最新岩石能在建筑中的利用新PPT课件.ppt

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1、岩石能在建筑中的利用新岩石能在建筑中的利用新在建设部关于贯彻(国务院关于加强节能工作的决定)的实施意见中提出：“太阳能、浅层地能等可再生能源应用面积占新建建筑面积比例达25以上。”各省市也分别提出了“十一五”期间岩石能技术具体规划应用和发展目标。在建筑中浅层地能的利用已迅速普及。前言n地下水岩石能系统（水源热泵系统）地下水岩石能系统（水源热泵系统）分为两种，一种通常被称为开式系统开式系统，另一种则为闭式系统闭式系统。n开式地下水岩石能系统是将地下水直接供应到每台热泵机组，之后将井水回灌地下。开式系统在适当的地下水条件和建筑物参数下，是一个有吸引力的选择方式。n闭式系统是将地下水抽取上来，通过中

2、间换热系统进行能量交换之后再回灌含水层中，地下水与热泵机组不直接交换。地下水岩石能系统示意图n地表水岩石能系统地表水岩石能系统由潜在水面以下的、多重并联的塑料管组成的地下水热交换器取代了土壤热交换器，与土壤热交换岩石能一样，它们被连接到建筑物中。地表水岩石能系统示意图岩石能系统的能效性及经济技术分析岩石能系统的能效性及经济技术分析岩石能利用的能量是浅层地热能，这属于地热能的浅层低温岩石能利用的能量是浅层地热能，这属于地热能的浅层低温利用。这种形式的热泵是吸收地下土壤、岩石、地（表）下水中利用。这种形式的热泵是吸收地下土壤、岩石、地（表）下水中蕴藏的热量。由于离地面一定深度的土壤（岩石）、地下水

3、受外蕴藏的热量。由于离地面一定深度的土壤（岩石）、地下水受外界环境影响较小，全年温度基本稳定，一般接近该地区的年平均界环境影响较小，全年温度基本稳定，一般接近该地区的年平均气温，气温，夏季地下的温度低于室外空气温度，冬季地下的温度高于夏季地下的温度低于室外空气温度，冬季地下的温度高于室外空气温度，因此岩石能的性能系数（或能效比）较高室外空气温度，因此岩石能的性能系数（或能效比）较高。属可再生能源利用技术属可再生能源利用技术属经济有效的节能技术属经济有效的节能技术 环境效益显著环境效益显著 用途广泛，一机多用用途广泛，一机多用 系统运行稳定，维护费用低系统运行稳定，维护费用低浅层地热能可重复循环

4、使用能效比（cop）可达45可以节约3040甚至更高的供热制冷空调综合运行费用。岩石能的污染物排放较其他形式供热空调系统减少4070以上，集采暖、空调制冷和提供生活热水于一身。可适用于住宅、楼堂馆所、办公、别墅等。由于岩石能本身的特点，运行工况较为稳定，故障率低，使用寿命长，维护费用低。国内外岩石能技术发展及工程应用岩石能的应用与研究发展趋势岩石能的应用与研究发展趋势国内外工程案例国内外工程案例进入二十世纪九十年代，岩石能的应用与发展进入了一进入二十世纪九十年代，岩石能的应用与发展进入了一个全新快速发展的时期，岩石能在欧洲和北美迅速普及。个全新快速发展的时期，岩石能在欧洲和北美迅速普及。根据国

5、际岩石能协会（根据国际岩石能协会（IGSHPA）的参考报告，）的参考报告，在美国，在美国，至至2005年，岩石能的安装已经超过年，岩石能的安装已经超过400万套。在过去的万套。在过去的几年，每年的成长速度均超过几年，每年的成长速度均超过25%，其中，其中2005年成长约年成长约为为50%。岩石能因其节能性、舒适性正在大力推广；。岩石能因其节能性、舒适性正在大力推广；而而2005年加拿大的岩石能市场几乎翻了一番，在中欧和年加拿大的岩石能市场几乎翻了一番，在中欧和北欧地区，岩石能已成为家用热泵的主要热源，据北欧地区，岩石能已成为家用热泵的主要热源，据1999年的统计，在家用供热装置中，岩石能所占的

6、比例，瑞年的统计，在家用供热装置中，岩石能所占的比例，瑞士为士为96%，奥地利为，奥地利为38%，丹麦为，丹麦为27%。岩石能应用现状岩石能应用现状国外应用现状 欧洲欧洲热泵热泵使用使用总总数数国家国家20002000年年总总量量热泵类热泵类型型应应用用地源地源水源水源空气源空气源德国63000+37000热水机组72%11%17%95%用于住宅，63000台用于供暖（带或不带热水供应）奥地利14900080%16%4%90%用于住宅，33000台用于供暖，11400台用于生活热水比利时650030%0%70%30%用于住宅西班牙没有使用热泵，基本都用普通单冷空调芬兰1500052%47%用于

