引言
住宅能耗是全球能源消耗的重要组成部分。提升住宅能源效率至关重要,这不仅可以节约能源和资金,还能提高住户的舒适度。本文将探讨住宅能源效率低下的原因,并提出改善方案,帮助打造舒适节能的住所。
住宅能源效率低下的原因
1. 建筑设计不合理保温材料不足或安装不当,导致热量流失。门窗密封不严,空气渗漏,增加供暖或制冷负担。房屋朝向不当,无法充分利用自然光和热能。2. 设备老旧或效率低下老旧的空调、暖气、冰箱等电器耗能高。缺乏节能功能,例如可编程恒温器或高能效电器。3. 习惯因素过度供暖或制冷,造成能源浪费。不随手关灯、拔插头,导致待机能耗高。4. 缺乏意识和知识住户缺乏能源效率知识,无法采取有效措施。房屋业主或租户不重视能源消耗问题。
改善住宅能源效率的方案
1. 建筑节能改造
加装或更换保温材料,减少热量流失。更换密封性能好的门窗,防止空气渗漏。优化房屋朝向,充分利用自然光和热能。
2. 设备节能升级
更换高能效空调、暖气、冰箱等电器。安装节能功能,例如可编程恒温器,定时开关。定期对设备进行维护和保养,提高效率。
3. 改变生活习惯
根据需要调节室内温度,避免过度供暖或制冷。随手关灯、拔插头,减少待机能耗。使用节能电器,例如节能灯泡、节水马桶。
4. 提高能源效率意识
通过宣传教育,提高住户对能源效率重要性的认识。提供能源使用数据的监测和反馈,帮助住户了解自己的能耗。鼓励节能竞赛或奖励措施,营造节能氛围。
住宅能源效率的益处
节约能源和资金:提高能源效率可显著降低用电量和用水量,从而节省能源和资金。提高住户舒适度:室内温度适宜、空气质量良好,为住户提供舒适的生活环境。减少碳排放:降低能耗有助于减少温室气体排放,保护环境。提高房产价值:节能高效的住所更受买家追捧,有助于提高房产价值。
结语
住宅能源效率的提升是一项长期的工程,需要住户、房东、政府等各方共同参与。通过采取建筑节能改造、设备节能升级、改变生活习惯和提高能源效率意识等措施,我们可以打造舒适节能的住所,为可持续发展的未来做出贡献。
地热热泵——适合于任何地方的地热能源:当前世界发展状况
(英)、(美)、(德)、(瑞士)、öm(瑞典)
徐巍(译)郑克棪(校)
摘要:1995年在意大利佛罗伦萨举行的世界地热大会上,一篇论文引起了世界地热界对地热热泵增长状况的广泛关注。
随着降低建筑能耗压力的增加,以及减少建筑物二氧化碳排放指标的提高,安装地热热泵的趋势正在逐渐兴起。
应用地热热泵的国家数量也不断上升,其中一些国家并没有传统意义上的地热资源,但现在他们有了生气勃勃的地热热泵项目。
另外,还有一些国家正在探索其应用潜力。
从小的家庭安装到大功率的系统安装,各种型号的地热热泵都在增加。
这篇文章主要对近10年这些高效率、长寿命、低污染的可再生能源系统的发展和安装进行评价。
1 介绍
地热热泵是世界上发展最快的可再生能源利用技术之一,在过去的10年里,大约30个国家平均增长速率达到10%。
它主要的优点是可以利用平常的地温或地下水的温度(5~30℃)就可以运行,而这些资源全世界各个国家都可以获得。
在1995年的佛罗伦萨世界地热大会上,人们尝试着总结了当时的这项技术状况和发展水平,到2005年,地热热泵已经进一步提升为新能源和可替代能源的重要角色。
它们尤其已经被作为一种高效的可再生供热装置,而且更重要的是它们在减少二氧化碳方面得到认可。
来自加拿大的一篇文章中提到:“当前在市场上不可能有任何其他的单项技术比地热热泵在减少温室气体排放和导致全球变暖效应方面的潜力更大。
”这句话同当前流行的一种认识相一致:热泵作为供热装置可以减少全球6%以上的二氧化碳排放量,它是目前市场上可获得的减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。
这样的说法正好适合当前提倡的把更多的注意转移到可再生热能的利用上来,就像现在提倡可再生电能一样。
2005年9个欧洲组织和贸易协会共同提倡采用可再生能源进行供热和制冷的行动。
三个主要的技术被提到:生物能、太阳能和地热能。
过去10年已经进行的工作,说明正确设计的热泵系统,无论是对单孔安装还是多孔安装,都可以确保从地下汲取的热能是真正可再生和永久可持续的。
最近,世界能源组织公布了多种可再生技术的生命周期分析,对于加热技术,地热热泵的生命期二氧化碳排放量是第二低,仅次于木屑。
在这篇文章里,我们简短介绍了地热热泵技术,提出当前流行的一些综合信息。
