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地源熱泵的技術(shù)在全球發(fā)展迅速
2010-08-05 來(lái)源:暖通空調(diào)在線 文字:[    ]
2010年世界地?zé)岽髸?huì)在印度尼西亞巴厘島剛剛結(jié)束,這是國(guó)際地?zé)釁f(xié)會(huì)主辦的五年一次地?zé)崾?huì),今年大會(huì)的主題是“地?zé)幔焊淖兪澜绲哪茉础薄?010年的大會(huì)有85個(gè)國(guó)家的2500名與會(huì)者,達(dá)到了歷史最大規(guī)模。同時(shí),世界地?zé)崂,尤其是地源熱泵的利用,也達(dá)到了歷史最大規(guī)模。世界地?zé)岽髸?huì)從各國(guó)提交的國(guó)家報(bào)告中,統(tǒng)計(jì)、總結(jié)了世界地?zé)岚l(fā)展的總況,這是五年一次最精確的權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)字。

    一、世界地?zé)崂酶琶?

    地?zé)岚l(fā)電在27個(gè)國(guó)家,總裝機(jī)容量達(dá)到了10751MWe,年發(fā)電利用67246GWh,平均利用系數(shù)為72%(一年中有72%的時(shí)間在工作)。近五年內(nèi)增長(zhǎng)最大的是美國(guó)530MWe、印尼400MWe、冰島373MWe、新西蘭193MWe。地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量的世界排名前十位的是:美國(guó)、菲律賓、印尼、墨西哥、意大利、冰島、新西蘭、日本、薩爾瓦多、肯尼亞。印尼近5年的快速發(fā)展使其排名從2005年的第四位升為第三位,與墨西哥對(duì)換了位置。地?zé)嶂苯永迷?8個(gè)國(guó)家,總設(shè)備容量達(dá)到了50583MWt,年利用熱能121696GWh,平均利用系數(shù)0.27。利用熱能量的世界排名前十位的是:中國(guó)、美國(guó)、瑞典、土耳其、日本、挪威、冰島、法國(guó)、德國(guó)和荷蘭。在2005年世界地?zé)岽髸?huì)統(tǒng)計(jì)中,瑞典因大力發(fā)展地源熱泵,從2000年的第十位一下躍升至第二位;這五年其熱泵發(fā)展減緩,與美國(guó)對(duì)換了位置,美國(guó)升為第二名。

    二、世界地?zé)嶂苯永脭?shù)據(jù)的分析

    2009年世界地?zé)嶂苯永玫目傇O(shè)備容量50583MWt,比2005年世界地?zé)岽髸?huì)的數(shù)據(jù)(統(tǒng)計(jì)截止至2004年)增長(zhǎng)了78.9%。這五年的平均年增長(zhǎng)率是12.33%。地?zé)嶂苯永每傇O(shè)備容量的最大份額是地源熱泵占69.7%,其次是洗浴游泳占13.2%,再次是常規(guī)地?zé)峁┡?0.7%,其余溫室、水產(chǎn)、工業(yè)、融雪等所占比例很小。

    2009年世界地?zé)嶂苯永玫哪芰渴?38071TJ(121696GWh),比2005年世界地?zé)岽髸?huì)的數(shù)據(jù)(2004年)增長(zhǎng)了60.2%。近五年的平均年增長(zhǎng)率是9.89%。地?zé)嶂苯永玫哪芰孔畲蠓蓊~是地源熱泵占49.0%,其次是洗浴游泳占24.9%,再次是常規(guī)地?zé)峁┡?4.4%,其余溫室、水產(chǎn)、工業(yè)、融雪等所占比例很小。

    全球平均的地?zé)嶂苯永玫睦孟禂?shù)為0.27,即在每年8760小時(shí)中的運(yùn)行小時(shí)數(shù)為2365小時(shí)。這個(gè)數(shù)字比2005年的0.31和2000年的0.40均有下降,這是因?yàn)榈卦礋岜美玫难杆僭鲩L(zhǎng),而地源熱泵的利用系數(shù)2009年世界平均值為0.19%。

    三、地源熱泵的飛速增長(zhǎng)

    世界地源熱泵的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地?zé)嶂苯永煤透邷氐責(zé)岚l(fā)電的發(fā)展速度,這是由于地源熱泵節(jié)能、減排的優(yōu)勢(shì)被認(rèn)知和普及,因此吸引了投資商和客戶的眼球。

    2010年世界地?zé)岽髸?huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),地源熱泵的年利用能量達(dá)到了214782TJ(1012焦耳),與2005年世界地?zé)岽髸?huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相比,五年內(nèi)增長(zhǎng)了2.45倍,平均年增長(zhǎng)率達(dá)到了19.7%。

