嚴寒地區(qū)太陽能輔助土壤源熱泵供熱經(jīng)濟性分析

王 楊 洋

(吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林 長春 130000)

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嚴寒地區(qū)太陽能輔助土壤源熱泵供熱經(jīng)濟性分析

王 楊 洋

(吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林 長春 130000)

為解決嚴寒地區(qū)土壤源熱泵系統(tǒng)長期運行出現(xiàn)吸排熱量失衡的問題，提出了太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)方案，并將該方案與傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)方案的經(jīng)濟性作了對比，指出太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)在使用壽命周期內(nèi)具有良好的節(jié)能環(huán)保效益。

土壤源熱泵，太陽能，集中供熱，經(jīng)濟性

土壤源熱泵技術(shù)屬于可再生能源，既不污染環(huán)境，又能循環(huán)利用，符合國家可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策，有很好的發(fā)展前景。嚴寒地區(qū)使用土壤源熱泵系統(tǒng)可以實現(xiàn)冬季供熱和夏季供冷，但在長期運行后會出現(xiàn)效果不佳，其最主要原因是嚴寒地區(qū)冬季熱負荷大于夏季冷負荷，導(dǎo)致土壤源熱泵的全年吸熱量大于排熱量，從而出現(xiàn)土壤的冷堆積效應(yīng)。為了解決這種吸排熱量失衡問題，可以采用太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)向土壤進行補熱以滿足平衡要求，可以保證土壤源熱泵系統(tǒng)長期高效運行。本文以某工程為例，對太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)在經(jīng)濟性方面進行對比分析。

1 工程概述

本工程地點位于吉林省長春市，屬于嚴寒地區(qū)，地上6層，5層住宅加1層閣樓，共6層，18戶，建筑面積近3 000 m2。本工程采用太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)，從而緩解嚴寒地區(qū)地埋管系統(tǒng)長期運行出現(xiàn)的土壤溫度下降的問題，利用可再生能源實現(xiàn)供熱、供冷和熱水供應(yīng)，具有很好的節(jié)能效益。與傳統(tǒng)能源方式相比，本系統(tǒng)初投資較高，但運行費用較低，經(jīng)過一定使用年限后即可回收初投資。本文以該工程為例，僅對冬季供熱工況，將太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)進行經(jīng)濟性分析。

2 系統(tǒng)初投資分析

2.1 太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)初投資

太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)的初投資主要是土壤源熱泵機組、室外地埋管系統(tǒng)和太陽能集熱板的投資。

本項目包括土壤源熱泵機組2臺，制熱量Q=35 kW,P=6.9 kW,初投資80 000元；循環(huán)水泵共8臺，初投資24 000元；蓄熱水箱7 200元；板式換熱器88 000元；集分水器、定壓罐、空調(diào)水管、閥門、輔材及安裝35 000元；室外地埋管系統(tǒng)初投資216 800元；土壤源熱泵系統(tǒng)初投資小計45.1萬元。

本項目包括太陽能集熱板90片，單片價格2 500元，共計225 000元，循環(huán)泵、定壓罐、蓄熱水箱、板式換熱器等共計100 000元，太陽能系統(tǒng)材料供應(yīng)及安裝共計135 000元。太陽能系統(tǒng)初投資小計46萬元。

綜上所述，本項目太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)初投資共計91.1萬元。

2.2 傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)初投資

傳統(tǒng)集中供熱的初投資主要是換熱站并網(wǎng)費用，換熱器、循環(huán)水泵等費用。

本項目如果采用傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)，需要板式換熱器2臺，20 000元；循環(huán)水泵等附件10 000元；并網(wǎng)費150元/m2，3 000 m2共計450 000元。所以，傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)的初投資為48萬元。

3 系統(tǒng)經(jīng)濟性分析

根據(jù)系統(tǒng)能耗分析報告，太陽能土壤源熱泵系統(tǒng)采暖年耗電量為9 391 kWh，長春電費為0.52元/kWh，綜合初投資總費用為911 000+9 391×0.52×N=(911 000+4 883×N)元，N為使用年數(shù)。

如果采用傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)，長春采暖季采暖費用：29元/m2，3 000 m2共計87 000元；采暖系統(tǒng)維護費用20 000元；根據(jù)前述系統(tǒng)初投資為48萬元，總費用為(480 000+107 000×N)元，N為使用年數(shù)。

通過對比分析傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)和太陽能土壤源熱泵系統(tǒng)總費用，計算出初投資回收年限，列有關(guān)系式480 000+107 000×N=911 000+4 883×N，得出N=4.2年。

由此可以看出與傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)相比，太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)在第4.2年后總費用將會小于前者，也就是太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)的初投資回收期約為4年～5年。系統(tǒng)設(shè)備運行壽命約為15年～20年，在使用壽命周期內(nèi)總體經(jīng)濟收益非?？捎^[1]。

4 結(jié)語

利用可再生能源的太陽能輔助土壤源熱泵系統(tǒng)雖然初期投資較高，但是從本工程可看出在4年～5年后系統(tǒng)的總費用已經(jīng)小于傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)，從而在15年～20年壽命使用周期內(nèi)可以看出明顯的經(jīng)濟效益，同時也能體現(xiàn)可再生能源的節(jié)能環(huán)保效益。

[1] 徐華麗.地源熱泵與太陽能復(fù)合系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用分析[D].濟南：山東大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

The efficiency analysis on solar energy auxiliary soil source heat pump heating in cold region

Wang Yangyang

(UrbanConstructionInstitute,JilinArchitecturalUniversity,Changchun130000,China)

To solve the suction and discharge heat imbalance problems in soil source heat pump system long running in cold region, this paper put forward the solar assisted soil source heat pump system, and compared the efficiency of this plan with traditional central heating system, pointed out that the solar assisted soil source heat pump system in service life cycle had good energy conservation and environmental protection benefits.

soil source heat pump, solar energy, central heating, efficiency

1009-6825(2016)13-0205-01

2016-02-25

王楊洋(1981- )，女，講師

TU201.5

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