫層作為熱泵熱源和熱匯的蓄熱體，要求地埋管與擴散半徑內(nèi)土壤的換熱要滿足地源熱泵在人個運行周期內(nèi)（一年），其吸排熱量差值不能超過土壤固有的散熱能力，并導致冷卻水溫度隨之變化和系統(tǒng)運行效率逐年下降，出現(xiàn)地埋管地泵熱失衡問題。,案例說明： 《地埋管地源熱

23、泵系統(tǒng)的熱平衡問題分析》作者馬宏權等，對武漢市區(qū)用住宅的地埋管地源熱泵項目實測了3個季度。發(fā)現(xiàn)該項目運行一年后，土壤溫度有明顯升高，各層土壤的溫升為1.5-2℃，這種趨勢可以導致周期年后地埋管地源熱泵系統(tǒng)的冬季制熱效率提升但夏季制冷效率明顯下降。,熱平衡問題直接限制了地源熱泵在廣東地區(qū)的運用,注：巖土體的吸、釋熱量比例為1：2.36（每年進入熱泵機組的傳熱介質的最高/低溫度值）,注：巖土體的吸、釋熱量比例為1：5.0（每年進入熱泵機組的

24、傳熱介質的最高/低溫度值）,注：巖土體的吸、釋熱量比例為1：1.28（每年進入熱泵機組的傳熱介質的最高/低溫度值）,注：巖土體的吸、釋熱量比例為1：0.67（每年進入熱泵機組的傳熱介質的最高/低溫度值）,吸散熱比例越少，熱平衡失調(diào)現(xiàn)象越嚴重,綜述及建議,,,,,,佛山地區(qū)處亞熱帶，冬季不需要采暖，即使需要采暖，但時間和采暖量也非常小，因此很難達到地源的熱平衡，如此長年累月難維持地下恒溫。,受地區(qū)采暖時間限制，機組運營時間短，在初投成本高

25、和地源熱泵使用年限的又重限制下，經(jīng)濟較弱。,,,,,項目所在地雖然位于地源熱泵生產(chǎn)制造基地，但是實踐運用卻相對薄弱，現(xiàn)在基本停留在理論研究上，生產(chǎn)家廠也表示在佛山珠三角地區(qū)運用技術還不成熟。,萬科等房地產(chǎn)公司在蘇州、北京等地開發(fā)項目有使用地源熱泵，然而在廣東地區(qū)卻未有。,,,地源熱泵等環(huán)保節(jié)能技術運用于房地產(chǎn)，可以帶給樓盤巨大價值提升，帶給房地產(chǎn)開發(fā)公司較快速的提升。,1,2,3,4,5,,小面積運用，比如在運用到會所、獨棟別墅，進而提