Problemas relacionados con la tecnología de bombas de calor geotérmicas
La bomba de calor geotérmica es en realidad una tecnología muy antigua, que se aplicó en la década de 1940. Sin embargo, debido al desarrollo de tecnologías relacionadas en los últimos cinco años, se ha comercializado rápidamente. El nombre de bomba de calor geotérmica apareció por primera vez en un documento de patente suizo en 1912. El primer apogeo del uso de bombas de calor geotérmicas apareció en Europa en la década de 1950. Durante este período, Ingersoll y Plass propusieron la teoría de la fuente de calor lineal de los intercambiadores de calor subterráneos basada en el concepto de fuente de calor lineal de Kelvin. Sin embargo, debido a los bajos precios de la energía y los altos costos del sistema en ese momento, no se utilizó ampliamente. En la década de 1970, la crisis del petróleo centró la atención de la gente en la conservación y el uso eficiente de la energía, llevando el desarrollo de las bombas de calor geotérmicas a su clímax. En aquella época, las tuberías subterráneas se habían sustituido de las primeras tuberías de medición a tuberías de plástico. Durante este período, se instalaron en Europa muchas bombas de calor geotérmicas con intercambiadores de calor de tubos enterrados horizontales, pero se utilizaban principalmente para calefacción en invierno. Desde principios de la década de 1980, en Estados Unidos y Canadá se han llevado a cabo trabajos de investigación sobre bombas de calor geotérmicas con refrigeración y calefacción combinadas. Muchas publicaciones han informado sobre los procesos y modelos de transferencia de calor de diferentes intercambiadores de calor subterráneos con bombas de calor geotérmicas, y algunos proyectos han resumido sus operaciones y comparado su rendimiento.
El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) han confirmado que los sistemas de bombas de calor geotérmicas son actualmente los sistemas de agua caliente, calefacción y refrigeración más eficientes y respetuosos con el medio ambiente. Por un lado, la temperatura relativamente estable del suelo subterráneo o de las rocas se utiliza para mantener el sistema de calefacción y aire acondicionado funcionando de manera eficiente durante todo el año, ahorrando entre un 20% y un 50% de electricidad para los usuarios de bombas de calor geotérmicas.
Se puede ver a partir de los resultados de los cálculos de alguna literatura que los índices de eficiencia de los sistemas de viento en contra multizona, sistemas de viento en contra de una sola zona, sistemas de aire de agua fría y sistemas de bomba de calor de fuente terrestre multizona son 1,54. kW/ton y 1,40 kW/ton respectivamente, 1,23 kW/ton y 0,88 kW/ton, donde kW/ton representa el consumo de energía en kilovatios/tonelada de capacidad de refrigeración. Se puede ver que, en comparación con los acondicionadores de aire tradicionales, el índice de eficiencia del sistema de bomba de calor geotérmico es el mejor.
Por otro lado, en las mismas condiciones, los edificios que utilizan sistemas de bombas de calor geotérmicas pueden reducir los costes de mantenimiento. Las bombas de calor geotérmicas son extremadamente duraderas y tienen pocas piezas mecánicas móviles. Todos los componentes están enterrados bajo tierra o instalados en el interior, evitando así el duro clima exterior. La parte subterránea tiene una garantía de 50 años y la parte aérea tiene una garantía de 30 años. Por tanto, la bomba de calor geotérmica es un aire acondicionado que no necesita mantenimiento, lo que ahorra costes de mantenimiento y permite a los usuarios recuperar su inversión en unos tres años. Se realizó una encuesta sobre los costos de mantenimiento del sistema de aire acondicionado en 20 escuelas de Lincoln y Nebraska. Las 20 escuelas utilizaron cuatro métodos de refrigeración diferentes: sistema de bomba de calor geotérmica (GHP), enfriador de aire y caldera de agua caliente (ACC/GHWB), enfriador de agua y caldera de agua caliente (WCC/GHWB) y enfriador de agua con caldera de vapor (WCC/GHWB). GSB). .
En Atlanta, el costo anual por hogar de un sistema de bomba de calor enfriado por aire es de $826, el de un sistema de aire acondicionado ordinario es de $686 y el de un sistema de bomba de calor geotérmico es de $397. Se puede ver que el costo operativo de un sistema de bomba de calor geotérmico es bastante bajo en comparación con otros sistemas de aire acondicionado.