读者会发现2005年世界地热大会论文集第14章收集了比以前大会论文集更多的关于地热热泵的论文,反映了它在世界范围内的快速增长。
尽管地热热泵有比较高的应用潜力,但在一个国家或地区的优势条件取决于当地的经济生存能力、应用能力和增长率。
我们介绍了几个不同地理区域和国家的发展情况。
一些地区已经安装了很多的地热热泵,而且显示了不断增长的趋势,有些地区才刚刚开始。
开发利用较好的国家有美国、北欧、瑞士、德国,尤其是瑞典。
刚开始开发利用的国家包括英国和挪威。
其他有大量装机的国家还有加拿大和奥地利,法国、荷兰也显示了比较快的增长速度。
中国、日本、俄罗斯、英国、挪威、丹麦、爱尔兰、澳大利亚、波兰、罗马尼亚、土耳其、韩国、意大利、阿根廷、智利、伊朗等国开始意识到地热热泵技术。
论文集第一部分里许多国家介绍了他们的开发利用状况。
2 装机
尽管许多国家都开始对热泵产生兴趣,但热泵的增长主要还是发生在美国和欧洲。
据不完全统计,目前全世界范围内的装机容量可能接近MWt,年均利用的能量大约TJ(GWh)。
实际安装的机组数量大约个。
表1列举了地热热泵利用率最高的几个国家。
表1 利用地热热泵领先的国家
3 地热热泵系统
热泵系统利用相对不变的地下温度来为家庭、学校、政府和公共建筑供热、制冷和提供生活热水。
输入少量的电能驱动压缩机后,可以产生相当于输入能量4倍的能量。
这样的机器使热能从低温区流向高温区,实际上是一台能倒流的制冷机。
“泵”说明已经做功,温差称为“抬升”,抬升越大,输入的能量越多。
该项技术并不是一项新技术,1852年Lord Kelvin提出了这个概念,20世纪40年代Rober Webber修改成地热热泵,60、70年代获得商业推广。
图1是典型的水-气型热泵系统。
这样的热泵在北美应用很广泛,但在北欧家庭供暖市场主要利用水-水热泵。
热泵有两种基本的配置:土壤偶极系统(闭路系统)和地下水系统(开路系统),地下系统可以水平或垂直安装,取用井水或湖水。
系统的选择依赖安装地点的土壤和岩石类型,能否经济施工水井或现场已有水井,还需场地条件。
图2是这些系统的示意图。
如前面的水-气型热泵所示,对于热水加热系统,家用热水交换器可以在夏天利用回灌的热量,冬天利用输出的热量来加热生活用水,水-水型热泵一般只能通过转换供热模式到生活热水模式,将输出温度提高到最大来加热生活热水。
图1a 制冷循环中的水-气型地热热泵
图1b 供暖循环中的水-气型地热热泵
图2a 密闭环路热泵系统
图2b 开放环路热泵系统
在土壤偶极系统里,一条封闭的管路被水平的或者垂直的埋在地下,防冻液通过塑料管循环,或者在冬天从地下获得热量,或者在夏天将热量灌入地下。
开放环路系统利用地下水或湖水直接通过热交换器后灌入另一眼井(或者河渠、湖里,或者直接用于灌溉),主要按照当地法规执行。
其他种类的热泵系统正在兴起,如竖井和本次大会上提到的一种新类型。
这些系统效率很高,但大多需要更加精细的水文地质信息和比闭路系统更加专业的设计。
热泵机组的效率在供暖模式通过运行系数COP来表示,在制冷模式下用能量效率比(EER)来表示,它是输出能量与输入能量(电能)之比,目前的设备基本在3和6之间变化。
这样COP为4意味着输入每个单位的电能可以产生4个单位的热能。
经过对比,空气源热泵的COP大约为2,取决于高峰供暖和制冷需要的备用电能。
在欧洲,这个比率有时候作为“季节性运行参数”,即供暖季和制冷季的平均COP,同时要考虑系统特性。
4 地热热泵的可再生讨论
随着热泵装机的稳定增加,使人认识到它们对可再生能源利用的贡献。
这只是部分的认识,因为它们只涉及了供暖和制冷的表面,所以没有可再生电能的考虑。
然而,这里面有两个其他的因素——一个是关于地下能源的可持续问题,一个是基于空气源热泵的问题,在能量输出时没有纯能量的增加,所以它们仅仅是一种能量效率技术。
20世纪50、60年代,当空气源热泵风靡的时候,在城市里的化石燃料电厂发电的效率接近30%。
当时空气源热泵的COP一般在1.5~2.5之间变化。
表2显示了在建筑物里能量释放的情况,60%的能量来自于空气,而用来发电的原生能量只有75%作为有用的热能得到利用。
这样,从空气中提取的可再生能量已经高效地释放了热能,但没有剩余能量。
表2的第二列是当前的数据。
新型的组合或联合循环发电厂发电效率已超过40%。
