1、第二章 市場分析預測一、太陽能與地水源熱泵結合技術原理1、地源熱泵概述地源熱泵系統(tǒng)是隨著全球性的能源危機和環(huán)境問題的出現(xiàn)而逐漸興起的的一門熱泵技術，上世紀七十年代能源危機的爆發(fā),促使地源熱泵系統(tǒng)研究得到了突飛猛進的發(fā)展，并逐漸用于實例當中。地源熱泵系統(tǒng)由于具有節(jié)能效果好，環(huán)保效益高、合理使用可再生的淺層低位能等優(yōu)越性，成為了傳統(tǒng)暖通空調與熱水供應的優(yōu)良替代技術，地源熱泵技術克服了傳統(tǒng)暖通空調和熱水供應中能源的單向性、能耗高、污染環(huán)境等問題，真正達到了人與自然和諧相處的境界。地源熱泵技術有著突出的技術優(yōu)點：高效、節(jié)能、環(huán)保、無污染。地源熱泵系統(tǒng)在冬季供熱時，不需要鍋爐或任何輔助電加熱，而且經過設

2、計的地源熱泵系統(tǒng)還可以做到一機三用供熱、供冷、提供生活熱水。它不但系統(tǒng)簡單操作時僅需一個人就可以完成且維護與運行費用低。系統(tǒng)的使用年限在五十年以上，機組的時候壽命也可以達到20年，這是家用空調和其他供暖系統(tǒng)所不能達到的。2、地水熱泵的基本原理地源熱泵是利用淺層低能進行供熱與供冷的新型能源利用技術。利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為供熱或供冷的冷熱源。簡單的來說就是利用埋在地下的管材設備在冬季時提取地下深處中的“熱量”，供給室內采暖。相反夏季則是把室內的熱量取出，重新返還到地下，最后滿足冬季和夏季中需要的暖氣和冷氣。水源熱泵系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)工作原理基本相同，不同的是取源方面

3、水源系統(tǒng)從熱源上可以有城市污水源、工業(yè)尾水源和地下水資源的區(qū)別，水資源熱泵系統(tǒng)作為地緣系統(tǒng)的一種形式，通過水源熱泵機組可將江水或原生污水、工業(yè)尾水中難以利用的低品位熱能提取出來，經過系統(tǒng)的優(yōu)化整合以后實現(xiàn)對建筑物的供熱或制冷。采用水源熱泵系統(tǒng)供暖可實現(xiàn)電熱轉換率可達到300400%，即使考慮到發(fā)電熱效率為33%，其總體轉換效率也達到了100133%，遠高于區(qū)域鍋爐房集中隔熱系統(tǒng)，在夏季作為空調使用可比傳統(tǒng)空調降低3040%的制冷電能耗，機房的占地面積僅有鍋爐系統(tǒng)的1/3，不需儲煤和堆渣場地等。3、工藝流程基本工藝流程是，由水源熱泵機組把地下水抽上來加熱，再由壓力泵把熱水送到供熱終端，冷卻水由管

4、道回放到地下，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，達到供熱的目的。第一循環(huán)是熱量采集循環(huán)，將管道接入水井，通過水泵把地下水的熱源帶入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中與第二循環(huán)進行能量交換，被提取熱量后的地下水，通過回水管注入回水井中。第二循環(huán)是蒸發(fā)冷凝循環(huán)。通過與第一循環(huán)采集的水源能量進行交換，工質吸收后蒸發(fā)，變?yōu)榈蜏氐蛪簹怏w，然后進入壓縮機內經壓縮后成為高溫高壓氣體，進入冷凝器中。在冷凝器中與第三循環(huán)的空調水進行交換，放熱后變?yōu)橐簯B(tài)水流出冷凝器，敬節(jié)流閥減壓后又進入蒸發(fā)器內吸收第一循環(huán)中的熱量變?yōu)闅怏w，進行新一輪的工質蒸發(fā)冷凝循環(huán)。第三循環(huán)是房間的能源利用循環(huán)。循環(huán)系統(tǒng)中的空調水不斷流經冷凝器，與第二循環(huán)中得工質進行能

