(2)可以源源不斷地獲得。
太陽是一個(gè)巨大的能量源,每秒輻射到地球上的能量相當(dāng)于500萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,和人類存在的時(shí)間相比,太陽能可以說是一種久遠(yuǎn)和無盡的能源。隨著化石燃料(煤、石油和天然氣)的不斷開采和消耗,能源的供應(yīng)越來越緊張,具有豐富來源的太陽能的開發(fā)和利用就顯得越發(fā)重要和緊迫。
(3)可免費(fèi)使用,且無需運(yùn)輸
人類可以通過專門的技術(shù)和設(shè)備將光能轉(zhuǎn)化為熱能或電能,就地加以利用,無需運(yùn)輸,為人類造福。而且人類利用這一取之不盡的能源也是免費(fèi)的。
3.4太陽能光熱技術(shù)和光電技術(shù)的缺點(diǎn)
雖然太陽能光熱和光電技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì),但太陽能能流密度低,受季節(jié)、地點(diǎn)和氣候等多種因素影響而不能維持常量,且用于太陽能轉(zhuǎn)換的設(shè)備投資較高,其技術(shù)尚需進(jìn)一步完善。因此,目前除太陽能熱水器和溫室大棚的利用比較普及和成熟外,主、被動(dòng)太陽房,太陽能發(fā)電和太陽能制冷等技術(shù)尚處于示范性實(shí)驗(yàn)階段,距離大規(guī)模推廣應(yīng)用,走進(jìn)百姓日常生活還有相當(dāng)大的距離,近期內(nèi)尚無法取代常規(guī)能源的主導(dǎo)地位。
4地源熱泵技術(shù)
地源熱泵技術(shù)是以地?zé)?冷)源作為熱泵裝置的熱源或熱匯,對(duì)建筑進(jìn)行供暖或制冷的技術(shù)。地源熱泵通過輸入少量的高品位電能,可實(shí)現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移,在冬季向室內(nèi)供熱,夏季則對(duì)室內(nèi)制冷,實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的空氣調(diào)節(jié)。地源熱泵系統(tǒng)工作原理如圖3所示。
根據(jù)地源熱泵所采用熱源和熱匯的形式不同,可將其大致分為以下三種類型,即大地耦合式熱泵(CCHP),地下水熱泵(GWHP)和地表水熱泵(SWHP)。
4.1大地耦合式熱泵
大地耦合式熱泵就是以地表淺層的土壤作為熱源或熱匯,它與傳統(tǒng)的空氣熱泵(ASHP)相比,具有如下優(yōu)勢(shì):
(1)相對(duì)于地表的空氣和水而言,一定深度地下土壤的溫度波動(dòng)較小,更適合作為熱泵的熱源和熱匯,保證系統(tǒng)能穩(wěn)定和高效運(yùn)行;
(2)用地下土壤作為熱源和熱匯可以部分或全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻塔和鍋爐,節(jié)省常規(guī)能源,并能減少對(duì)環(huán)境造成的污染;
(3)大地耦合式熱泵不存在除霜問題,與土壤的熱交換也不需要風(fēng)機(jī),因此能夠減少噪音污染;
(4)可以和太陽能集熱裝置聯(lián)合使用,發(fā)揮土壤的巨大蓄熱和蓄冷能力,能夠獲得較好的供熱和制冷效果。
但是,大地耦合式熱泵也存在著以下缺點(diǎn):一是土壤的傳熱性能較差,需要較大的傳熱面積,從而導(dǎo)致占地面積較大,二是埋設(shè)在地下的管道造價(jià)較高,且維修不便;三是當(dāng)?shù)叵聯(lián)Q熱器周圍受熱干燥后,傳熱能力下降,影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
4.2地下水熱泵
地下水熱泵是以地下深井水作為熱源或熱匯來對(duì)建筑物進(jìn)行供熱或制冷的技術(shù),也是迄今為止技術(shù)最成熟,應(yīng)用最為廣泛的一種地源熱泵技術(shù),它具有如下優(yōu)勢(shì):
(1)占地面積小,布局緊湊。由于該系統(tǒng)與地下水之間的熱交換是通過水井系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,不需要在地下敷設(shè)大量管道,因此系統(tǒng)的占地面積較??;
(2)相對(duì)大地耦合式熱泵系統(tǒng),不需要埋設(shè)地下熱交換設(shè)備,只需要一對(duì)較高流量的抽水井和回灌井,其造價(jià)相對(duì)較低;
(3)不會(huì)造成地面沉降。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,只要將地下水回灌到蓄水層,保持地層中含水量不變,即可保證不會(huì)引起地面的沉降;
(4)技術(shù)比較成熟,推廣相對(duì)容易。由于地下水熱泵技術(shù)已在許多商業(yè)系統(tǒng)中使用多年,積累了不少經(jīng)驗(yàn),形成了系列產(chǎn)品,技術(shù)和施工都相對(duì)完善和成熟,比較容易推廣;
(5)系統(tǒng)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定。
由于深井水位較低,水溫隨季節(jié)和氣候的變化很小,利用井水作為熱源或熱匯對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和制冷時(shí),系統(tǒng)比較穩(wěn)定,對(duì)熱泵的運(yùn)行也比較有利。
該系統(tǒng)存在的問題是:
(1)當(dāng)利用地下井水作為冷源或熱源時(shí),其水溫會(huì)受到一定限制;
(2)如鉆井施工不佳或水質(zhì)較差,可能造成地下水污染,且回灌井的選址需要考慮到水文地質(zhì)條件等因素;
(3)由于水泵取水位置一般較深,因此水泵的運(yùn)行費(fèi)用比較高。
4.3地表水熱泵
地表水熱泵技術(shù)是利用地表的小溪、池塘、河流或湖泊等水源作為熱源和熱匯對(duì)建筑進(jìn)行空調(diào)的熱泵技術(shù)。由于地表水溫度隨季節(jié)、氣候等因素影響較大,不能完全保證系統(tǒng)在嚴(yán)冬季節(jié)的供暖需要,因此需要安裝輔助加熱裝置,采用雙聯(lián)熱泵采暖系統(tǒng)。
在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),可以將換熱器置于水中,通過制冷劑的循環(huán)吸收地表水的熱量,也可以通過鹽水循環(huán)間接獲取熱量。但這兩種方式均需要對(duì)置于地表水中的換熱器進(jìn)行定期清理,以保證換熱效率。此外,還可以用泵抽取地表水送人熱泵的蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換,但在進(jìn)入水泵前需要對(duì)地表水進(jìn)行過濾。
采用地源熱泵技術(shù)對(duì)建筑物進(jìn)行采暖空調(diào),既可以節(jié)省能源,又可以減少環(huán)境污染,而且運(yùn)行費(fèi)用也大大降低。實(shí)際運(yùn)行效果表明,與傳統(tǒng)空調(diào)設(shè)備相比,運(yùn)行費(fèi)用能夠減少30%~40%,因此具有廣闊的發(fā)展前景。
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