Más importante aún, el refrigerante utilizado en el sistema de bomba de calor geotérmico se inyecta en fábrica y está completamente sellado. No hay fugas durante el uso. Los usuarios no necesitan reponer el refrigerante en ningún momento, lo que reduce la cantidad. daños a la capa de ozono. El sistema se puede utilizar en edificios residenciales de diferentes estructuras y áreas, pudiendo instalarse en edificios nuevos o utilizarse en la renovación de edificios antiguos. La flexibilidad de su diseño lo convierte en una opción de aire acondicionado muy atractiva. Las bombas de calor geotérmicas tienen ventajas especiales en la deshumidificación y son muy adecuadas para climas cálidos y húmedos en verano. Si se agrega aire acondicionado al dispositivo de organización del flujo de aire, las características de la bomba de calor geotérmica serán más prominentes, por lo que si desea cumplir con los estándares de calidad del aire interior, el sistema de bomba de calor geotérmica también es una muy buena opción.
Las bombas de calor geotérmicas tienen las ventajas anteriores, como edificios de oficinas gubernamentales, apartamentos, restaurantes, etc. Según una encuesta de usuarios realizada por la empresa privada Oklahoma Power Company en Red River Valley, el 99% de los usuarios de aire acondicionado con bomba de calor geotérmica calificaron su capacidad de enfriamiento de verano por encima de 8 puntos, y el 73% de los usuarios obtuvieron 65,438+00 puntos. 2010-01-14 09:06:00 Fuente: Tianjin Net-Tianjin Daily (Tianjin)
El uso de agua geotérmica en la producción agrícola reduce el uso de carbón.
La primera nevada del nuevo año provocó que la temperatura exterior de la ciudad descendiera repentinamente. Sin embargo, el taller de la Base Industrial de Nuevas Energías y Nuevos Materiales de Xinmao es tan cálido como la primavera. El termómetro colgado en la pared muestra claramente la temperatura interior de 23°C. "Aquí calentamos sin quemar carbón ni gas, y mucho menos aire acondicionado tradicional. ¿Puedes adivinar qué se usa?" Al ver al reportero, Li Dechun de la base Xinmao primero vendió un pase y luego pisoteó suavemente. "La tierra bajo nuestros pies puede calentarse y enfriarse. Nosotros lo llamamos vívidamente 'aire acondicionado geotérmico'".
El "aire acondicionado geotérmico" de Li Dechun es precisamente una "bomba de calor geotérmica". Es un nuevo tipo de sistema de aire acondicionado central que no quema petróleo, gas ni carbón. Según Yu Weifeng, director general de Tianjin Shangfeng Mechanical and Electrical Co., Ltd., el proveedor de tecnología, la temperatura de la superficie del suelo es relativamente estable durante todo el año y la diferencia de temperatura con el aire es generalmente de unos 17 °C. De hecho, la temperatura del suelo es cálida en invierno y fresca en verano.
De acuerdo con esta característica, en invierno, se pueden utilizar ciertos equipos y tecnologías para "extraer" el calor del suelo y luego suministrar calefacción a los usuarios interiores después de calentarlo. Por el contrario, puede lograr el propósito de enfriar en verano.
Como base industrial con una superficie de construcción de 350.000 metros cuadrados, la calefacción y la refrigeración suponen un gran gasto. Xinmao New Energy and New Materials Base pidió una vez al personal técnico relevante que calculara una cuenta. Partiendo de la superficie de calefacción de un único conjunto de 7.000 metros cuadrados, se utiliza calefacción municipal en invierno y mecanismo de tornillo para refrigeración en verano. La inversión inicial en hardware es de 2,55 millones de yuanes y el costo operativo anual es de 357.000 yuanes. Sin embargo, el coste operativo del área de 350.000 metros cuadrados de Xinmao superó los 160.000 yuanes en sólo un año.