土壤源热泵的SPF已超过3.5。
这导致了140%的效率,其中最终能量的71%来自地下。
更重要的是,超过40%的剩余量已高于发电消耗的原始能量。
表2 能量和效率对比表
水源热泵和新型发电效率的联合才构成剩余可再生能源的释放。
如果从一开始就用可再生能源发电,则所有传递的能量就都是可再生的。
为了释放可再生的能量最多,建议应该尽快使可再生电能变得经济,并与地源热泵结合起来。
能量讨论可能是有争议的,但二氧化碳排放量的减少却很容易证实。
举个例子,当前英国电网和地热热泵联合供暖相对于传统的化石燃料供暖技术可以减少50%的二氧化碳排放量。
这归功于当前英国电网的联合。
由于目前发电所排放的二氧化碳在减少,所以通过利用地热热泵而排放的二氧化碳会更少。
随着利用可再生能源发电,建筑供暖将不再需要排放二氧化碳。
如果要计算一下世界范围内可节约的石油当量和当前地热热泵装机容量所能减少的二氧化碳排放量,则需要有几个假设条件。
如果每年地热能被利用TJ(7800GWh),将此量与30%效率的燃油发电相比,则会节约15.4百万桶石油,或者2.3百万吨石油当量,减少700万吨二氧化碳的排放量。
如果我们假想每年同样长时间的制冷,则这个数字会翻倍。
5 美国的经验
在美国,大多数系统都是根据高峰制冷负荷设计的,它高于供暖负荷(主要是北方地区),这样,估计平均每年有1000个小时满负荷供暖。
在欧洲,绝大多数系统是根据供暖负荷设计的,所以经常据基础荷载设计,另加化石燃料调峰。
结果,欧洲的系统每年可以满负荷运行2000到6000个小时,平均每年2300个小时。
尽管制冷模式将热量灌入地下,它不是地热,但它仍然节省能量,有利于清洁环境。
在美国,地热热泵装机容量能稳定在12%,大多数安装在中西部地区和从北达科他州到佛罗里达州的东部地区。
目前,每年接近安装个热泵机组,其中46%是垂直闭路循环系统,38%是水平闭路循环系统,15%是开路系统。
超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷,尤其在得克萨斯州。
应该注意到这一点,热泵按照吨(1吨冰产生的制冷量)来分等级,这个吨相当于Btu/hr或3.51kW(Kavanaugh和Rafferty,1997)。
一个典型的家庭需要的热泵机组应该是3吨或者是105kW的装机容量。
美国装机容量最大的热泵是在肯塔基州路易斯维尔市的一个宾馆。通过热泵为600个宾馆房间、100个公寓和m
的办公区(整个宾馆m
)提供冷热空调服务。热泵利用出水量177l/s、出水温度14℃的4口水井,提供15.8MW的冷负荷和196MW的热负荷。消耗的能量是没有热泵系统附近相似建筑的53%,每月节约美元。
6 欧洲的状况
地热热泵实际上可在任何地方既供热又制冷,可以满足任何的需求,具有很大的灵活性。
在西欧和中欧,直接利用地热能对众多客户进行区域供暖受限于区域的地质条件。
在这种情况下,通过分散的热泵系统采集到处都有的浅层地热是一个明智的选择。
相应的,在欧洲各个国家,热泵正在快速增长和发展起来。
热泵系统的市场正在蔓延,从事该项工作的商业公司也在增长,他们的产品已经进入“黄页”。
欧洲超过20年对热泵的研究开发为该项技术的可持续性建立了一个完善的概念,还解决了噪音问题,制定了安装标准。
图3是一个典型的井下热交换器型热泵(BHE)。
这个系统每输出1kWh的热或冷需要0.22~0.35kWh的电能,它比季节性利用大气做热源的空气源热泵少需要30%~50%的能量。
图3 中欧家庭中BHE热泵系统的典型应用,典型的BHE长度大于100m
根据欧洲许多国家的天气条件来看,目前大多数的需求是供暖,空调很少需要。
所以热泵通常只是用于供暖模式。
然而随着大型商业利用数量的增加,制冷的需要以及这项技术推广到南欧,将来供暖和制冷双重功效就会越来越重要。
在欧洲统计热泵安装的可靠数量是相当困难的,尤其是个人的利用。
图4是欧洲主要利用热泵的几个国家安装热泵的数量。
2001年瑞典大幅增加的热泵主要是空气源热泵,然而瑞典在欧洲也是安装地热热泵最多的国家(见表1)。
总的情况,除了瑞典和瑞士,地热热泵的市场扩展在整个欧洲还不太大。
7 德国的经验
1996年之后,根据热泵的销售统计,德国各种热源的热泵销售情况各不相同(图5)。
在经过1991年销售量小于2000台的低迷后,热泵的销售量呈现稳定的增长。
