地源熱泵系統(tǒng)技術經(jīng)濟動態(tài)分析
時間:2022-01-31
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地源熱泵系統(tǒng)技術經(jīng)濟動態(tài)分析
管昌生，門小靜
武漢理工大學土木工程與建筑學院,武漢（430070）
摘要: 本文介紹了國內(nèi)外建筑節(jié)能地源熱泵系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，分析了地源熱泵技術的基本原理，以及地源熱泵系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)的技術性和經(jīng)濟性。提出了地源熱泵年運行費用的計算公式、動態(tài)經(jīng)濟分析方法。并利用費用現(xiàn)值法和年值法對地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行了計算，得出了地源熱泵投資回收期計算公式。實例分析表明地源熱泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行費用低，具有明顯的節(jié)能環(huán)保功效。
關鍵字: 地源熱泵；技術經(jīng)濟；費用現(xiàn)值與費用年值；回收期；動態(tài)分析
1．引言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)已成為人們獲取舒適健康空間的重要選擇。但傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)因造成環(huán)境污染和能源的浪費正面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。生態(tài)環(huán)境的惡化、資源的衰竭，迫使人們?nèi)ふ乙环N綠色能源的空調(diào)供熱、制冷方式。地熱（冷）源作為可再生能源，其資源的合理開發(fā)與利用已日益受到了廣泛的關注。應用地源熱泵(GSHP)技術提取地源進行采暖或制冷，在發(fā)達國家或地區(qū)已進入實用階段，并產(chǎn)生了顯著的節(jié)能效益。其他許多發(fā)展中國家也在積極探索地源熱泵技術的應用。
雖然地源熱泵技術的研究和應用呈現(xiàn)很好的發(fā)展前景，它的運行費用低于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，且是可再生、無污染的潔凈能源，但是由于它的前期投資比較高，因此，要想很好的推廣地源熱泵技術，對它進行技術經(jīng)濟分析是必不可少的。近年來對地源熱泵系統(tǒng)技術經(jīng)濟分析的成果主要體現(xiàn)在以下方面：管昌生等研究了地源熱泵換熱器可靠性設計方法，徐玉黨等在地熱源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的技術經(jīng)濟分析一文中應用靜態(tài)的投資回收年限法對某建筑物暖通空調(diào)改造工程項目進行了經(jīng)濟投資對比，朱保華在地源熱泵的地熱能利用方式及經(jīng)濟性分析一文中應用靜態(tài)的經(jīng)濟參數(shù)運行費用等對南京某辦公樓的空調(diào)系統(tǒng)進行了經(jīng)濟性分析。
本文闡述了近年來國內(nèi)外地源熱泵系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，分析了地源熱泵系統(tǒng)的技術性，提出了運用動態(tài)的經(jīng)濟參數(shù)費用現(xiàn)值、費用年值和投資回收期對地源熱泵系統(tǒng)進行經(jīng)濟性分析。
2. 地源熱泵系統(tǒng)國內(nèi)外應用現(xiàn)狀
1912 年，瑞士的H.Zoelly首次提出利用淺層地熱能（地源能）作為熱泵系統(tǒng)低溫熱源的概念。20世紀50年代，歐洲開始了研究和利用地源熱泵的第一次高潮，但當時能源價格較低，使用熱泵系統(tǒng)并不經(jīng)濟，因而沒有得到推廣。直到20世紀70年代初，能源危機的出現(xiàn)和環(huán)境的惡化，引發(fā)了人們對新能源的開發(fā)和利用，因此開始了地源熱泵的研究和利用。這一時期歐洲建立了許多采用水平埋管式土壤源熱泵系統(tǒng)的研究平臺。自 1974 年起，瑞典、荷蘭等國政府資助的示范工程逐步建立起來，地源熱泵技術也日趨完善。
20 世紀 70 年代末到 90 年代初，美國開展了冷熱聯(lián)供地源熱泵的研究工作。這一時期，地源熱泵技術飛速發(fā)展并趨于成熟。至 2005 年, 地源熱泵的安裝已經(jīng)超過 100 萬套。在過去的幾年, 每年的成長速度均超過 25% , 其中 2005 年成長約為 50% 。但實際上由于