7、供暖英国3000ns40%用于住宅游泳池加热意大利没有使用热泵，基本都用普通单冷空调挪威300017%2%81%83%用于住宅供暖荷兰29500043%用于住宅供暖和/或制取热水瑞典3700072%12%16%90%用于住宅供暖及制取热水瑞士6700040%5%55%91%用于住宅供暖（带或不带热水供应）法国3000015%85%95%用于住宅供暖国内应用现状国内应用现状n根据对国内根据对国内160余项典型工程的统计显示：办公楼余项典型工程的统计显示：办公楼40%、宾、宾馆、酒店馆、酒店19%、住宅、住宅12%、厂房、厂房9%、别墅、度假村、别墅、度假村7%、商、商场场6%、学校建筑、学校建筑

8、5%、医院建筑、医院建筑3%，可以看出，岩石能技术，可以看出，岩石能技术已经在多种类型的工程中应用。调查显示，从空调供热（制已经在多种类型的工程中应用。调查显示，从空调供热（制冷）面积来看，面积在冷）面积来看，面积在5万平方米以上的项目约占万平方米以上的项目约占4%；在；在15万平方米的约占万平方米的约占48%，1万平方米以下的约占万平方米以下的约占39%。其中。其中大的在几十万平方米，像北苑家园小区面积达大的在几十万平方米，像北苑家园小区面积达80万平方米。万平方米。小的是一些私家别墅只有约二三百平方米，像北京如茵小筑小的是一些私家别墅只有约二三百平方米，像北京如茵小筑别墅别墅10号岩石能供

9、暖空调工程仅号岩石能供暖空调工程仅220平方米。平方米。n从项目上看，从项目上看，1000万以上的项目占万以上的项目占14%；5001000万元以万元以上的项目占上的项目占21%，500万以下的项目占万以下的项目占65%。可见目前实施。可见目前实施岩石能技术的工程中还是中小项目居多。从竣工的时间看，岩石能技术的工程中还是中小项目居多。从竣工的时间看，2000年年2项、项、2001年年4项、项、2002年年11项、项、2003年年21项、项、2004年年43项、项、2005年年83项，从中不仅可以看出近年来岩石项，从中不仅可以看出近年来岩石能工程应用日益增多，而且呈现成倍增长的趋势能工程应用日益

10、增多，而且呈现成倍增长的趋势。n国标岩石能系统工程技术规范GB50366-2005n国土资源行业标准浅层地热能勘查评价技术规范岩石能的研究主要集中在三个方面：岩石能的研究主要集中在三个方面：浅层地热能换热能力的研究浅层地热能换热能力的研究岩石能系统的研究岩石能系统的研究岩石能部件的研究岩石能部件的研究岩石能系统辅助设计软件的研究。岩石能系统辅助设计软件的研究。表现在研究如何科学的管理系统，如何使系统的运行更加节能，怎样实现系统的冷热同供，并注意选用可再生能源(如太阳能、风能、生物能等)作为热泵系统的高位热源，从而减少传统能源的消耗并全面综合的使用系统等问题。机械的研究则表现在研究如何减少换热器

11、热阻，使用更高效的无污染的新型制冷剂，对压缩机性能的改善等问题。在开发新的岩石能的系统模型同时在模型中考虑更多的对系统有影响的因素。岩石能的研究发展趋势岩石能的研究发展趋势在不同的地质条件下地下耦合交换器的热传导性能的研究和对地下含水层特性的研究。地埋管式岩石能系统地埋管式岩石能系统美国的美国的Oklahoma(俄克拉何马俄克拉何马)州是美国岩石能应用最广泛的州是美国岩石能应用最广泛的地区，其州政府大楼是一座六层总面积约为地区，其州政府大楼是一座六层总面积约为40000m2的历史建筑。的历史建筑。最初此大楼由窗式空调提供冷量，最初此大楼由窗式空调提供冷量，由临近的蒸汽发电机提供热量。由临近的蒸