地热热泵的份额从80年代少于30%上升到1996年的78%,2002年达到82%。
而且从2001年到2002年,当德国的房地产由于经济萧条正在缩水的时候,地热热泵的销售量仍然有所增长。
将来它在市场上仍然有增长的机会,因为有较好技术前景做保证。
图4 一些欧洲国家热泵机组的安装数量对比图
图5 每年德国热泵的销售数量对比图
德国地热热泵在住宅利用的数量是巨大的,许多小型系统安装在独立的房子里,而较大系统用于一些需要供暖和制冷的办公楼等商业区域。
德国的大部分地区夏季的湿度允许制冷不带除湿,例如冷却顶棚。
热泵系统就很适合直接利用地下的冷能,不需要冷却器,它们显示了非常高的制冷效率,COP能达到20以上。
第一个利用井下热交换器和直接制冷的系统在1987年安装的,同时该项技术成为一个标准设计选择。
一些最新的德国地热热泵的例子Sanner和Kohlsch有文章介绍。
在德国,地热热泵已经走过了研究、开发和开发现状阶段,当前的重点是选型和质量安全性。
像技术准则VDI4640、合同规范以及质量认证等工作正开始被强制执行来保护工业和消费者,避免质量不合格和地热热泵系统无法长期运行等问题。
8 瑞士地热热泵的繁荣
地热热泵系统在瑞士已经以每年15%的速度快速增长。
目前,有超过台热泵系统在运行。
来自地下有三种热能供应系统:浅层水平管(占所有安装热泵的比例小于5%)、井下换热器系统(100~400m深,占65%)、地下水水源热泵(占30%)。
仅仅在2002年,就施工钻孔m,并安装了井下换热器系统。
地热热泵系统非常适于开发到处都有的浅层地热资源。
热泵系统长期运行的可靠性现在已经通过理论和实践研究以及通过在几个供暖季的测试得到证明。
季节运行因素已大于3.5。
各种测试和模型模拟证明这种系统可以持续性的吸取热量。
长期运行的可靠性保证了系统可以无故障应用。
热泵系统所配备井下换热器的合理尺寸也有利于广泛的应用和选择。
实际上,热泵系统的安装在1980年从零开始,经过快速发展,现在是瑞士地热直接利用里最大的部分。
地热热泵系统的安装自从20世纪70年代末期开始认识以来发展很快,这种印象深刻的增长可见图6和图7。
图6 1980~2001年瑞士地热热泵安装的发展趋势图
图7 1980~2001年瑞士井下换热装置和地下水的地热热泵系统装机容量发展趋势图
每年的增长非常显著:新安装系统的数量以每年大于10%的速度增长。
小型系统(<20kW)显示了最高的增长速度(大于15%,见图1)。
2001年地热热泵系统的装机容量是440MWt,产生的能量为660GWh。
2002年施工了大量的钻孔(几千个),并安装了双U型管的井下热交换器。
井下换热器的平均深度大约150~200m;超过300m深度的钻孔也越来越多。
平均每米的造价是45美元左右,包括钻井、下入U型管和回填。
2002年,井下换热器的进尺达到m。
热泵快速进入瑞士市场的原因
热泵系统在瑞士市场上快速发展的原因主要是那里除了这种到处都有的地热以外,在地壳浅层没有其他地热能资源。
另外,也有许多其他的原因,包括技术上的、环境上的以及经济上的原因。
技术原因
大多数人口居住的瑞士高原合适的天气条件:大气温度在0℃附近,冬天日照很少,
地下浅层温度在10~12℃之间,长供暖期。
恒定的地下温度通过正确选型尺寸,可以提供热泵最好的季节运行因素和长期使用寿命。
地热热泵以分散方式进行安装,适合于独立用户需要,避免了如同区域供暖系统的昂贵的热分配。
安装位置在建筑物附近(或建筑物地下),相对自由,在建筑物内对空间的要求也不高。
至少对小型系统来说,不需要进行回灌,因为在系统闲置期(夏天)地下的热能可以自动恢复。
环境原因
没有交通运输、储藏和运行的危险(与石油相比);
没有地下水污染的危险(与石油相比);
系统运行可以减少温室气体二氧化碳的排放。
经济原因
环境友好的地源热泵安装成本比得上传统(燃油)系统的安装(赖贝奇,2001);
比较低的运行成本(与利用化石燃料供暖进行比较,不需购买石油或天然气,和燃烧器控制);
对环境友好的热泵,当地给予对用电费用优惠。
二氧化碳的排放税预计要实施。
进一步快速推广地热热泵的刺激因素是公用事业的“能量合同”。
它暗示了利用热泵的公司以自己的成本设计、安装、运行和维护地热热泵,同时以合同价格卖热能或冷能给合适的用户。
