產品創新是房地產業永恒的話題,而創新是否成功、是否恰當,則*由創新動機決定。暖通空調專家、中國建筑科學研究院顧問、副總工程師郎四維提醒我們,商品住宅暖通、空調新方式很多,但如果僅從方便收取采暖費用出發應用新技術,明顯有欠考慮。安全、健康、衛生、節能和環保,被*為是住宅建設的方向。
日前,就熱點話題——水源熱泵技術是否成熟、優缺點何在、以及是否可能在我國住宅產業中廣泛應用?郎四維提出了自己的觀點。
節能催生熱泵
通常的冷暖兩用機,能夠夏季制冷、冬季供暖的設備就是“熱泵”。熱泵的功能就是轉移熱量,夏季把室內熱量搬出去,冬季把熱量搬到室內來。所以,郎四維把他所從事的專業稱為“搬熱量”。
與傳統的暖通空調方式相比,熱泵本身就是節能產品,是能源危機催生了熱泵。
根據轉移熱量介質的不同,熱泵可以分為風冷熱泵和水源熱泵等。郎四維首先提出了風冷熱泵的缺點:在很冷或很熱的環境中,它能發揮的作用與實際需要剛好相反。因為要在室內外空氣環境間轉移熱量,因此,室外越冷,能夠向室內供應的熱量越少;室外越熱,室內熱量可能轉移出來的也越少。換句話說,在北京及其以北地區,在很冷的氣候環境中,靠風冷熱泵供熱非常困難。相比之下,用水作介質的水源熱泵,受氣候環境的影響就不那么明顯。而且由于用水交換熱量的強度比空氣大,水源熱泵效率更高,這就意味著能耗更省。
水源決定水源熱泵
根據水源情況的不同,水源熱泵有四種形式,采用何種形式的水源熱泵,需要根據具體情況確定。
一是地表水水源熱泵。如果居住地附近有河、湖,水源熱泵可以應用江湖水、海水等地表水。地表水夏季水溫約為27—28攝氏度;在冬季,南方不結冰的地表水水溫至少有4—5攝氏度,即使是冬季結冰的北方地區,如果深層水體沒有結冰,至少有4攝氏度的水溫,這為在地表水和室內環境間轉移熱量創造了條件。
二是地下水水源熱泵。在地下10米到70米之間,地下水溫度與土壤溫度一樣,土壤的溫度等于大氣全年的平均溫度,在北京,大氣全年的平均溫度約為14—15攝氏度,這種形式的水源熱泵就是利用冬暖夏涼的地下水與室內空氣進行熱量交換。
三是地熱源水源熱泵。這種技術是在土壤里埋設塑料管道,水流過管道就能獲得土壤里的熱量或將熱量釋放到土壤中,通過熱泵設備在室內空氣和土壤間實現熱量轉移。這種做法在北歐比較多。
四是閉環水源熱泵。用封閉水系統將水源熱泵設備聯在一起,在該水系統中,夏季增設一個冷卻塔,以此來降低帶有室內熱量的水溫;冬季增加一個熱源,為室內提供熱量。
由于一些方形(具有內外區的)建筑,內區沒有外窗,往往常年需要空調,而外區在秋冬季節需要采暖。這時候就可以通過閉環水系統將內區的熱量“搬”到外區用作采暖,既不需要冷卻塔,也不需要輔助加熱設備。郎四維認為,其優點在于不破壞地下水,與傳統采暖方式相比,減少能耗,冷卻塔對環境的影響減小很多,冬季采暖效率也較好。
與風冷熱泵相比,以同樣的能量(指驅動熱泵設備耗費的能量,下同),水源熱泵轉移熱量的效率更高,也不會導致熱島效應比,對環境的影響很小。
他同時指出,地下水水源熱泵也存在一些問題:首先,地下水抽出后,地下水位會下降,因此必須回灌。而且因為地質構造復雜,要把這些水回灌到同一水層存在難度。其次,還存在一些不可知因素,比如隨著水的抽取,一些細小的沙粒等固體微小顆粒,也可能隨之發生轉移,時間長了可能會影響地質構造。而在轉移過程中如果水體受到污染,其后果更難以預料。采用地表水可以避免這些問題,但水源的水量夠不夠大會成為制約。
地熱源熱泵不會影響地下水乃至地質結構,但可能提高成本,需要打60—70米深的孔,埋設120—140米深的U形管,每根管大致可以得到3.5千瓦的冷量。如果在一個多層甚至高層的小區里,還存在一個埋管面積是否夠用的問題。
產品標準將出臺
據悉,近期相關部門將組織對我國水源熱泵產品的國家標準的審查。
郎四維認為,與風冷熱泵相比,水源熱泵耗能少,效率更高,而且所采用的地熱源屬于土壤的可再生能源,總體上對環境影響很小,其制約因素在于如何合理采水。地下水的水量、地管長度或者地表水的水體大小,水系統的相關因素對采取何種水源熱泵形式形成制約。熱泵設備本身在國內外都有成熟的產品。
因此,他建議,*要防止隨意打井。如果沒有勘測就打井采水、打井回灌,往往會導致失敗,這需要環保和地質部門的專業支持。第二是深層次的問題,比如地下水水源中微小固體顆粒轉移的問題,需要根據環保部門的政策來做。第三要考慮空閑土地面積是否夠用,別墅或低層公寓比較合適采用埋設地管的方式,這也可以作為家用熱水的一個來源。
同時,郎四維愿意提醒開發企業,雖然這項技術在上已經是成熟技術,但在我國只有兩三年的發展歷史,還缺乏經驗數據,比如地管應該埋多深,需要多長的地管等等。盡管國外的數據可用,但土壤情況國內外并不相同。
據了解,目前國內一些科研機構已開展這方面的研究,也有了一些應用實例。中國建筑科學研究院就承擔了北京科委、北京建委的一個研究課題,做地熱源水源熱泵的技術經濟分析。
水源熱泵機組本身的成本,一般來說與鍋爐、冷水機組的投入相接近。雖然水源熱泵要增加埋管或打井、回灌等費用,但這些投入在后期使用中能節省回來。
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