12、汽发电机提供热量。改造后，重新装配了岩石能系统，系统地下部分由改造后，重新装配了岩石能系统，系统地下部分由373个孔，深个孔，深77m的垂直孔组成，循环水由既有的蒸汽管道传送至布置在建筑的垂直孔组成，循环水由既有的蒸汽管道传送至布置在建筑物周围的物周围的325个热泵系统中，个热泵系统中，2台台91.94kW(125马力马力)的水泵带动的水泵带动8316Lmin(2200加仑加仑min)的水流循环于地下换热器与热泵主的水流循环于地下换热器与热泵主机系统之间。机系统之间。系统经测算在全生命周期内比传统空调系统节约系统经测算在全生命周期内比传统空调系统节约100万美元，而万美元，而且比传统中央空调系

13、统的效率提高且比传统中央空调系统的效率提高18。模拟计算此系统全年运行模拟计算此系统全年运行COP可达可达4.0，但实际运行的系统，但实际运行的系统COP为为4.74，其大部分原因为地下土壤温度并没有随着系统运行而降低，其大部分原因为地下土壤温度并没有随着系统运行而降低，始终保持较高温度。始终保持较高温度。国国外外工工程程案案例例地下水岩石能系统地下水岩石能系统美国的美国的GaitHouseHotel为目前世界最大地下水岩石能项目之为目前世界最大地下水岩石能项目之一，配置了总装机容量为一，配置了总装机容量为165299kW(4700冷吨冷吨)的的GSHP系统，系统，为为89000m的办公楼和的

14、办公楼和70000m的旅馆提供热量，运行的旅馆提供热量，运行15a无任何无任何问题。系统包括四个问题。系统包括四个396m(130英尺英尺)深的井，每个井以深的井，每个井以2646Lmin(700加仑加仑min)的流量从地下含水层中提取地下水，地下水进的流量从地下含水层中提取地下水，地下水进入蓄水池并在此通过板式换热器与建筑物闭式热泵循环系统内的水入蓄水池并在此通过板式换热器与建筑物闭式热泵循环系统内的水进行换热，换热后地下水流入进行换热，换热后地下水流入Ohio河。闭式循环系统中总循环水量河。闭式循环系统中总循环水量为为245700L(65000加仑加仑)，其中，其中94500L(25000

15、加仑加仑)为办公楼服务，为办公楼服务，剩余为旅馆提供冷、热量。剩余为旅馆提供冷、热量。经过计算，系统每年可减少排放经过计算，系统每年可减少排放817吨吨CO2、9.97吨吨SO2、2.49吨固体微粒。吨固体微粒。国国外外工工程程案案例例地表水岩石能系统地表水岩石能系统 北欧在海水热泵方面的应用比较领先，现在整个北北欧在海水热泵方面的应用比较领先，现在整个北欧有欧有180多台大型热泵在运行，其中瑞典和挪威已经多台大型热泵在运行，其中瑞典和挪威已经达到规模化应用的程度，瑞典自达到规模化应用的程度，瑞典自1995年至今建设了总年至今建设了总量约为量约为500MW的海水源热泵应用于城市和工业生产的海水

16、源热泵应用于城市和工业生产的区域供冷，冷源采用免费制冷。瑞典首都斯德哥尔的区域供冷，冷源采用免费制冷。瑞典首都斯德哥尔摩建设了总能力为摩建设了总能力为180MW的世界上最大的海水热泵的世界上最大的海水热泵站，用于区域供热，其供热量占城市中心网输送总量站，用于区域供热，其供热量占城市中心网输送总量的的60。国国外外工工程程案案例例VrtanRopsten世界最大的海水热泵供热站世界最大的海水热泵供热站技术数据技术数据单机供热能力单机供热能力30MW单机耗电量单机耗电量8MW蒸发温度蒸发温度/冷凝温度冷凝温度3C/+82C海水进海水进/出口温度出口温度+2.5/+0.5C供水温度供水温度/回水温度

17、回水温度+57C/+80C调节能力调节能力10100%斯德哥尔摩海水区域供热系统斯德哥尔摩海水区域供热系统1984年和年和1986年之间，一个年之间，一个具有制热量具有制热量180MW，世界上，世界上最大的基于海水的热泵在斯德最大的基于海水的热泵在斯德哥尔摩供热站安装。整个系统哥尔摩供热站安装。整个系统共有共有6台瑞士台瑞士AXIMA制冷公司制冷公司生产的整机离心热泵机组生产的整机离心热泵机组国国外外工工程程案案例例河北省晋州滨河花园东苑住宅小区河北省晋州滨河花园东苑住宅小区岩石能系统岩石能系统国国内内工工程程案案例例基本情况基本情况：n晋州市滨河花园东苑，建筑面积晋州市滨河花园东苑，建筑面积

