設施農(nóng)業(yè)地源熱泵負荷比分析

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了設施農(nóng)業(yè)地源熱泵負荷比分析范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

1供暖期的負荷計算

設計熱負荷通常采用最不利時的負荷條件進行計算。室外氣象條件逐時變化，相應的負荷也發(fā)生變化，因此為了模擬供熱期總的燃料耗量，必須知道供熱期各時刻的動態(tài)負荷。針對1萬m2的溫室大棚，利用DeST軟件進行模擬。對于溫室大棚來說，20%～65%設計負荷出現(xiàn)的時間最長，占總采暖時間的58%，而最大負荷出現(xiàn)的時間僅1．2h，其平均負荷僅為設計負荷的41．35%。因此，計算供暖方案燃料耗量時應該采用逐時負荷，而不是設計負荷，否則會出現(xiàn)不真實的結(jié)果。

2燃料消耗量

2．1計算方法

現(xiàn)設供熱系統(tǒng)(熱泵+鍋爐)每年需要向熱用戶提供熱量Q1(kJ/a)，分別計算燃煤鍋爐、燃氣鍋爐和地源熱泵全年的燃料消耗量。

2．2供熱方案

對一典型的1m2米的溫室大棚，采用燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、地源熱泵供熱的燃料耗量進行計算。若以燃煤鍋爐的標煤耗量為100%，那么燃氣鍋爐、地源熱泵供暖系統(tǒng)的標煤耗量分別為8．7%和49．4%。其節(jié)能特性為:地源熱泵＞燃氣鍋爐＞燃煤鍋爐。

2．3帶輔助熱源方案

一般來說，熱泵供熱較鍋爐節(jié)約原料，但其初投資也相對較高，因此對于具體工程方案應綜合考慮節(jié)能和經(jīng)濟性，可采用兩種熱源同時供熱，如地源熱泵+燃氣鍋爐。在這種混合式供熱方式中，熱泵承擔絕大部分負荷，鍋爐起調(diào)峰作用，充分發(fā)揮熱泵的節(jié)能特性和鍋爐較低的初投資，做到節(jié)能和經(jīng)濟的最佳組合。在這種供熱方式中，熱泵為主要的供熱熱源，鍋爐稱為輔助熱源或者調(diào)峰熱源。仍然以1萬m2溫室大棚為例，就熱泵承擔設計負荷比為40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，75%，80%，85%，90%，95%，100%等13種條件進行計算。可以看出，隨著熱泵承擔設計負荷比的增加，地源熱泵+燃氣鍋爐混合供暖方式的天然氣耗量逐漸減小，耗電量逐漸增加，而標煤耗量逐漸減小，且減小的速度逐漸放緩。對于辦公建筑，地源熱泵承擔設計負荷比從60%增加到100%時，其標煤耗量僅僅降低了4．48%(以熱泵承擔100%設計負荷為基準)。

3經(jīng)濟性分析

地源熱泵系統(tǒng)價格差別取決于使用的地區(qū)、建筑圍護結(jié)構(gòu)和建筑功能差異。根據(jù)現(xiàn)有實際工程測算，地下水源熱泵系統(tǒng)初投資約為250～420元/m2。其中，冷熱源部分投資約為150～220元/m2;土壤源熱泵系統(tǒng)初投資約為300～480元/m2，其中冷熱源部分投資約為200～270元/m2;燃煤鍋爐房供暖系統(tǒng)投資約為150～200元/m2;燃氣分散鍋爐房供暖系統(tǒng)投資約為100～150元/m2;熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)投資約為200元/m2(包括增容費)［10］;采暖末端設備的初投資約為40～50元/m2。仍以1萬m2的溫室大棚為例，對不同輔助熱源配置情況下初投資、運行費用及費用現(xiàn)值進行計算。計算費用現(xiàn)值時取折現(xiàn)率8%，壽命期20a，結(jié)果如表3所示。由表3可知，隨著熱泵承擔設計負荷比的增加，熱源部分的初投資增加，而年運行費用逐漸降低。當熱泵承擔設計負荷比從40%增加到100%時，初投資從120萬元增加到155萬元，而運行費用從13．9萬元/年降到11．3萬元/年。這導致費用現(xiàn)值先逐漸緩慢降低，而后又逐漸升高。最小費用現(xiàn)值出現(xiàn)在熱泵承擔60%的設計負荷時，為249萬元。也就是說，熱泵承擔60%的設計負荷時，該帶輔助熱源的地源熱泵供熱系統(tǒng)可以獲得最佳的經(jīng)濟性。

4結(jié)論

針對新疆某地的氣象條件和價格體系，分析了地源熱泵、燃氣鍋爐和燃煤鍋爐供熱能耗情況，尤其是以燃氣鍋爐為輔助熱源的地源熱泵供熱系統(tǒng)的能耗情況及經(jīng)濟性。研究表明:

1)對于溫室大棚來說，20%～65%設計負荷出現(xiàn)的時間最長，占到總采暖時間的58%，而最大負荷出現(xiàn)的時間僅有1．2h，其平均負荷僅為設計負荷的41．35%。因此，在計算供暖方案燃料耗量時應該采用逐時負荷，而不是設計負荷，否則就會出現(xiàn)不真實的結(jié)果。

2)節(jié)能特性為地源熱泵＞燃氣鍋爐＞燃煤鍋爐。若燃煤鍋爐的標煤耗量為100%，那么燃氣鍋爐、地源熱泵供暖系統(tǒng)的標煤耗量分別為78．7%和49．4%。

3)對于地源熱泵+燃氣鍋爐供熱方式，熱泵承擔的設計負荷比從40%增加到60%時，熱泵供熱量從70．13%增加到90．02%，燃氣鍋爐的運行時間從62．5%減小到33．5%;而當熱泵承擔的設計負荷從60%增加到100%時，其標煤耗量僅僅降低了4．48%(以熱泵承擔100%設計負荷為基準)。從燃料耗量的來看，對于溫室大棚，地源熱泵+燃氣鍋爐承擔設計負荷的比例采用60%+40%，不會顯著增加燃料耗量，可以接受。

4)地源熱泵承擔60%的設計負荷時，可以獲得最小的費用現(xiàn)值(249萬元)、最大的增量凈現(xiàn)值(47．8萬元)。可見，地源熱泵+燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)設計負荷按60%+40%分配時，可以獲得最佳的經(jīng)濟效益。