第２５卷，总第１３期４２（Ｘ）７年５月，第３期《节能技术》 ＥＮＥＲＧｙＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮＩ下ＣＨＮ０ｌｌ〕ＣＹＶｌ．ｏ２５，Ｓｕｍ．Ｎｏ．１４３Ｍａ ｙ．２佣７，ＮＯ．３地表水源热泵的技术经济与环保效益分析张承虎，吴荣华，钱剑峰，庄兆意，孙德兴（哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨１５（众刃） 摘要：地表水源热泵暖通空调领域的前沿技术，具有极其广阔的应用前景。提出了地表水源热泵应用的节能、经济、环保三类共巧个评价指标及其计算确定方法，并对我国１２个城市的各项０指标进行了预测计算，结果表明地表水源热泵技术在我国南方地区经济效益显著，在北方地区则环保效益突出，而且各项效益还与城市的水源、规模、形状、气候、地理位置等因素密切相关。地表水源热泵技术具有巨大的社会效益和经济效益，应该加大推广力度。关键词： 地表水；热泵；经济效益；环境保护中图分类号： Ｕ８３Ｔ１．６文献标识码：Ａ文章编号：１０２一６３３９（２（）７）０Ｘ３一０１９一以ｆｏＥｃｏｎｏｎ止ｃａｎｄＥｎ讨ｒｏｎｒｎｅｎｔａ１Ａ拙叭ｙｓｉｓＳＵｒｉ触ＣｅｏｕｒｃｅＨｅＳａｔ一ｐ．ｍｐＺＨＡＮＧＣｈｅ嗯一ｈｕ，研几｝Ｒｏ嗯一ｈｕａ，Ｑ执刊Ｊｉｎ一ｆａｅｎｇ，ＺＨＵＡＮＧＺｈａｏ一如，ＳＵＮＤｅ一ｘｉ嗯（ｃＳｈｏｌｏｆＭｕｎｉｃｉｐｌａａｎｄＥｎｖｉｏｒｅｎｎｕｒｔ沮Ｅｎｉｎｅｇｅｉｒ嗯，ＨａｂｉｒｎｌｎｓｔｉｕｔｅｏｔｆＴｅｃｈｎｏｌ卿，Ｈａｂｉｊｎｌｓ该ｘ从），Ｃｈｉｎａ）Ａ加ｔｌ．ｃｔ：ｈｅｓＴｕ月五ｃｅｗｔｅａｒｓｕ兀ｅｈｅｏａｔｐｕｌｌｌＰｉｓｔｈｅｆｏｎ以ｔｒｅｃｎｏｈｌｏ盯ＯｆＨＶＡＣａｎｄｉｔｓａＰＰｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｅｃｐｔｉｓｍｔｅｒｅｈｘｅｔｎｓｉｅ．」ｖ飞民ｅｔｌｙ犯ｓＯｆｆｉｅｅｔｆｎｅｖａｌｕａｔｉｇｉｎｄｉｎｃＯｒｔａｓｈａｖｅｂｅ仑ｎｉｎｔｄｕｃＤＩｅｄ出ｌｄｔｅｃｈｌａｃｕｌｔａｉｎｆｏｏｕｌｍｒｓａｌａｏｈａｓｅｂｖｅｎ乡ｖｅｎ．ＴｈｅｒｅｕｓｌｔＯｆｉｄｅｎｘｓ１２ｃ０ｉｔｉｅｓｉｎｄｉｃｅｓｔｔａｈｔｔａｈｅｅｃｎｏｉｃｂｍｏｅｎｅｉｆｔｉｓ１ａ笔ｅｉｎｓｕｏｔｈａｎｄｈｔｅｅｖｉｎｅｍｎｏｒｎｔｌｂａｅｎｅｉｔｉｆｓｌｌｌＪａ人ｅｄｉｎｌｌｏｉｒｈ．Ｔｈｅｆｃｔａｏｓｓｒｕｃｈａｓｗｔｅａｒｓｏｕ此ｅ，ｓｃｌａｅ，ｓｈａｅ，ｃｐｌｉａｔｍｅ，ｇｏ－ｅｇａｒｐｌｌｉｃ卯ｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｏｏｎ，ｗｕｌｏｄｃｏｌｌｔｒｌｕｔｂｅｅａｃｈｏｆｔｈｅｂｅｌｌｅ石ｔｉｎｄｉｃｔａｏｓ罗ａｒｔｌｙ，Ｔｈｅｓｕｌ玉ＩＣｅｗｔｅａｒｓｕｏｃｒｅｅｈｔｐ山ｎｐｗｏａｕｌｄｃｅｒｅｓｈｔａｕｇｅｅｎｅ耳方一ｓｖａｎｉｇ，ｅｃｌｃ田ｌＹＩｎｏｄｅｖｉｎｌｅｎＤＩｔｎｌｂａｅｅｎｔｉｆｓａｎｄ，ｗｅｓｈｌｄｉｕｏｃｎｅｒｓａｅｔｈｅＰｎ朋ｏｔｉｏｎｉｅｓｖｎｔｎｌｅｎｔ．