地源热泵加温系统环境效益分析

  热泵机组系统是否具有环境效益，单纯从机组的自身能耗仍不能说明问题，还应该与其他加温方式从以下2个方面进行比较：一是应考虑系统总能耗，含除机组外的循环泵等附属系统能耗；二是应该转化成一次能源消耗量。本文以标煤作为一次能源，以电热膜加温为比较对象，论证地源热泵式加温系统环境效益[14]。具体分析如下：

 

  1）供热量

 

  循环热水的密度取993.95 kg/m3 ， 比热容取4.174 kJ/(kg·K)，由式（2）可知：Q =59 kW·h。实测使用地源热泵式加温系统平均每天用电量即系统实际功耗（等于热泵系统总输入功率，包括热泵机组输入功率和循环水泵输入功率）为22 kW·h，其中地源热泵机组功耗W 为16.4 kW·h。如果用电热膜加温系统的供热量全部来自电能，即电热膜加温系统的功耗为W' =59 kW·h。由式（1）可以计算出机组COP 和系统COP。

 

  2）系统一次能源消耗

 

  H W /(1 2 ) （4）

 

  式中：H——系统一次能源消耗，kJ；W' ——系统实际功耗，kW·h；η1——发电效率，本文采用火电发电效率，取为35%；η2——输配电效率，取为90%。

 

  3）一次能源利用系数

 

  供热季节，不论何种加温方式均消耗一次能源，采用能源利用系数来反映不同加温方式的能量转化效率，具有可比性。一次能源利用系数计算如下E  Q/ H （5）

 

  式中E——一次能源利用系数。

 

  4）标煤替代量

 

  hce 2 1 ce T  (H  H ) / H （6）

 

  式中：Thce ——标煤替代量，kg；H1 ——地源热泵式加温系统加温时的一次能耗，kJ；H2 ——电热膜加温系统加温时的一次能耗，kJ；Hce ——标煤的发热值，取为2 9307 kJ/kg。

 

  5）节能率地源热泵加温系统的制热系数是2.7，节能率为63%，每天可以减少用煤量14.37 kg，有着很好的环境效益。

 

  地源热泵加温系统在加温时利用储存于地下浅层的地热资源，与化石能源热水锅炉加温方式相比，无需锅炉，没有燃油、燃煤的排烟污染，也不产生任何废弃物。

 

  不直接抽取地下水，不消耗地下水资源，无污水排放，不对环境造成污染。地源热泵利用地下土壤温度相对稳定的特性，一般在提供100 单位能量的时候，70％的能量来源于土壤，仅用30%的能量(使用电力)来移动这些能量进行热量交换。因此，地源热泵加温的电量消耗大大低于其他加温方式的能耗。