尽管绝大多数地热热泵是为单独住宅供暖(生活热水),但一些新的利用方式正在出现(包括各种井下换热器系统,联合太阳能进行热量采集和储存、地热供暖和制冷,“能量堆”)。对于每2km
一台机组,它们的地区密度是世界上最高的。这保证了瑞士在地热直接利用方面是有优势的(在世界上前五个国家中人均装机容量)。相信瑞士的地热热泵在相当长的一段时间内会兴盛下去。
9 英国的地热热泵
在英国,路特·开尔文努力发展了热泵理论,但利用热泵进行供暖却进展缓慢。
第一个安装地热热泵的记载要追溯到1976年夏天。
小型闭路系统的先锋设置是在90年代初期苏格兰的住宅进行安装的。
英国花了很长时间发现为什么到目前为止在英国该项技术要落后于北美和北欧。
首要的原因是相对温暖的天气、房屋材料的保温性较差、缺少适合的热泵机组和与天然气庞大管网的竞争。
在20世纪90年代中期,通过吸取加拿大、美国和北欧地区利用热泵的经验教训,英国的地热热泵开始缓慢发展。
他们利用很长时间确定合理的技术来适用于本国的住宅材料,以及克服英国特有的各种问题。
另外的一个难题就是英国的地质条件复杂。
过去的两年时间里,热泵已经被公认在几个英国政策里扮演着重要的角色,例如供热保障程序、可再生能源以及能源效率目标。
在英国,很少人知道其实热泵系统比起传统的那些系统可以大量减少二氧化碳的排放。
利用英国电网的地热热泵系统将会立刻减少40%~60%的二氧化碳排放量。
随着英国电网在将来几年变得越来越清洁,长寿热泵的排放量也会进一步下降。
建筑师和发展商发现新的建筑评价标准正开始考虑二氧化碳这个新参数。
从非常小的起步,目前地热热泵系统已经出现在整个英国,从苏格兰到Cornwall。
私人建筑家、房地产商和建筑协会现都成为这些系统的消费者。
室内安装热泵系统一般在25kW到2.5kW之间,主要选择各种水对水和水对空气的热泵,安装在几种不同地质条件的地区。
最近宣称有拨款计划(清洁天空项目)会帮助建立该项技术的部门鉴定,会建立可信的安装队伍、技术标准以及适用于英国室内的热泵。
随着去年英国主要的用户发起了热泵安装发展到1000家的活动,希望对于该项技术的兴趣能够快速增长,同时希望在将来几年能够大量涌现出室内地热热泵安装的成功案例。
另一个利用地热热泵的重要领域就是供暖和制冷都需要的商业和公共建筑。
2002年国际能源协会热泵中心安排了首批国家级研究,对热泵可能减少二氧化碳的排放量进行研究(IEA,2002)。
其中第一个就是在英国展开的,研究结论是热泵系统应用于办公室和小商店效果最好。
第一个不在室内安装的热泵仅25kW,是在Scilly的Isles的健康中心。
这个系统在接下来的2000年到今天得到迅速发展,设备尺寸和型号目前已经达到300kW。
热泵的利用已经发展到学校、单层或者多层的办公楼和展览中心。
显著的一个例子就是Derbyshire的国家森林展览中心、Chesterfield、Nottingham、Croydon地区的办公楼以及Cornwall的Tolvaddon能源公园。
一个大型的系统已经在Peterborough地区的新宜家销售中心进行安装。
这些系统的安装采用了各种各样的类型,有简单利用地板供暖的,反循环热泵供暖和制冷的,也有复杂的整合机组同时进行供暖和制冷的。
单独的或者是混合的配置都已经被采用,包括利用大型地下水平循环和其他相互联系的钻孔网。
10 瑞典的地热热泵
20世纪80年代初期,地热热泵在瑞典开始盛行。
到1985年,已有台热泵机组被安装。
随后较低的能源价格和技术质量问题使热泵市场萎缩,在接下来的10年里,平均每年安装2000个热泵机组。
1995年,由于瑞典政府的支持和补贴,公众对地热热泵的兴趣开始增强。
根据占住宅销售市场约90%的瑞典热泵机构(SVEP)统计的销售数据显示,2001年和2002年大约有个热泵机组被安装(见图8)。
因此,安装的机组数量估计达到台。
目前,热泵是瑞典小型住宅区最流行的采用液体循环的供暖方式,由于当前的油价,它替代了烧油;由于电费高昂,它又替代了电;由于方便而替代了木炭火炉。
直接利用电加热的发展速度已相当减慢。
除了住宅方面,还有一些大型的系统安装(包括闭路和开路循环)用于区域供暖网。
所有热泵机组平均输出的热能估计大约10kW。
瑞典地热热泵的安装通常建议占标称负荷的60%,即每年大约3500~4000个小时满负荷运行。
整合在热泵里的电加热器提供剩余的负荷,有将热泵负荷增加到80%~90%的趋势。