5、量交換，吸熱后帶入室內散熱器中，公房間取暖，從而實現(xiàn)水源的能量采集與利用。工藝流程圖如下：地水熱泵技術工藝流程圖水源熱泵機組 供熱 建筑冷凝器？ 壓縮機 蒸發(fā)器？ 熱水供應膨脹閥 冷水回水取 回水 水井 井4、太陽能集熱系統(tǒng)工程設計內容太陽能集熱工程是項目供熱的核心工程，太陽能熱水系統(tǒng)主要有太陽集熱（管）器、水箱、支架、控制系統(tǒng)、管路及循環(huán)系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)等組成。工程設計選用熱管真空集熱管，主要基于以下特點：1、熱管傳熱，管內不進水，避免了因結水垢而引起水道堵塞和管內結垢影響輸出功率等問題。2、抗冷熱沖擊好，運行安全可靠，避免損壞一支集熱管而造成整套熱水系統(tǒng)不能運行的問題。3、特殊防凍技術，

6、在-45以下的嚴寒條件下，仍無凍壞之憂。4、熱管式集熱管熱容小，啟動快，熱量輸出快。水箱：水箱內膽采用日本進口SUS304食品級不銹鋼板，外殼為藍色彩鋼板，保溫材料采用聚氨酯發(fā)泡80mm。循環(huán)水泵：進口水泵；噪音低，使用壽命長，功率可比同級水泵低35倍。控制系統(tǒng)：實現(xiàn)自動化智能控制，它采用硬件控制和專用微電腦芯片技術相結合的控制方式，關鍵元器件采用進口產品，并實現(xiàn)可遠程操作，水溫、水位控制手動、自動控制；操作系統(tǒng)簡單可靠。管道及保溫：采用品牌PP-R管、管件。管道保溫采用30mm厚高壓發(fā)泡聚乙烯O型保溫管，外扎鋁玻。 系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用定溫分區(qū)進水和溫差控制循環(huán)及定溫管道循環(huán)三種結合的運行

7、方式，系統(tǒng)全自動運行。 太陽能集熱系統(tǒng)工作原理圖 系統(tǒng)調節(jié)水溫監(jiān)測 循環(huán)泵監(jiān)測 循環(huán)泵 循環(huán)泵給水泵 太陽能集熱器智能控制供熱水箱井源水用戶地熱泵站（1）、溫差循環(huán)集熱器接受太陽光輻射，溫度上升；當溫度傳感器（集熱器溫度）測的溫度比溫度傳感器（水箱溫度）高8度時(可調整)，集熱器循環(huán)水泵開始啟動，將儲熱水箱中低溫的水輸送到集熱器陣列，同時太陽能集熱器中高溫度的熱水流回儲熱水箱，當溫度傳感器（集熱器溫度）測的溫度比溫度傳感器（水箱溫度）高2度時(可調整)，循環(huán)泵停止工作。循環(huán)泵的高效間歇運行，確保循環(huán)泵的使用壽命和運行效果。把太陽系統(tǒng)產生的熱量帶入水箱中儲存。（2）、溫控補水隨著溫差循環(huán)的不斷進

8、行，水箱中的水溫升高，當溫度傳感器（水箱溫度）測的溫度高于設定度時，補冷水電磁閥打開，開始向水箱補冷水，當溫度低于另一設定度時停止補冷水，又進入溫差循環(huán)階段。當水箱中加滿水時，將不再補冷水，而一直保持溫差循環(huán)，把熱量全部帶到水箱中。（3）、防凍循環(huán)在冬季當溫度傳感器（管路溫度）測的管路的溫度低于4度時，循環(huán)泵啟動，進入防凍循環(huán)狀態(tài)，當溫度高于10度時，循環(huán)停止。確保在寒冷的冬季不會把管路凍壞。（4）、地水熱泵輔助熱水系統(tǒng)連接采用熱泵熱水管道經電磁閥直接由水箱上部進入水箱，水箱內可以設置換熱盤管，熱水管道實現(xiàn)自動控制，當太陽能水溫無法滿足時，地水熱泵站自動啟動供應熱水，送至儲熱水箱，當溫度達到設

9、定值控制電磁閥停止進熱水，此時關閉集熱循環(huán)功能。二、工程總體設計基本原理工程由兩部分組成：太陽能集熱系統(tǒng)為夏季提供生活用熱水，冬季提供采暖與生活用熱水。地水源空調在冬季提供取暖熱水，夏季提供冷空氣。采用調控系統(tǒng)將二者集合在一起，形成完整的空調系統(tǒng)，可大大節(jié)約能源。工程設計基本原理圖用戶水溫調節(jié)間太陽能集熱系統(tǒng)地水源熱泵站回灌管道（夏季）回水網（冬季）地下水井區(qū)冷氣供給中央風機熱水間熱水間水源供給調節(jié)（地下冷水）（1、熱水：冬季地下冷水直徑進入太陽能，金太陽能系統(tǒng)加熱后供給生活熱水，在太陽不好時和地源熱泵配合使用，使用地源熱泵加熱生活水。2、冷暖：上述系統(tǒng)夏季制冷直接采用地下熱水，不經過地源熱泵