2010年世界地?zé)岽髸?huì)的統(tǒng)計(jì)的地源熱泵的設(shè)備容量為35236MWt(兆瓦熱量),其在五年間增長(zhǎng)了2.29倍,平均年增長(zhǎng)率為18.0%。總之,這是社會(huì)和客戶更好地認(rèn)可了地源熱泵的能力而產(chǎn)生的效果。
    世界地源熱泵的應(yīng)用集中在北美、歐洲和中國(guó)。向世界地?zé)岽髸?huì)報(bào)告地源熱泵利用的國(guó)家,2000年是26國(guó),2005年是33國(guó),這次2010年是43個(gè)國(guó)家。

    按美國(guó)和西歐典型家用機(jī)組的平均容量12kW計(jì)算,2010年世界累計(jì)裝機(jī)294萬(wàn)套,是2005年的2倍,是2000年的4倍。實(shí)際使用的家用機(jī)組,有的小至5.5kW,而商業(yè)和公用建筑的機(jī)組可大至150kW甚至更高,中國(guó)生產(chǎn)的特大型單體機(jī)組已大于4000kW。

    美國(guó)的絕大多數(shù)機(jī)組按制冷荷載的峰值設(shè)計(jì),可以涵蓋全部供熱需求(除北部的州),其平均運(yùn)行2000小時(shí)供暖,利用系數(shù)0.23。歐洲的絕大部分機(jī)組按供暖基礎(chǔ)荷載設(shè)計(jì),并常考慮用化石燃料補(bǔ)充峰值荷載,這樣的機(jī)組在北歐國(guó)家一年可運(yùn)行6000小時(shí),利用系數(shù)達(dá)0.68。但歐洲國(guó)家的平均利用約為2200小時(shí)。

    地源熱泵的平均能效系數(shù)(COP)按3.5考慮,它消耗一份電能(例1kW)的同時(shí),利用了2.5倍(即2.5kW)的淺層地?zé)崮,總輸?.5kWt熱能,這樣其額定容量(設(shè)計(jì)效率)是(COP-1)/COP=0.71,即在其輸出功率中利用了71%的淺層地?zé)崮。地源熱泵的制冷?yīng)用不作為地?zé)崂每紤],因?yàn)檫@是將熱量排入了地下巖土體或地下水,但制冷應(yīng)用替代了化石燃料,減少了溫室氣體排放。

    世界地源熱泵應(yīng)用的前5個(gè)國(guó)家是美國(guó)、中國(guó)、瑞典、挪威和德國(guó)。

    四、節(jié)能減排效果

    地?zé)崾潜就粱摹⒖沙掷m(xù)和可再生能源,它替代了其它形式的能源利用,尤其是化石燃料能源。許多國(guó)家的地?zé)崂脺p少了對(duì)進(jìn)口燃料的依賴,而且對(duì)所有的國(guó)家都減少了污染,即顆粒物和溫室氣體。

    一桶石油的熱量是6.06×109J,如果這些能量用于發(fā)電,效率因子是0.35,即2.121×109J轉(zhuǎn)化成了電能;如果這能源用于供熱,效率因子是0.70,即4.242×109J轉(zhuǎn)化成了有效利用的熱能。

    2009年世界地源熱泵利用熱能214782×1012J,若按發(fā)電利用考慮,這相當(dāng)于一年節(jié)省了1.012億桶或1519萬(wàn)噸石油,這相當(dāng)于全球石油1天半的消耗量,即全球石油年消耗量的0.42%;如果按鍋爐供熱考慮,這相當(dāng)于一年節(jié)省了0.506億桶或760萬(wàn)噸石油。

    美國(guó)勞倫斯實(shí)驗(yàn)室為美國(guó)能源部(1997)創(chuàng)立了減排的算法,我們可以用之來(lái)計(jì)算地源熱泵利用能量的減排效果。算法數(shù)據(jù)是:石油每1012J的熱等于節(jié)省碳62.6噸,每MWh的利用減排二氧化碳817kg。據(jù)此,2009年世界地源熱泵利用熱能214782×1012J當(dāng)作發(fā)電考慮時(shí)相當(dāng)于節(jié)省碳1343萬(wàn)噸,相當(dāng)于減排二氧化碳4872萬(wàn)噸。

    另外,地源熱泵的制冷利用還節(jié)省了1.013億桶或1520萬(wàn)噸石油,這相當(dāng)于另節(jié)省碳1345萬(wàn)噸,相當(dāng)于減排二氧化碳4872萬(wàn)噸。這樣,2009年世界地源熱泵利用總計(jì)節(jié)省碳2688萬(wàn)噸,相當(dāng)于減排二氧化碳9744萬(wàn)噸。當(dāng)這214782×1012J熱能作供熱利用時(shí),算得的數(shù)據(jù)略小。

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