吸收式热泵以及深层和中深层地源热泵,在区域供热管网中的作用
发布时间:2024-06-28

中国的区域供热一级管网中的供水和回水温度相对较高。

降低一级管网的回水温度将为系统带来巨大增益

较低的回水温度会增大供回水温差,这意味着可以用较小的水流传输相同的热量,从而降低管网水泵的耗电量并提高整个系统的效率。

将回水温度降至 20°C 左右,并使供回水温差达到 100°C 左右,可将管网的输送能力提高 70%。

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吸收式换热技术由吸收式热泵和热交换器组成,经验证,这种技术是降低回水温度和扩大一级管网温差的可行替代方案。

吸收式热泵本质上是由热能驱动的热泵。

如果一级管网的水流温度够高,就可以驱动吸收式热泵,实现一级和二级管网之间的有效热交换,促使回水温度降至 20°C。

地源热泵也是实现区域供热脱碳的关键解决方案,为浅层地源热泵提供补充。

深层和中深层热泵已投入使用,例如在陕西省西安市,与浅层地源热泵相比,这种热泵的效率要高出约 40-60%,因为它们从地下约 2-3 公里的岩层中提取热量。

在这个深度,热库的温度高达 80-90°C,比主要由太阳辐射加热的近地面地层温度要高得多。

一口典型的深层和中深层地热井每年至少可以提取 3 万亿焦的热量,足以满足中国北方 160 户家庭的冬季取暖需求。

然而,通常情况下,随着时间的推移能效可能降低,因为当持续的热量提取超过从地球内部逐渐释放的热量时,热源的岩层温度会降低。

由于缺乏有针对性的设计,此类系统中使用的两条管道的间距以往通常只有 20 米或更短。

然而,这种配置下的取热半径有限,这也意味着运行 10 年后地温降幅可达13°C。

如果将两条管道的间距增加到 50 米或更远,地温在 10 年后将仅降低 2°C,从而保证此类热泵在数十年内的长期稳定运行。

因此,深层和中深层地源热泵的管道间距应根据场地条件增加,并应避免密集布局。

最近在西安、北京和中国北方其他城市的一系列建筑项目中已体现这一思路,以最大限度地提高地源热泵的能效。


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