掀ｙｗｏ找ｊｓ：ｓｔ创讹ｅｗａｔｅｒ；ｈｅａｔｐｕｎｌｐ；ｅｃｎｏｍｉｏｃｂｅｎｅｔｓ；ｅｉｆｖｎｏｎｒｉｅｎｔｌ滋Ｐｏｔｒｃｔｅｎｏｉ１引言 随着热泵技术的长足发展和逐步完善，许多原先不曾考虑或者认为根本不可能的低位环境冷热源开始被越来越多的工程技术人员和专家学者所注意，例如城市污水、海水、地表江河湖水等〔‘〕。固然这些冷热源在工程应用方面还存在着许多技术难题，急迫需要研究解决，但是它们的应用前景和应用价值也还未有定论，也必须予以预测分析，避免盲目主观地研究。只有那些拥有巨大应用潜力、社会意义、经济效益和环境友好的技术才具有研究推广的价值，因此，本文具体针对我国１２个大中城市的地０表江河湖海水作为热泵冷热源进行了数据统计分析，提出多项评价指标进而分析了地表水源热泵技术在我国应用的经济与环保效益，结论指出地表水源热泵技术对缓解我国建筑能源浪费与环境破坏，１９９・ 收稿日期２田７一以一０５修订稿日期２］７一以一１Ｘ（０基金项目：国家自然科学基金项目（０５５７８《ＸＳ）；北京市“供热、供燃气、通风及空调工程”重点实验室开放课题 （月咫加５０３） 作者简介：张承虎（１９８０一），男，博士研究生。建设节约型和谐社会具有意义重大，应该加大科研与推广力度。２评价指标与计算方法 本文将地表水源热泵冬季供暖运行与传统锅炉房进行比较，夏季空调运行与风冷空调机组进行比较图，分别从节能、环保、经济三个方面确立了城市地表水源热泵供暖空调系统的评价体系及其计算方法。这些评价指标如表１所示。笔者在《地表水源热泵技术在我国的应用前景 分析》已经分别定义了地表水源供应半径、供应比例、平均供暖热需求指标、平均空调冷需求指标及其确定或计算方法，并在此基础上对我国１２０个城市进行了类型化分析，本文将在这些前期工作的基础上进一步分析地表水源热泵技术的节能性、环保型、经济性。表１ 地表水源热泵系统评价指标体系地表地表水年供暖量仇水节源能地表水年供冷量认热指泵标供暖期节煤量△Ｍ。技术空调期节电量△Ｅ 经济冬季ｃＯＺ、５０２、ＮＯ二和与环环粉尘排放削减量△ｍｌ‘保保效指夏季Ｃｑ、５仇、Ｎｏ、和益标评粉尘排放削减量△ｍＺ扩价指ｃ仇年削减密度外口ｋ矽标经体济供暖节省运行费用△凡系指空调节省运行费用万元这些评价指标的计算方法如下：（）１地表水年供暖（冷）量阁口＝３（６Ｘ）ｘ２４ｘＮ・Ａｃ沪ｇａ亡ｍ一ｔｎｔｄ一ｔｎ（１）式中０—地表水年供暖（冷）量，；Ｊ通ｃ —地表水覆盖面积，（ｋｍ）２；甲— 城市建筑容积率，即规划建设用地范围内全部建筑面积与规划建设用地面积之 比， 澎／（ｋｍ）２； ｑａ—典型地区单位面积负荷指标，Ｗ／讨，如表２取值； ｍｔ —供暖（空调）期室外平均温度，℃；ｔ ｎ—室内供暖（空调）设计温度，供暖取２０℃， 空调取２４℃；ｔ ｄ—供暖（空调）室外设计温度，℃；Ｎ— 供暖（空调）天数，ｄ。．２００・ （）２供暖期的节煤量△Ｍ＝鱼（ｑｃ （２）式中△Ｍ—供暖期节煤量，；ｔＯｈ —地表水冬季供热量，ＪＧ； ｑｃ—标煤的热值，９２．