地源熱泵

區(qū)域地源熱泵系統(tǒng)在綠色校園中的應用

  在能源資源緊缺的形勢下,大力發(fā)展綠色建筑已經(jīng)成為我們國家的基本國策,綠色校園綠色建筑的成熟轉型。校園內(nèi)人員密集,建筑種類繁多,能源消耗量大,以夏熱冬冷地區(qū)為例,經(jīng)過13 所高校的能耗調(diào)查發(fā)現(xiàn),生均能耗為全國人均能耗的2~4 倍,因此建設綠色校園,可有效減少能耗,提高能源利用率。根據(jù)校園建筑的使用特點,在綠色校園中推廣區(qū)域地源熱泵系統(tǒng),具有非常重大的意義。
 
 
  1.1 綠色校園。綠色校園是指在其全壽命周期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地)、保護環(huán)境和減少污染,為師生提供健康、適用、高效的教學和生活環(huán)境,對學生具有環(huán)境教育功能,與自然環(huán)境和諧共生的校園。
 
  1.2 地源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵技術是一種利用地球表面淺層地熱能資源進行供熱、制冷的高效、節(jié)能、環(huán)保的系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源———電能,實現(xiàn)低溫熱能高溫熱能的轉移。地熱能冬季作為熱泵供熱熱源;在夏季作為熱泵制冷冷源。即在冬季,把地熱能中的熱量“取”出來,提高溫度后,向室內(nèi)供給熱量;夏季,把室內(nèi)的熱量“取”出來,“排放”到地下,可緩解城市熱島效應。通常熱泵消耗1kW 的能量,用戶可以得到4~5kW 左右的熱量或冷量地源熱泵技術起源于歐洲,是當今世界上最先進最環(huán)保的供暖降溫技術之一。與燃煤鍋爐和普通空調(diào)相比,地源熱泵具有可再生性、高效節(jié)能、無環(huán)境污染、節(jié)省空間、一機多用、維護費用低、運行穩(wěn)定可靠、使用方便、使用壽命長等諸多優(yōu)點。地源熱泵系統(tǒng)是一種新型環(huán)保能源利用系統(tǒng),包括土壤源熱泵系統(tǒng)、地表水熱泵系統(tǒng)地下水源熱泵系統(tǒng)、污水源熱泵系統(tǒng)等??赏瑫r供暖、制冷并能提供生活熱水,屬于環(huán)保能源,符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
 
  2 在綠色校園中推廣區(qū)域地源熱泵系統(tǒng)的意義
 
  國家能源局組織制定的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中提出,合理開發(fā)利用地熱能,在保護地下水資源的前提下,鼓勵夏熱冬冷地區(qū),開展淺層地溫能供暖制冷。目前我國高校數(shù)量達2000 余所,發(fā)展綠色校園,推廣高效節(jié)能環(huán)保能源的使用,具有重大意義,區(qū)域地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能減排、實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展將作出巨大貢獻。
 
  2.1 利用新能源,實現(xiàn)節(jié)能減排。在校園中使用地源熱泵系統(tǒng),可集約校園用能規(guī)模,性價比高。校園建筑有其自身特點,建筑物普遍不高,而且相對集中,如行政辦公區(qū)、教學區(qū)、宿舍區(qū)、等,而且校園面積大,綠化多,可利用校區(qū)集中綠地及操場等非建筑區(qū)域打井,通過合理布置校區(qū)管網(wǎng),有效供冷供熱及提供生活熱水。采用地源熱泵系統(tǒng),可一定程度地減少電、燃氣等能源的利用,尤其是夏季可提供免費生活熱水,最大限度節(jié)約費用。以我校新校區(qū)為例,采用地源熱泵為主要冷熱源,建設區(qū)域能源站系統(tǒng)工程,解決校內(nèi)行政綜合樓、圖文信息中心、教育技術中心、科技服務樓、學生宿舍等共13.5 萬m2 建筑用房的供暖、供冷及熱水問題。本項目的實施不僅可以改善校區(qū)的空氣質(zhì)量、美化環(huán)境,而且符合國家節(jié)能減排的要求,新校區(qū)將建設成為江蘇省城鄉(xiāng)建設行業(yè)對外展示的窗口與國內(nèi)一流的綠色建筑示范區(qū),在擴大城市資源利用范圍及再生能源的推廣方面具有深遠意義。
 
