地源熱泵系統技術經濟動態分析
時間:2022-01-31
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地源熱泵系統技術經濟動態分析
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: 本文介紹了國內外建筑節能地源熱泵系統的應用現狀，分析了地源熱泵技術的基本原理，以及地源熱泵系統和空氣源熱泵系統的技術性和經濟性。提出了地源熱泵年運行費用的計算公式、動態經濟分析方法。并利用費用現值法和年值法對地源熱泵系統的經濟性進行了計算，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比傳統空調系統運行費用低，具有明顯的節能環保功效。
關鍵字: 地源熱泵；技術經濟；費用現值與費用年值；回收期；動態分析
1．引言
隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，空調已成為人們獲取舒適健康空間的重要選擇。但傳統的空調系統因造成環境污染和能源的浪費正面臨著嚴峻的挑戰。生態環境的惡化、資源的衰竭，迫使人們去尋找一種綠色能源的空調供熱、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，在發達國家或地區已進入實用階段，并產生了顯著的節能效益。其他許多發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很好的發展前景，它的運行費用低于傳統的空調系統，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，對它進行技術經濟分析是必不可少的。近年來對地源熱泵系統技術經濟分析的成果主要體現在以下方面：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系統的技術經濟分析一文中應用靜態的投資回收年限法對某建筑物暖通空調改造工程項目進行了經濟投資對比，朱保華在地源熱泵的地熱能利用方式及經濟性分析一文中應用靜態的經濟參數運行費用等對南京某辦公樓的空調系統進行了經濟性分析。
本文闡述了近年來國內外地源熱泵系統的應用現狀，分析了地源熱泵系統的技術性，提出了運用動態的經濟參數費用現值、費用年值和投資回收期對地源熱泵系統進行經濟性分析。
2. 地源熱泵系統國內外應用現狀
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，使用熱泵系統并不經濟，因而沒有得到推廣。直到20世紀70年代初，能源危機的出現和環境的惡化，引發了人們對新能源的開發和利用，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，美國開展了冷熱聯供地源熱泵的研究工作。這一時期，地源熱泵技術飛速發展并趨于成熟。至 2005 年, 地源熱泵的安裝已經超過 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
