恒有源科技发展集团(微信号:HYYESSTD)专注于浅层地能作为建筑物供热的替代能源的科研、开发和推广。致力于原创技术的产业化发展,实现为建筑物无燃烧供热,大力发展地能热冷一体化新兴产业。
在当前世界上成熟的供暖技术中,既能减少使用地污染,又能减少总体污染物,还能减少温室气体排放的是利用浅层地能供热的技术。由于这一技术使用了普遍分布于地下的可再生能源,一份电力可以带来四份左右的热能。故与直接使用燃煤供热比较,SO2的排放可减少10%左右,CO2气体的排放也可减少56%左右;相比直接电采暖,CO2气体的排放可减少80%左右。浅层地能供热技术出现于1912年,至今已有100多年历史,上世纪30年代后开始逐步在北欧、美国等地普及,随着世界能源价格的提升和环保意识的增强,进入21世纪后,更多的国家开始采用这一供热技术。浅层地能供热引入我国是在上一世纪90年代,2014年我国已有2亿平方米以上的建筑物采用了浅层地能供热,当前我国已有几百家企业涉及这一供热技术,在我国具备了进一步普及和发展的基本条件。
关于利用浅层地能供暖与燃煤锅炉供暖这两种方式的优劣,山东建筑工程学院的方肇洪教授指出:“在中国现有技术条件下,以煤炭为一次能源,火力发电与热泵联合的间接供热方式比燃煤锅炉直接供热的方式提高能源利用率的一倍以上。”仅仅从提高能源利用率的角度也可以看出,使用浅层地能供暖技术无论是对供热的使用地还是对我国整体空气质量的改善,以及减少温室气体排放,均明显优于使用燃煤锅炉供热。
浅层地能供热进入我国已有十几年,随着我国制造业的发展,及相关技术的进步,到2014年,浅层地能供热的安装费已经约等于锅炉加空调的安装费,一套装置能有两套装置的功能,并不增加用户的安装负担,而日常运行费低于使用的多数清洁能源。具有大规模推广的现实条件。
2005年,中国国际工程咨询公司所做的对于北京市各种供暖方式使用能源和环境影响的比较研究中,也得出了利用浅层地能的热泵技术,其节能效果最优的结论。该公司研究的北京各种采暖方式使用的能源折合标准煤量可见表3。
从表3可以看出,利用浅层地能供热使用能源最少,温室气体排放量也最少,从而对我国整体环境的影响最小,是综合环境最友好的供热方式。
在以上分析中,我们仅涉及了供热的直接能源消耗,在实际运用过程中,煤炭还需要有运输的过程,城市燃煤锅炉还有运煤灰的工作,这些是污染的另一个来源。有关部门计算了1000万平方米供热用煤运输带来的间接污染。见表4(未计噪声污染及运输车辆增加带来的城市交通的恶化)。
另从未来技术发展的角度来看,由于我国燃煤锅炉的使用已有100多年的历史,天然气锅炉在世界上也有近百年的历史,目前锅炉的效率虽然在技术上还有提高的可能,但潜力不大,洁净煤燃烧技术虽然有突破性成果,但主要用于大型锅炉,未见到中小型锅炉可产业化的实用技术,在近十几年内应用于中小型供热锅炉的可能性也很小,而利用浅层地能供暖的技术从理论上计算还有很大的潜力。“如果热泵可利用的环境热源温度为15℃,室内环境温度为25℃,理想的逆卡诺循环工作的热泵性能系数COP可达29.8,理论上利用率可达25.2”(方肇洪),这一技术的进步在近几年内有较大的可能性。如目前国内外普遍使用的热泵技术热转换效率多数是3~4,而在这一技术领域较先进的瑞典,使用的海水热泵目前的热转换效率达到6~7,部分欧洲国家提出要近几年内实现的指标为5.5~7。从各项技术进步的潜力看,浅层地能供暖技术今后还有可能更多地节省能源,从而进一步减少对环境的污染。
国外的大量研究也证明,使用浅层地能供热能够带来明显的环境效益。美国环境保护署(EPA)[7]认为“利用浅层地能的地源热泵技术是环境最友好的供热技术”,美国能源部的网站上载登了有关于地源热泵使用的专门介绍,并认为地源热泵系统是家庭可使用的效率最高而且环保的供热与制冷技术。
综上所述可以看出,在我国目前的条件下,为改善空气环境质量,应该投入更大的力量,并大力开发和利用浅层地能供热的技术,逐步取代燃煤锅炉、燃天然气锅炉供热。同时,为减少温室气体排放,节省矿物能源,也需要减少直接电力供热在我国北方地区的使用。(作者:鄢毅平)
参考文献
[1]唐孝炎;陈旦华,大气污染化学研究概况,环境化学,1982/03。
[2]唐孝炎,走出雾霾认识的几个误区,中国科学报,2014/09/28。
[3]曲格平主编:《能源环境可持续发展研究》,中国环境科学出版社,2003,北京,第79页。
[4]周大地、韩文科:《2003中国能源问题研究》,中国环境科学出版社,北京,2005年,第13页。
[5]姚强等:《洁净煤技术》,化学工业出版社,2004年,第59~67页
[6]供热锅炉的热效率以70%计,供电煤耗率以我国2001年的385gce/kwh计算。
[7]The Environmental Protection Agency and the U.S. Department of Energy have both recognized Geoexchange technology as the most efficient and environmentally friendly home heating and cooling system available.
选自_《中国地能》
http://weibo.com/p/1001603864799359416309