太阳能-地源热泵蓄能系统的初步研究

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1、山东建筑大学硕士学位论文第l章绪论1．1课题研究的背景节能是一项长期的战略任务，也是当前的紧迫任务。节能工作要全面贯彻科学发展观，落实节约资源基本国策，以提高能源利用效率为核心，以转变经济增长方式、调整经济结构、加快技术进步为根本，强化全社会的节能意识，建立严格的管理制度，实行有效的激励政策，逐步形成具有中国特色的节能长效机制和管理体制。坚持开发与节约并举，节约优先的方针，通过调整产业结构、产品结构和能源消费结构，用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业，促进产业结构优化升级，淘汰落后技术和设备，提高产

2、业的整体技术装备水平和能源利用效率。坚持节能与发展互相促进，把节能作为转变经济增长方式的主攻方向，从根本上改变高耗能、高污染的粗放型经济增长方式；坚持发挥市场机制作用与政府宏观调控相结合，努力营造有利于节能的体制环境、政策环境和市场环境；坚持源头控制与存量挖潜、依法管理与政策鼓励、突出重点与全面推进相厶士厶；日口O“十一五”期间，我国要实现节能2．4亿吨标准煤的节能目标，其中建筑节能工程实现节能1．1亿吨标准煤，这是一个艰巨的任务，而可再生能源在建筑中规模化应用将提供客观的贡献度【l】。在建设部出台的《

3、建筑部关于贯彻<国务院关于加强节能工作的决定>的实施意见》中明确指出：太阳能、浅层地热能等可再生能源应用面积占新建建筑面积比例达25％以上。在《建设部、财务部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》中也指出，预计到“十一五”期末，太阳能、浅层地能应用面积占新建建筑面积比例为25％以上，到2020年，太阳能、浅层地能应用面积占新建建筑面积比例为50％以上。而由国内专家指出，通过热泵技术如能解决四分之一城镇建筑的供暖，将大大缓解目前供暖与能源消耗、供暖与环境保护建的矛盾，电力负荷冬季于夏季的矛盾，实现高效

4、的电驱动供暖。因此，大规模使用低品位可再生能源为建筑提供供暖空调用能，使具有十分重要战略意义的举措。随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25％'--30％。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。一方面，矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量S02、NOx等有害气体，C02等温室效应气体以及粉尘等。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点【21。我国的供热已经历了由一家山东建筑大学硕

5、士学位论文一户的小煤炉到燃煤锅炉的转变，现在又进一步禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房，体现了政府对保护大气环境的高度重视。因此，除了集中供热的型式以外，急需发展其他的替代供热方式。热泵就是能有效节省能源，减少大气污染和C02排放的供热和空调新技术。另外，采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。通常我们通过直接燃烧矿物燃料(煤、石油、天然气)产生热量，并通过若干个传热环节最终为建筑供热。在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下，一次能源利用率(即为建筑物供热的热量与燃料发热量之比)最高可为100％。但

6、是，燃烧矿物燃料通常可产生1500"-"1800℃的高温，是高品位的热能，而建筑供热最终需要的是20～25℃的低品位的热能；直接燃烧矿物燃料为建筑供热意味着大量可用能的损失【3】。如果先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用电能驱动热泵从周围环境中吸收低品位的热能，适当提高温度再向建筑供热，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供热的一次能源消耗。供热用热泵的性能系数，即供热量与消耗的电能之比，现在可达到3"-'4；火力发电站的效率可达35％"58％(高值为燃气联合循环电站)。采用燃料发电再用

7、热泵供热的方式，在现有先进技术条件下一次能源利用率可以达到200％以上【4】。另一方面，矿物燃料煤、石油、天然气都是不可再生的，随着这些不可再生能源的逐渐开采，必然出现全球性的能源危机。因此，走可持续发展的道路已成为全球性的重要策略。所有这些都限制了传统空调的发展。在建筑空调行业，这体现在人们积极地寻找另外一种再生的、洁净的能源，以代替燃煤锅炉、燃油锅炉及燃气锅炉。进入新世纪，在生产力高速发展的条件下，人们越来越认识到地球上的资源和能源日益匮乏。我国能源短缺是一个不争的事实，与此同时，我国又存在能源利用

8、率低的矛盾。据统计，我国总的能源利用率约为30％，这仅相当于发达国家50年代的水平。我国建筑耗能约占总耗能的25％，其中供热采暖能耗约占一半。能源短缺导致中国的能源价格越来越接近发达国家的水平。我国要在能源每年增长率仅为3％～5％的条件下满足国民经济持续每年增长8％～9％，就必须重视节能技术和节能产品的开发利用，这决定了我国必须在供冷和取暖这一耗能大项上有所改进【5】。就地源热泵技术而言，由于热泵仅仅用来传输热量，而不是产生热量，所需要的热