18、45000平方米，平方米，有多层住宅有多层住宅12栋。该市第一个采用了先进的外栋。该市第一个采用了先进的外墙外保温系统，省内第一个采用了地埋管岩石墙外保温系统，省内第一个采用了地埋管岩石能地板辐射供暖系统的小区，成为石家庄市建能地板辐射供暖系统的小区，成为石家庄市建筑节能的典范。筑节能的典范。n设计热负荷设计热负荷36w/m2；总热负荷；总热负荷1800kwn垂直埋垂直埋u-型管量：型管量：60400m；孔深：；孔深：102mn地层：第四系粉砂质土；地下水位：地层：第四系粉砂质土；地下水位：12m国国内内工工程程案案例例工程特点：工程特点：n采用以垂直埋管土壤源热泵为冷热源的地采用以垂直埋管土

19、壤源热泵为冷热源的地板辐射水系统为建筑供热、供冷。供热空板辐射水系统为建筑供热、供冷。供热空调系统的安装功率不足调系统的安装功率不足10W/M2，大大低，大大低于传统的供热空调方式，也低于水源热泵于传统的供热空调方式，也低于水源热泵系统。系统。n运行费用低；运行费用低；0.089元元/天天平米平米n针对低温地板辐射采暖系统热惰性大的特针对低温地板辐射采暖系统热惰性大的特点，在普通热泵机组控制器的基础上专门点，在普通热泵机组控制器的基础上专门研制了系统控制装置大大降低运行费用研制了系统控制装置大大降低运行费用。国国内内工工程程案案例例系统设计运行费用为一个采暖季（当年系统设计运行费用为一个采暖季

20、（当年11月月15日至次年日至次年3月月14日）每平方米不大于日）每平方米不大于10元，实际运行费用为元，实际运行费用为8.89元元。折折标标用用电电量量=234890120/122=231039 KWh单单位采暖面位采暖面积积用用电电量量=231039/13000=17.77 KWh/M2单单位采暖面位采暖面积费积费用用=17.770.5=8.89元元/M2实际费实际费用用远远远远小于石家庄市取暖收小于石家庄市取暖收费标费标准（准（18.4元元/M2）运行费用分析运行费用分析时间时间A相相电电度度表表B相相电电度度表表C相相电电度表度表小小计计11月月14日日13:15时时0.20.20.2

21、0.63月月16日日11:45时时770.3802.9776.32349.5实际实际用用电电2348.9100=234890 KWh2348.9国国内内工工程程案案例例夏季运行记录曲线夏季运行记录曲线国国内内工工程程案案例例武汉市清江花园小区武汉市清江花园小区n用户档案：用户档案：n工程用途：住宅工程用途：住宅n工程范围：中央空调设计、安装工程范围：中央空调设计、安装n空调面积：空调面积：38000m2n安装时间：安装时间：2003年年3月月2004年年5月月n使用时间：使用时间：2004年年6月至今月至今n技术难点：技术难点：n国内首创国内首创在车库底下埋管在车库底下埋管n获奖：建设部获奖：

22、建设部2003年科学技术项目年科学技术项目计划计划技术开发项目技术开发项目n使用效果：节能效果明显，运行费使用效果：节能效果明显，运行费用仅为常规中央空调用仅为常规中央空调1/2超低能耗建筑节能技术南京朗诗朗诗国际街区位于南京朗诗国际街区位于南京河西中央商务区，总建河西中央商务区，总建筑面积筑面积30万万m2。整栋。整栋楼盘采用了十大建筑技楼盘采用了十大建筑技术，是目前代表国内最术，是目前代表国内最先进建筑节能科技的大先进建筑节能科技的大型住宅小区。型住宅小区。朗诗朗诗国际街区项目倡导国际街区项目倡导节能、舒适节能、舒适的居住观念和生活的居住观念和生活方式，以方式，以“低能耗供能系统低能耗供能

23、系统”为建设原则和理念，整合当为建设原则和理念，整合当今领先的建筑科技，营造今领先的建筑科技，营造“恒温、恒湿恒温、恒湿”的高品质生活空的高品质生活空间。间。2006 2006年底，朗诗年底，朗诗国际街区国际街区B1B1区区6.86.8万平米精装修住宅万平米精装修住宅已成功交付，系统运行、节能情况良好，获得了入住客户已成功交付，系统运行、节能情况良好，获得了入住客户的认可及一致好评，吸引了大量行业内人士及各方政府、的认可及一致好评，吸引了大量行业内人士及各方政府、各地专家前来参观、学习。各地专家前来参观、学习。从实际使用情况来看，该小区采用的技术系统满足且从实际使用情况来看，该小区采用的技术系