  2.2 錯峰填谷,減小裝機總容量,利用能源合理使用。根據(jù)校園建筑的使用特點,通過運用智能化控制系統(tǒng),在裝機容量不增加的情況下,最大可能增大服務面積。以我校新校區(qū)為例,根據(jù)空調(diào)負荷計算表看出,校園建筑的使用特色鮮明:建筑數(shù)量多,人員集中,辦公區(qū)域及教學區(qū)域和宿舍區(qū)的集中使用時間正好可以錯開,因此可以在不增加裝機容量的同時,最大限度地增加供能面積,從而實現(xiàn)能源的合理利用,提高能源使用效率,充分發(fā)揮地下蓄能的作用。
 
  2.3 領先的實驗實訓基地,利于培養(yǎng)學生。區(qū)域能源站的建設,在目前階段屬于比較領先的技術能源站的建成,不但為教師和學生提供了健康、適用、高效的教學和生活環(huán)境,還可以為相關專業(yè)尤其是建筑設備類專業(yè)學生提供一個優(yōu)質(zhì)的實踐、體驗基地,在滿足學校實驗實訓要求的同時,也為當?shù)亟ㄔO事業(yè)提供了一個展示平臺,結合綠色校園,著力推動綠色教育。
 
  2.4 利于運行管理。地源熱泵系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保,后期的運行管理尤其重要。建筑的運行階段占整個建筑生命時限的95%以上,因此運行管理模式和策略關系到綠色建筑建設的成敗,是真正實現(xiàn)綠色校園建筑內(nèi)涵的關鍵。系統(tǒng)的智能化控制和節(jié)能管理是控制建筑實際能耗,實現(xiàn)終端能耗有效下降的關鍵環(huán)節(jié)。在運行管理方面,學校具有得天獨厚的優(yōu)勢,首先,校內(nèi)擁有大量暖通專業(yè)和智能化專業(yè)教師,能夠保障地源熱泵系統(tǒng)后續(xù)的專業(yè)運營,其次,運營管理也為學生提供了寶貴的實習實踐機會,數(shù)據(jù)記錄、監(jiān)測、整理、分析等,讓學生養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ髁晳T,也為系統(tǒng)的診斷優(yōu)化提供了理論基礎。
 
  2.5 系統(tǒng)使用的局限性。相比其它形式的空調(diào)系統(tǒng),地源熱泵系統(tǒng)因為充分利用了地熱資源,能效比相對最高,節(jié)能效果也更好,但這種系統(tǒng)的使用還是有一定的局限性,主要有以下三個因素:一是土壤性質(zhì)是否能夠達到要求,二是需要較多的土地資源,三是是否有專業(yè)的運營力量。作為學校而言,一般情況下可以用的土地會比較充足,如果經(jīng)過土壤熱物性測試,條件適合并且通過經(jīng)濟技術分析,相比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的增量投資可以在較短時間內(nèi)回收,用地源熱泵系統(tǒng)是非常合適的,考慮系統(tǒng)運營管理的延續(xù),綜合性及工科學校更為適合,而以文科為主的學校則需要培養(yǎng)自己的專業(yè)運營隊伍。
 
  3 結論
 
  解決能源供應的短缺問題,開發(fā)利用可再生能源,是節(jié)能減排、合理控制能源消費總量的需要,也是構建資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會的重要內(nèi)容。在綠色校園推廣區(qū)域地源熱泵系統(tǒng),具有獨特的優(yōu)勢,不但能實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和校園的可持續(xù)發(fā)展,也為校園師生提供參與環(huán)境保護實踐機會,提供了環(huán)境教育的資源,具有廣泛的教育意義。在校園建筑中使用地源熱泵系統(tǒng),只是跨出節(jié)能降耗的第一步,在后期的使用過程中,嚴格執(zhí)行綠色運營管理,保持數(shù)據(jù)記錄的準確性和連續(xù)性,分析診斷,不斷對運行方案進行優(yōu)化,才能真正降低運行費用,這才是維持低成本綠色校園的關鍵。