１３ＧＪ／ｔ；刀ｂ —锅炉效率（包含储煤损失、输运损失）； 专ｅ —电力输人效率；Ｈ— 地表水源热泵制热系数。（ ）３空调期的节电量△Ｅ二 －１３．６ｘｌ一卫‘（ｏ一Ｊ、户’一卜＿从ＲＦ 一ｓｗ（３）式中△Ｅ—空调期的节电量，ｋｗｈ； Ｑ。—地表水夏季供冷量，ＪＧ；ＦＡ ＩＲ—风冷机组制冷系数，如表３取值；Ｆｓ ｗｓ—地表水源热泵制冷系数。 （４）冬季环保效益△ｍｗ ‘＝△对・△尺ｗ＊（４）式中△ｍｗｉ—冬季污染物削减量，；ｔ １—分别为ｃ场、５仇、ＮＯ、和粉尘；△Ｒｗ ｉ—标煤的污染物排放定额，ｔｔ／，如表 ４取值。（ ）５夏季环保效益△ｍｓｉ△Ｅ・△Ｒ“一１（ＸＸ）（５）式中△ｍｓｉ—夏季污染物削减量，；ｔ△Ｒ ｓ￡—电能的污染物排放定额，ｋ盯ｋＷｌｌ如表４取值。 （ ）６Ｃ仇年削减密度 △ｍｗｌ＋△ｍｓｌ尸Ｃ 飞＝Ａ‘（６）式中Ｐｃ飞一ＣｚＯ年削减密度，叫ｋｍ）；ｚＡｔ —城市市区总面积，（ｋｍ）２。（ ）７冬季经济效益△Ｆ、＝Ｑｈ‘一而万备而）（７）式中△Ｆｗ—冬季节省运行费用，元；ｃｆ —标煤单价，元／ｔ（含运费、人工、辅助费用）， 如表２取值；ｅｆ —电力单价，元／ｋｗｈ。如表２取值。（ ）８夏季经济效益△Ｆ，二△Ｅ・ｆ ｅ（）８式中△Ｆｓ—夏季节省运行费用，元；上述计算参数中的室外设计温度、室外平均温 度、供暖或空调天数等可查设计手册得到，其它参数分别如表２、３、４取值。由于仅为平均预测分析，所以这些数值均取了固定值。由于夏季是拿地表水源热泵跟风冷空调相比 较，二者都需消耗电能，因此污染物排放削减量是根据燃煤火力发电来计算的；而冬季则与锅炉供暖相比，污染物削减量可以直接根据燃煤的污染物排放量来计算。不论是热泵还是风冷空调，其一次能源利热负荷指标冷负荷指标１０Ｗ／扩２如Ｗ／廿用效率都是要高于锅炉内煤的直接燃烧的，因此夏季污染物削减量要远小于冬季的削减量。冬季节省的运行费用不能根据节煤量来直接计 算，因为由燃煤单价通过发电效率而折算得到的等值电力单价要低于现行的市场电价，按照节煤量直接计算的节省费用要大于实际值。因此必须根据地表水源热泵与锅炉房各自的实际运行费用之差来考虑。建筑容积率能源单价标煤电能６５０了乙／ｔ表２各计算参数的取值 长江以南长江以北０Ｗ丫甘４印Ｗ／甘大城市中城市３．０ｘｌ护甘／ｋ扩２．５、１护扩／ｋ扩０．７元／４ｋＷｌｌ表３系统效率与性能闭 系统性能锅炉水源热泵制热Ｈ二４．０风冷空调制冷ＦＡＩＲ二４．０水源热泵制冷Ｆ鹏二５．０电力输人效率刀。＝３０％表４污染物的排放定额阁Ｃ姚 口ｔ标煤（）电力（ｋ留ｋｈ）ｗ５７１２６５仇丛）＿０３ＮＯ：塑９１，．仪林粉尘０，０ ２０．ｍ８２０．０１２３０（）１６Ｘ３统计结果分析查阅设计手册中的气象参数闲，利用公式（１ ）一（），８通过计算得到了地表水源热泵技术在我国１２个大中城市中应用时的各评价指标的具体数０值，主要城市数值如表５所示，表中△ｍｌ，△ｍＺ，△ｍ３，△ｍ４分别表示Ｃｑ，５仇，Ｎｏｘ，粉尘全年的排放削减量，为冬季燃煤削减量和夏季耗电削减量两部分之和。由表５可以看出那些靠近大江大河的城市，例如武汉、天津、重庆、徐州等，由于水源充足，地表水源表５地表水源热泵技术应用的经济与环保效益指标 指标城市＼口ｈ △Ｍ万ｔ３７．