10、機組制冷）1、運行系統(tǒng)設計（1）、太陽能熱水供應系統(tǒng)集熱供水系統(tǒng)由太陽能集熱器、保溫水箱、智能控制系統(tǒng)、管路配件等有機組合而成，整個系統(tǒng)自動運行，使用安全、維護方便、節(jié)能環(huán)保。可根據(jù)用水量、安裝場地、用戶要求進行靈活的排列組合。根據(jù)用戶的需要和實際情況，可選配輔助加熱器，以滿足陰雨天使用熱水的要求，實現(xiàn)光電互補、微電腦智能化控制，確保全年每天24小時供應熱水。太陽能集熱系統(tǒng)與冷水泵站相連接，冷水被加熱后，進入保溫水箱，然后進入智能調控系統(tǒng)，把水溫調節(jié)到適合的溫度，供給用戶生活用水。在冬季同時與地水源熱泵站協(xié)同，為用戶提供取暖用熱水源。 太陽能熱水供應原理圖（只有太陽能系統(tǒng)供暖，本系統(tǒng)會造成熱源

11、的浪費，應該使用太陽能循環(huán)系統(tǒng)和室內管線相互獨立的系統(tǒng)，太陽能集熱器熱量和室內系統(tǒng)進行熱交換，這樣不會排走多余的熱量，可在設計兩個水箱，一個熱水箱（水的溫度可高可低于恒溫水箱）和；一個恒溫水箱，室內循環(huán)水通過在恒溫水箱的盤管和恒溫水箱進行熱交換）泵站調節(jié)供水井水井冷卻水回收住戶分散供暖大型集中供暖室內分體風機中央風機廢水排放取暖用熱水生活用熱水保溫管網智能控制系統(tǒng)保溫水箱太陽能集熱系統(tǒng)冬季供暖回水井太陽能集熱供水系統(tǒng)全年提供生活用熱水，冬季提供取暖熱水源，用風機轉換成熱空氣，供給室內取暖。生活用廢水排入廢水管道。冬季取暖用熱水冷卻后回放到回水井。在夏季太陽能集熱系統(tǒng)多余的熱水還可直接放入回水井

12、，儲存在地下儲水層里，供冬季使用。（2）、地水源空調系統(tǒng)地水源空調系統(tǒng)由熱泵站、配水間、風機和供水管網組成。為彌補冬季太陽能集熱系統(tǒng)供熱的不足，有熱泵站提供輔助熱源，熱水進入保溫箱，與太陽能熱水一起進入智能控制系統(tǒng)，為用戶提供熱源。夏季利用地下水溫度低的特點，將冷水與風機結合，由風機把冷空氣送入室內，為住戶提供冷空氣，制冷后的循環(huán)水最后進入回水井。地水源空調系統(tǒng)主要功能在夏季提供制冷工質，通過抽取低溫地下水，用風機轉換為冷空氣，達到室內降溫的目的。地水源空調系統(tǒng)原理圖（下圖制熱系統(tǒng)為太陽能和地源熱泵，冬季使用地源熱泵和太陽能結合使用，夏季只是用地下水和室內風機配合使用即可，不需要地源熱泵）住戶

13、分散供暖大型集中供暖地水源泵站室內分體風機中央風機保溫管網智能控制系統(tǒng)保溫水箱制熱系統(tǒng)冬季供暖生活用熱水高溫水源供水井回水井夏季制冷加熱水回收冷卻水回收廢水排放大型集中制冷住戶分散制冷中央風機室內分體風機低溫水源 從上圖可以看出，冬季取暖由太陽能集熱系統(tǒng)和地水源熱泵系統(tǒng)共同供給熱源，以滿足用戶需要。夏季制冷由地水源系統(tǒng)供給，生活用熱水由太陽能加熱系統(tǒng)供給。該項工程的核心是風機與水源控制。通過水源溫度控制，實現(xiàn)在不同季節(jié)進行供熱和制冷的功能轉換。三、項目建設的必要性1、環(huán)境保護的需要。水源熱泵技術可利用淺層地熱能資源進行供熱, 具有良好的節(jié)能與環(huán)境效益。自1932年第一臺水源熱泵在瑞士應用以來,

