文档介绍：“地源热泵空调系统”项目
立项建议书
一、技术开发项目背景
《中国“十一五”能源发展规划》把优化能源结构作为能源的重中之重,中国必须在 21 世纪前 20 年实现能源消费结构以煤为主到以天然气为主的跨跃,实施以开发地热能、风力、太阳能为主的可再生能源战略。必须通过实施可再生能源和新能源高技术产业化专项,提高可再生能源和新能源产业的技术创新能力,推动我国可再生能源和新能源技术及相关产业持续、快速、健康发展。在世界各国的一次能源消费中,建筑耗能、工业耗能和交通运输耗能是主要的三大方面。建筑能耗在社会总能耗中的比例较大,发达国家的建筑用能一般占到全国总能耗的 30%-40%,中国的建筑用能也占到全国总能耗的18%左右,而且逐年上升。在这样的背景下,提出地热利用新方式或地热利用新途径—地源热泵技术是非常必要的、适时的。江西省科学院能源所提出了“地源热泵空调系统”项目属于国家鼓励和支持的研究方向,符合国家有关产业技术政策。
在国家大力开展节能减排工作的形势下,江西省科学院能源所充分利用原有热泵技术研发优势,提出了针对江西地区研发具有节能和环保特性的“地源热泵空调系统”项目。该项目是一套集热泵技术、夏季蓄冷、冬季蓄热技术和地下换热技术有机合理地结合为一体的复合式能源系统,是暖通空调领域内的一次革命性的技术创新。该项目研究针对江西地区的地表热能或浅层地热能的传热特性,采用U型竖直埋管或同轴套管地热换热器技术,运行参数合理,解决了冷热负荷不平衡问题、U型支管间热回流问题以及地下渗流等问题。~,比传统的空气源热泵效率高30%~40%,具有传统空调系统所无法比拟的高效节能、环保清洁、便于管理、节省占地空间以及舒适等优点。
二、国内外相关技术现状与发展趋势
地源热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利,而地源热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史。进入20世纪90年代,地源热泵的应用和发展进入了一个新的阶段。目前,地源热泵在欧美的热泵装置市场占有份额大约是3%,每年报道的地源热泵实际应用工程项目和研究报告不断增加。1993年成立了国际地源热泵协会(IGSHPA)。1996年该协会专门推出了专门报道地源热泵研究的期刊和网上杂志。地源热泵开始应用于大型的商业建筑,其制冷量也从几冷吨到几千冷吨不等。GSHPs在美国应用最多的是学校和办公楼。1998年美国商业建筑中地源热泵系统己占空调总量的19%,据地源热泵协会统计,目前美国有600多所学校使用地源热泵系统,%,一年提供3334GWh能量。欧美一些国家的高校和研究机构相继开展了理论和应用研究,具有代表性的有:Oklahoma州立大学、Oak Ridge国家实验室、Louisana州立大学、Brookhaven国家实验室等。此时地源热泵的基础研究、产品开发和应用推广齐头并进,并制定出相应的行业标准。
早在上个世纪50年代,我国就已经开始空气源热泵方面的研究工作,但地源热泵的发展则比较缓慢。在国家自然科学基金委员会的资助下,自90年代初期以来,国内也已开始了对地源热泵的探索性研究。青岛建筑工程学院、重庆建筑工程学院、同济大学、湖南大学等单位均对地源热泵技术进行了实验研究。
在地源热泵系统中,地热换热器的研究一直是地源热泵技术的难点,同时也是该项技术研究的核心和应用的基础。现有的地热换热器设计方法大都基于美国和欧洲对地热换热器的试验研究。由于缺乏对地热换热器在土壤中复杂的传热、传质综合传递过程的深入研究,使得这些结论只适用于某一具体实验系统,所提供的基础数据较少而不能作为设计的依据。多年来我国在地源热泵研究方面一直处于理论探讨阶段,对地源热泵的应用技术研究还不完善,尤其是对地热换热器的设计、安装、运行及测试的研究几乎是空白。这在很大程度上制约了该项技术的推广应用。
三、前期开发情况和基础
江西省科学院能源研究所长期从事新能源与节能技术研究与开发, 从90年代初承担了省重点科技项目“热泵热水器的研制”,就开始了对热泵系统的深入研究,96年完成省重点科技项目“农副产品热泵烘烤系统研究”, 1997年我所承担了江西省自然科学基金项目“新型干燥热泵系统动态模拟与实验研究”,是我省最早从事热泵应用研究的科研单位。2003年我所组织科研团队对地源热泵空调系统进行研究,并将理论研究成果用于实际工程设计与施工,取得了较好的成效。
今年,江西省科学院能源研究所将采用自有的地源热泵技术建立地源热泵空调系统实验研究平台,系统采用地源热泵系统,重点开展对地源热泵空调系统的研究和地源热泵系统的节能检测工作,通过实验研究分析,提高该技术的先进性、环保性、节能性。
在实验研究的基础上,江西省科学院能源研究所和江西能环科技有