大约80%的热泵采用的是垂直类型(钻孔类型)。
在住宅里,钻孔的平均深度大约125m,水平类型平均循环长度大约350m。
开式、充满地下水的单U型管(树脂管,直径40mm,压力正常6.3bar)几乎用于所有的热泵安装。
当热量需要被回灌入地下时,双U型管有时候被采用。
热反应测试已经显示自然对流在充满地下水的钻孔中比填满砂(砾石)的钻孔热交换更强烈。
地源热泵的盛行已经使人们逐渐关注相邻钻孔之间长期热影响的问题。
图8 每年瑞典热泵销售数量对比图
用于客户住所的大型系统正在变得越来越流行。
用来制冷的垂直式安装正在占据市场,但在住宅方面仍然没有引起人们的兴趣。
在商业和工业上制冷的需求为地热热泵打开了一个崭新的市场。
热泵技术上的发展有由涡轮式压缩机逐渐代替活塞式压缩机的趋势,它的优点是运行平稳、设计简洁。
另外人们对各种容量控制也产生了兴趣,例如在同一个机组里分别安装一个小型压缩机和一个大型压缩机,夏天,生活热水可以通过小型压缩机来供给。
绝大多数进口的热泵利用的工质是R410A。
瑞典生产商仍然利用的是R407C,但有向R410A转变的趋势,还有的对丙烷也感兴趣。
目前正在研究利用极少量的工质来组建热泵。
一些生产商通过利用废气和土壤作为热源的热泵抢占市场。
废气可以被用来预加热从钻孔开采出来的热运移流体,或者热泵闲置时灌入地下。
在大型钻孔型热泵系统里,为了确保系统长期运行,不得不考虑地下热能的平衡。
如果主要是满足热负荷,则在夏天必须向地下回灌热能。
自然界的可再生能源,如室外空气、地表水和太阳能都应该被考虑。
在Nasby公园,在建筑物下面安装了一套系统,施工了48个200m深的钻孔,利用400kW的一个热泵基本提供热负荷,每年运行6000个小时。
夏天,从附近的湖引来的地表温水(15~20℃)通过钻孔灌入地下。
11 挪威的例子
在奥斯陆的Nydalen,180个基岩井将会是给一个接近20万m
的建筑进行供热和制冷的关键。这是欧洲这种类型的系统里最大的项目。
一个能量供应站将为Nydalen的这个建筑供暖和制冷。
通过利用热泵和地热井,热能既可以从地下采集,也可以将能量储存地下。
夏天,但有制冷需要时,热能可以灌入地下。
基岩的温度可以从平常的8℃上升到25℃。
在冬天,热能可以用来供暖。
供暖的输出功率是9MW,而制冷是7.5MW。
与电、石油和天然气供暖相比,每年供暖的成本可以减少60%~70%。
供暖和制冷的联合调用确保了能量站的高效利用。
这个项目最独特的地方是地热能量储藏。这里的180个井,每个都深200m,可以提供4~10kW能量。整个储热基岩的体积是180万m
,主要在建筑物的下面。塑料管形成封闭环路,用来传递热能。
该项目总投资是6千万挪威克朗(相当于750万欧元)。
这比起传统方式(即没有能量井和收集装置)多投资1700万挪威克朗。
然而,每年购买的能量减少约400万挪威克朗,项目还是有利润的。
这个项目由政府实体Enova SF和奥斯陆能源基金拨款支持了1100万挪威克朗。
能量站按计划在2003年4月开始建设,包括施工一半的基岩井。
剩下的井可能安排在2004年的建设中。
该项目的细节可以在项目组和热能储存两个网站上查询。
结论
地热热泵是一个刚兴起的技术,有能力利用地下巨大的可再生贮存能量,提供高效率的供暖和制冷。
它们正逐渐被认为是替代化石燃料的一种选择,在许多国家,它们在对建筑进行供暖和制冷时可以极大地减少二氧化碳的总排放量。
相信安装热泵系统的数量和国家都会快速增长起来。
参考文献(略)
壁挂炉怎么选
选择壁挂炉时需要考虑以下几个方面:
1. 热功率:热功率是指壁挂炉的加热能力,一般以千瓦(kW)为单位。
选择壁挂炉时需要根据房间面积和所在地区的气候条件来确定热功率,一般来说,每平方米需要1-1.5kW的热功率。
2. 热效率:热效率是指壁挂炉的热能利用率,一般越高越好。
高效的壁挂炉可以节省能源,降低使用成本。
3. 热水供应:如果需要壁挂炉提供热水供应,需要选择带有热水功能的壁挂炉。
4. 品牌和质量:选择知名品牌和质量可靠的壁挂炉,可以保证产品的质量和售后服务。
5. 安全性:选择具有安全保护功能的壁挂炉,如过热保护、漏电保护等,可以保障使用安全。
6. 价格:壁挂炉的价格因品牌、型号、功率等因素而异,需要根据自己的预算来选择适合的产品。
总之,选择壁挂炉时需要综合考虑以上因素,选择适合自己的产品。
建筑节能的应用探析?