14、 水源熱泵技術在西方發(fā)達國家應用已有70年歷史。近年來, 隨著我國經濟的發(fā)展和人們節(jié)能環(huán)保觀念的增強, 水源熱泵技術受到人們的普遍關注, 在國內具備條件的地方得到了日益廣泛的應用。太陽能集熱技術已經十分成熟，可作為主要熱源供應來源，為項目區(qū)提供全年熱水供應。2、節(jié)約土地資源和水資源的需要。水源熱泵技術占地面積少，水資源消耗量低，是資源節(jié)約型的技術，符合國家土地資源和水資源保護的有關政策，也符合項目區(qū)節(jié)約土地資源的實際要求。3、節(jié)約能源的需要。水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12-15，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為15-18，水體溫度比環(huán)境空

15、氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設計安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶3040的供熱和制冷空調的運行費用。如果與太陽能集熱技術結合起來使用，可大大減少電力使用，節(jié)能效果更為顯著。四、項目建設的可行性1、技術條件成熟。在我國熱泵技術的研究于五六十年代開始，并于六十年代生產出第一臺空氣-水熱泵，但由于設計及制造上的原因，并未真正投入商業(yè)應用，從八十年代開始，我國在熱泵技術的研究和產品的開發(fā)取得了較大的發(fā)展，且基本上以R12作為熱泵工質，并以空氣作為熱源，對于采用地下熱源（地下水、土壤熱源等）為熱泵熱源的應用僅僅從九十年

16、代中期開始。采用低溫地下水作為熱源的應用已得到了成功的應用，并在逐步推廣。太陽能熱水器在國內得到了廣泛的應用，已有許多大型太陽能采暖工程的成功范例，技術已十分成熟。項目采用招標方式，選用國內專業(yè)公司進行工程建設和設備安裝調試，技術有切實的保障。2、項目區(qū)有豐富的地水資源和太陽能資源可供利用。應用太陽能和地下水源熱泵技術聯(lián)合進行冬季供暖、夏季制冷的前提是項目的工程場地具備必要的資源和場地條件, 即水源條件、太陽能資源和場地條件。項目以太陽能熱水器為主要供熱系統(tǒng)，水源作為熱泵機組從中獲取熱量進行冬季供暖的輔助熱源，并在夏季做為制冷工質。項目區(qū)地下水埋深淺，出水量大，可以保證項目用水。當?shù)剌^強的太陽

17、能輻射能為太陽能熱水系統(tǒng)提供可靠的能量來源，保證項目在低成本、低耗能的狀態(tài)下運行。五、市場分析預測1、市場環(huán)境分析地源熱泵系統(tǒng)從1998年開始陸續(xù)投放到中國一線城市的公共建設中，北京、上海、大連等城市地水源熱泵的項目越來越多，并且開始從市政建設公共建筑向商品房經濟適用房轉移。2012年上半年，隨著國家節(jié)能減排政策的推進和能源趨緊，地水源熱泵技術優(yōu)勢越來越彰顯。僅上半年國內地水熱泵市場銷售額為20億元人民幣左后，同比增長約30%。其中小型機組達到13億元，占比為67%。大型機組（主要運用于北方市場）達到7億元，占全國熱泵技術使用總量的33%。在未來的幾年中，中國的眾多一線二線城市將面臨巨大的能源

18、壓力。一方面，國家要求經濟保持高速度的增長，另一方面，又得考慮環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展問題。所以在未來很長一段時間地水源熱泵市場會越來越廣闊。目前，我國大力倡導環(huán)境保護和節(jié)約能源，使得太陽能技術日趨完善。太陽能與建筑相結合也成為目前建筑行業(yè)發(fā)展的一大趨勢，而太陽能生產廠家也越來越多的開始與建筑一體化的相關產品項目的研發(fā)。集中供熱系統(tǒng)也是大型供熱水的必然趨勢。2、市場同類競爭以目前來看，傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)還是市場主導產品。但是從使用過地水源熱泵新技術反饋回來的顧客信息中我們可以了解到，傳統(tǒng)空調系統(tǒng)和地水源熱泵是沒有可比性的。雖然地水源熱泵技術看起來和傳統(tǒng)空調功能性上很相似，但其中卻有很大區(qū)別：（1）地水源熱泵系統(tǒng)使用時間長：由于熱泵系統(tǒng)不同于空