24、统满足且高于国家对住宅的节能要求，综合节能效果达到高于国家对住宅的节能要求，综合节能效果达到8080。该。该系统完全适用于夏热冬冷地区的气候特征，属于成熟、适系统完全适用于夏热冬冷地区的气候特征，属于成熟、适用的集成应用型技术。用的集成应用型技术。地埋管换热器设计地埋管换热器设计工程采用了混凝土工程采用了混凝土管桩埋管垂直埋管管桩埋管垂直埋管的联合换热形式。采的联合换热形式。采用了用了U型或型或W型桩基型桩基+U型垂直埋管的联合型垂直埋管的联合换热换热形式。共设计桩形式。共设计桩孔环路为孔环路为885个，长个，长度均由桩基的形状和度均由桩基的形状和深度决定；在其它空深度决定；在其它空地设计单地

25、设计单U型垂直埋型垂直埋管管302个，间距个，间距5米，米，钻孔深度钻孔深度60米。米。辐射顶棚系统辐射顶棚系统辐射顶棚系统主要用于承担辐射顶棚系统主要用于承担室内显热负荷。冬季供回水温室内显热负荷。冬季供回水温度为度为28-2628-26。室温。室温2222。夏。夏季供回水温度为季供回水温度为18-2018-20。室。室温温2626。水管加热或降低混凝。水管加热或降低混凝土楼板，再通过楼板以辐射方土楼板，再通过楼板以辐射方式进行传热。式进行传热。夏季室外温度及机房用电量浙江省浅层地热资源利用的条件浙江省浅层地热资源利用的条件n水资源相对丰富水资源相对丰富（年平均总资源量为（年平均总资源量为9

26、55108m3），），地表水系发达；地表水系发达；地下水含水层类型齐全；地下水含水层类型齐全；n火山岩、侵入岩广泛发育。出露面积火山岩、侵入岩广泛发育。出露面积48680.65km2，占全省陆域面积的，占全省陆域面积的59.4。n 海岸线长；海岸线长；6400余余km。浙江省浅层地热资源的资源量估算浙江省浅层地热资源的资源量估算全省可利用的浅层地热能资源计算依据：全省可利用的浅层地热能资源计算依据：n地表水资源量：地表水资源量：751.04108m3/an地下水资源量：地下水资源量：204.36108m3/an城市中水排放量：城市中水排放量：40.78108m3/an浅层土壤岩石出露面积：浅层

27、土壤岩石出露面积：48680.65km2；取大地平均热流值：取大地平均热流值：120mW/m2；浅层地热能可利用系数：浅层地热能可利用系数：0.82.类类型型计计算量算量评评价方法价方法资资源量源量 108kw/a地表水地表水751.04108m3D=mcT 2.781042.632地下水地下水204.36108m31.432城市中水城市中水40.78108m30.286耦合地源耦合地源（岩石）（岩石）48680.65km3Qh=aqM 10-6 9.580总计总计13.618108 kw/a折合使用面折合使用面积积2.16108m2浅层地热能资源量计算成果表浅层地热能资源量计算成果表全省陆地

28、可利用的浅层地热资源量：全省陆地可利用的浅层地热资源量：13.62108kw/a；折合标煤折合标煤167.4104t/a折合成可供建筑供暖、制冷的面积折合成可供建筑供暖、制冷的面积2.16108m2（未考虑海水低温热能）未考虑海水低温热能）结论结论世界能源协会世界能源协会(WorldEnergyConference)国际制国际制冷学冷学会会(InternationalInstituteofefrigeration)等国等国际著名组织及从事热泵的研究者都普遍认为际著名组织及从事热泵的研究者都普遍认为：岩石能岩石能在目前和将来都是极具前途的节能装置和系统，是在目前和将来都是极具前途的节能装置和系统

29、，是国际空调和制冷行业前沿课题之一，也是浅层地国际空调和制冷行业前沿课题之一，也是浅层地热热能利用能利用的重要形式。的重要形式。随着改革开放以来我国经济的发展和人民生活水平的提高，随着改革开放以来我国经济的发展和人民生活水平的提高，空调和供热已成为普通百姓的需求，并逐渐向农村和南方空调和供热已成为普通百姓的需求，并逐渐向农村和南方扩展，市场前景很好。通过政府部门、科研机构和工程技扩展，市场前景很好。通过政府部门、科研机构和工程技术人员的共同努力，借鉴国外的成功经验，我国的岩石能术人员的共同努力，借鉴国外的成功经验，我国的岩石能应用将得到较快的推广和发展。应用将得到较快的推广和发展。请各位专家、领导指正！请各位专家、领导指正！谢谢谢谢浙江省地质学会浙江省地质学会