一、外墙保温技术(一)外墙内保温技术与其基本特点所谓的外墙内保温即为在施工的过程中,将保温层设置在外墙结构的内部。
目前我国的很多地区都是选用加气混凝土或者KP型多孔砖等构成外围护,在墙体结构层的内侧安置热绝缘材料,此方法比较可靠。
内保温隔热通常都会选取保温层挂装以及保温砂浆等方法。
而保温砂浆主要包括JX高效保温砂浆以及膨胀珍珠岩等。
其成本较低,而且便于施工。
我国很长的一段时间内都在使用内保温技术,其结构如图2所示。
通过图示可了解到借助外墙保温而获得的节能效果,然而内保温技术具有一定的不足之处:(1)在使用上会占用较大的面积,因为保温材料会紧贴于墙体内侧,这样主体结构的墙体会大大加厚,于是每家用户的使用面积就会大大减少,从而引起消费者在购买房屋时对其面积的考虑;(2)难以解决“热桥”问题,极易造成开裂,而且还会减慢施工的速度。
所以,在外墙内保温技术的运用基础上,极易产生裂缝现象。
随着社会的发展,我国节能的标准也在日益的提升,内保温已无法满足社会发展的节能需求,同时还会对建筑物造成不利。
所以,内保温技术无法长久的存在与发展,其一定会被外保温所代替。
(二)外墙外保温技术的基本优势所谓的外墙外保温,即为在外墙的外侧安置保温隔热体系,对比于外墙内保温,其有着非常显著的优势:(1)广泛的适用于很多领域。
其不但能够用于旧楼的节能改造,同时能够用于新建的建筑工程;其能够同时适用于高层以及底层建筑;其同时适用于南方以及北方的不同建筑。
(2)其能够为建筑物提供外层保护,提高建筑物的使用寿命。
因为将保温层安置于建筑物的外层,这样气候的冷热变化、风霜雨雪都会破坏主墙体,从而保证主墙体的温度不会发生骤变,使其内部热应力大大降低,进而有效的避免主体结构变形以及裂缝等,加强其耐久性。
(3)降低造价,使得房屋的有效面积大大增加。
对比于外墙内保温,外墙外保温有效的节省了室内交叉作业,使得工期大大缩短,减少了施工造价;因为此技术安置在墙体的外侧,那么其有效的加大了用户的室内使用面积。
(4)基本解决“热桥”造成的影响,完善墙体的热工性能。
由于我国北方地区比较寒冷,“热桥”不仅会造成额外损失,而且也许还会造成外墙的内表面发生结露现象。
但是外墙外保温技术能够降低室内的热负荷,防止“热桥”问题带来的外墙受潮现象。
(5)为室内装修改造提供便利,同时形成美观的外墙饰面。
因为此技术安置在墙体的外侧,其能够有效的降低内墙出现裂缝的几率,便于在内墙面固定物体与进行室内装修。
而且在旧房改选的过程中,外墙保温聚苯板能够制成多种造型,使得建筑物的外表面更加美观。
(6)可以保证室内温度的稳定性。
由于在建筑物的主墙体外存在着单层保温层,这样能够避免雨水流进墙体,使得墙体的防潮性大大增强。
由于在外墙保温层里存在在严重的温度变化,同时内部主墙体具有非常大的热容量,那么形成间歇采暖或者是太阳辐射,从而有效的减缓室内温度的变化,保证室内稳定的稳定性。
二、常用的几种墙体外保温技术对比于内保温技术,外保温技术具有显著的优势,当运用相同性能、大小以及规格的保温材料时,与内保温相比,外保温能够获得更好的效果,是一种值得广泛应用的建筑保温节能技术。
目前我国常用的墙体外保温技术主要包括:(一)外挂式保温外挂的保温材料主要包括钢丝网架夹芯墙、聚苯板以及岩(矿)棉等等。
在诸多材料中耗费的成本最低、物理性能最好的材料即为聚苯板,所以全球范围内的多个国家与地区都在外墙保温外挂技术中大量的使用聚苯板。
外挂式保温技术主要是运用专门的固定件或黏接砂浆在建筑物的外墙上悬挂或者黏贴保温材料,之后将抗裂砂浆涂抹在其上,将玻璃纤维网格布科学的压入,从而制成保护层,最后再制作装饰面。
与此同时,另外的一种做法即为借助于专用的固定件在外墙上有效的固定住所有难以吸收水分的保温板,之后在提前制作的龙骨上外挂一些铝板、彩色的玻璃或者是天然的石材等等,制作出装饰面。
此类外挂式的外保温在施工方面具有非常大的难度,安装过程也要花费较长的时间,同时施工过程也要占用主导工期,直到主体完成验收工作以后才能开展施工。
而且在高层施工的过程中,难以保证施工人员的人身安全。
(二)墙体及聚苯板的一次浇注成型此项技术即为在混凝土框一剪体系里,在建筑模板的内侧安置聚苯板,把混凝土浇注在墙体外侧,于是聚苯板以及混凝土一次浇注成型,从而变成复合墙体。
外挂式保温技术中存在的问题在此技术中都得以有效的解决。
因为保温层以及外墙的主体是一次性成活的,这样就大大提升了施工效率,有效缩短施工工期,同时能够保证施工人员的人身安全。
与此同时,在冬季进行施工的时候,聚苯板能够充分发挥其保温效用,节省外围围护保温措施的应用。
然而在对混凝土进行浇注的过程中,必须要做到均匀以及不间断的浇筑,从而有效避免混凝土侧压力对聚苯板的不良影响,保证后序施工的顺利进行。