２热泵技术应用的节能和经济效益都非常显著；对那些沿水源而建狭长城市，例如宜昌、黑河、威海、抚顺、徐州等，由于水源的供应覆盖面广，因而Ｃ仇的削减密度都很大，环保效益显著。大体上来看，北方城市由于冬季供热量大，地表水源热泵的环保效益要比节能经济效益显得更加重要；而南方城市由于夏季空调都必须消耗电能，地表水源热泵的节能经济效益就显得比环保效益突出。地表水源热泵技术在各城市应用的经济与环保效益与城市的水源、规模、形状、地理位置等因素密切相关。缅旦１４２３４０５２肠麟３６２８７９８ｌｌ９６９７ｌ７ｌ２８３ｌ０ｌ５５ｌｌ３２ｌ２６１４０１△Ｆｗ万元１护ＣＪ１３巧３．：ｌ 口ｃ１护ＧＪ５．２５１３９．９１３．７１６，７礴３９．４９． ７７． ５２１．６２．２４．３１５，１抖．０４．３ １４７．７△Ｅ △Ｆ，△ｍＺ万ｔ△ｍ３万ｔ０．２１０．４９０．０７０．１０２．７３△两万ｔ１．３０２．４７０．３８０．４８１１．）关劲Ｐｃ ｚｏ万以ｋｌｌｌ平１１注２９８９８２１０２７３７４７１８１护ｋＶ几１万元１６６３３９１３１８８肠８１仪刃５５６５５姗１６７４珊种１ｌ３０８８ｌ２５２５２５４８７０３（）４０２９７３９ｌｌｌ７８嚣１０５３００期６１５２１０３３３印３５４１９４３１９１２３２硼１３４５５７１５６７２阴３９３０８７８８１４０５８７３．丘１０８．８．６．认８．象王么王Ｌ１０Ｌ么０．么９． 成都重庆 宜昌 荆州 武汉 鄂州 黄州 黄石 安庆 南京 洛阳 郑州 许昌 徐州 连云港 锦州 辽阳 ３００１７００００２１１４３．９１１．０１４５５、１１２２‘９９１５６２８２翻１３５２３０５蒯姗７５００１６３５８２８６８５７６３ｌ６４９２２ｌ４１ｌ５１４５２２２８８８６９８６２４９４３７４０．５００．以０．１１０．１２０２６０．０２０．５８０５９５．８东５．１６叭１７２．１０Ｌ５．Ｌ２．８？３注７注６９５５１６．６１６．８６．４２２６５４８．６７． ７０．２８０．１４１．３４０．７０１９１刀０２５０．以０．４０．工０．７００．２０１．２５０．０２２．６２０１１０．３７０．１０３９１７５６１４２３８４３８门、２８．９４５２９４９１４１３咖３４８８０２．１ ５３沁ａ７以联２５６１０净狱０１６７４．２３５ １． ０００ 铁岭抚顺 沈阳 ７０ 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３〕贺平，孙刚．供热工程〔Ｍ〕．北京：中国建筑工业出版少ｃ仇排放约１．６亿ｔ，减少Ｓｑ排放约１０７万ｔ。我社，２《刃１，１０２一１４２国应该加大地表水源热泵技术的研究与推广力度。 〔４〕陆亚俊，马最良，邹平华暖通空调〔Ｍ〕．北京：中国建筑工业出版社，２田２，孙５一３５０这些经济与环保效益指标也将为我国的地表水源热〔 ５溪士光，吴味隆，蒋君衍．锅炉房及锅炉房设备〔Ｍ〕．泵的综合评价、长期规划及有步骤的推广应用起到北京：中国建筑工业出版社，２仪抖，４２一３８．指导作用。〔 ６〕陆耀庆．实用供热空调设计手册〔Ｍ〕．北京：中国建筑工业出版社，１卯３，２４一２６８．・２０２・