(三)聚苯颗粒保温料浆外墙保温把废弃的聚苯乙烯塑料合理的加工变成直径为0.5毫米至4毫米的颗粒,以此当成轻集料,从而完成保温砂浆的配置。
此项技术中含有抗渗保护面、保温层以及抗裂防护层。
在1998年,建设部就已经将ZL胶粉聚苯颗粒保温材料与相关技术加入在国家级工法当中。
此迄今为止,此工法依然属于一种内人们充分肯定的外墙保温技术。
此项技术施工简单,能够降低劳动强度,使得工作效率大大提升;同时质量的差异性不会对其造成影响,及时墙体存在缺陷,在施工的过程中也不需要对墙面给予修补找平。
仅仅使用保温料浆对其找补就行,有效的防止其他保温施工技术由于找平造成过厚的抹灰,从而导致出现脱落的状况。
而且此项技术能够充分解决由于条件恶劣导致界面层易于出现开裂以及脱粘空鼓等现象,提高了外墙外保温技术的巨大发展与进步。
对比于其他外保温技术,在获得相同保温效果的基础上,此技术需要使用更少的成本,有效的较少房屋建筑的造价。
除了以上几种常用的保温技术,目前还包括专威特外墙外保温技术以及岩棉板外墙外保温技术等等。
目前在节能建筑中大量的使用上述诸多技术,因为各种技术选用的材料、施工工艺与造价都存在一定的差别,所以也具有不一样的适用范围。
总体而言,根据施工工艺的不同,可以将外墙外保温体系划分成以下类别:(1)在外墙上借助于固定件或者是砂浆悬挂或者粘贴各种保温材料,其中包括聚苯板等等,然后在施加一定的辅助材料,从而制作成保温系统;(2)把混凝土外墙以及保温材料完全浇筑成一体的保温体系;(3)在外墙上直接涂上保温浆料,同时再加上辅助材料,从而制作出保温体系。
在现实应用的过程中,应该按照建筑节能标准、建筑物的地理位置以及建筑造价要求等等多项要素,选择合适的外保温体系。
不管选择哪一种保温系统,其最终目的都是为了提高室内的保温效果以及建筑物的使用寿命,降低能源的消耗,应该广泛的使用与推广。
三、外墙保温技术在建筑节能中的应用问题与解决对策作为一项节能功能,建筑外墙保温体系会受到多种因素的影响,所以必须给予严格管理与控制,从而有效的避免出现脱落、开裂以及起皮等现象,保证预期目标的顺利实现。
(一)外墙外保温出现裂缝由于外装饰材料以及保温材料具有不一样的线导热系数,其基本预防原理是:设法降低建筑外饰面以及外保温材料等彼此间的线导热系数的比值,使得材料间形成逐层的渐变,有效的防止出现裂缝的现象。
(二)确保施工环境满足规程要求应该根据施工规程进行分层次的作用,不要在雨季以及冬季施工,保证施工环境的温度等于或者高于5℃。
最近几年以后,建筑外墙保温技术得到更加广泛的应用,其能够有效的弥补内保温中具有的不足之处,因此应该更加广泛的应用外保温,同时要选用适宜的施工方法与材料。
(三)保温材料的正确选择(1)在目前的施工建筑里,通常应用的保温材料都是聚苯板以及挤塑聚苯板等等。
其中聚苯板具有非常强的抗变形能力;挤塑聚苯板具有十分小的导热系数以及较大的密度;聚苯颗粒板能够有效的减少抗裂层热量的积聚,从而当文件温度在极短的时间内发生急剧变化的时候,能够快速的释放应力与热负荷,使得砂浆具有更强的耐久性。
上述所有的保温材料都只是具有B2(即为可燃性)或Bl(即为难燃性)的级别,全部都不满足A级(即为不燃性)的标准,因为不能在不低于一百米的的建筑住宅中使用,不可以应用在不低于五十米的其他民用建筑中,而且更不可以应用在不低于24米的幕墙式建筑中。
现在能够用于外墙外保温系统的A级材料非常少,而且也存在非常少的工程实践。
(2)合理的选择增强网:玻纤网格布属于增强抗裂保护层的一种非常重要的材料,其日益广泛的被用于外墙外保温中。
其不仅能够把出现的宽缝科学的划分为很多非常细的小缝,有效的实现抗裂性能,而且其能够对保护层的拉伸强度给予更有力的保护。
由于保温层外保护是使用具有碱性的开裂砂浆,而玻纤网格布的抗裂性能在很大程度上取决于其自身的耐碱性。
与中碱网格布和无碱网格布相比,高耐碱纤维网格布具有更强的耐久性,因此在选择增强网的时候,最好选择高耐碱网格布。
(3)科学的选择用于保护层的材料:由于水泥砂浆的有着较大的收缩性与强度,缺乏充足的柔软变形等,如果在保温层外面直接应用水泥砂浆,极易会发生开裂现象。
因此应该适应专用抗裂砂浆,并且用增强网作为辅助材料,同时将一定量的纤维掺入砂浆里。
总而言之,科学合理的开展建筑节能设计,积极的推广与应用外墙保温技术,能够为祖国为人民带来更多便利,同时也符合社会不断发展的客观需求。
因此,建筑节能的关键内容即为建筑物围护结构的节能,与此同时,科学有效的外墙保温技术能够极大的促进建筑节能的推广,可以有效的推动我国建筑业的可持续发展。
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