El enorme coste obligó a Xinmao a abandonar el método tradicional de calefacción y refrigeración y cambiar a bombas de calor geotérmicas. La energía geotérmica contenida en suelos poco profundos está ampliamente distribuida, es renovable, tiene enormes reservas y, lo que es más importante, es una energía limpia. Después de un año de funcionamiento, Li Dechun ha sentido las ventajas de las bombas de calor geotérmicas en muchos aspectos. El beneficio más directo es que las bombas de calor geotérmicas tienen bajos costos operativos. La conservación de energía y la reducción de emisiones no significan altas inversiones, lo que está estrechamente relacionado con la reducción de los costos de producción. Calculada en base al área de calefacción y refrigeración de una sola unidad de 7.000 metros cuadrados, la inversión en hardware de la bomba de calor geotérmica es de 19.600 yuanes y el costo operativo es de 210.000 yuanes. Después de un año, la base total de 350.000 metros cuadrados costaba sólo 6.543.800 yuanes, un ahorro de 6 millones de yuanes. Puede reducir las emisiones de dióxido de carbono en 750 toneladas. "No subestimen este sistema, equivale a plantar 1.200 árboles al año".
No sólo en Xinmao, sino también en muchas empresas, parques industriales, escuelas y zonas residenciales de la ciudad. Desde 2008, la ciudad figura como una de las tres ciudades piloto para sistemas de aire acondicionado con bomba de calor geotérmica del país. En la actualidad, la Zona de Libre Comercio del Puerto de Tianjin utiliza bombas de calor terrestres para calentar un área de construcción de más de 800.000 metros cuadrados, lo que representa el 16% del área total de construcción de la Zona de Libre Comercio. Ahorra alrededor de 12.000 toneladas de. carbón durante todo el año y reduce las emisiones de dióxido de carbono en 28.000 toneladas, líder en el país. La Torre Tianjin adopta un sistema de aire acondicionado con bomba de calor con fuente de aguas residuales para lograr un triple suministro de refrigeración, calefacción y agua caliente sanitaria. Conduce el calor del suelo a través de aguas residuales en tuberías cerradas y convierte los desechos en un tesoro. Ha sido designada como un edificio de energía renovable. por el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural y el Ministerio de Hacienda Proyecto demostrativo de aplicación. Según las estimaciones, la calefacción con bomba de calor ahorra aproximadamente un 40% de carbón que la calefacción con carbón. Cada tonelada de aguas residuales equivale a quemar al menos 2 kilogramos de carbón. La Torre Tianjin utiliza 400.000 toneladas de aguas residuales cada año, ahorra alrededor de 800 toneladas de carbón estándar y reduce las emisiones de dióxido de carbono en 2.400 toneladas. (Fuente de este artículo: Tianjin Daily) 2010-01-15 14:52 Fuente: Dalian Tianjian Network.
La calefacción es el mayor problema de subsistencia en la sociedad actual, y el frío está poniendo a prueba las capacidades administrativas del gobierno. Para las zonas periféricas urbanas y las zonas rurales, incluso si se instala una red de tuberías de calefacción urbana, la pérdida de energía causada por la distancia de calefacción es bastante grande. Entonces, ¿cómo explorar un modelo de calefacción en la "era baja en carbono"? El miembro Liu Chuntang sugirió utilizar bombas de calor geotérmicas para reciclar agua subterránea a temperatura relativamente constante para calefacción y lograr la conservación de energía y la reducción de emisiones.
Investigación: La pérdida de calor en el tubo de calefacción es grave.
La pérdida de calor es grave y genera desperdicio. Liu Chuntang dijo a los periodistas que el problema de calefacción más común son las casas antiguas que utilizan pequeñas calderas para calentarse. "Hay muchos problemas en los pasillos de estas casas antiguas, y la pérdida de disipación de calor de las tuberías de calefacción es grave". A través de una investigación, Liu Chuntang descubrió que en los pasillos de las comunidades abandonadas y las casas antiguas, algunas ventanas estaban incompletas, otras tenían puertas de pasillo de madera, y algunas incluso no tenían puertas de pasillo. Debido a que muchas tuberías de calefacción están expuestas al exterior, el calor aún no ha entrado en las casas de los residentes y una gran parte se pierde por los pasillos.
Ventajas: la calefacción geotérmica no contamina
"Esta "geotérmica" es en realidad una bomba de calor geotérmica para calefacción". Liu Chuntang dijo que la bomba de calor geotérmica es un método. que utiliza recursos geotérmicos subterráneos poco profundos. Sistemas de aire acondicionado de alta eficiencia y ahorro de energía que proporcionan calor y refrigeración y pueden usarse ampliamente en edificios comerciales, edificios públicos, apartamentos residenciales, escuelas, hospitales y otros edificios. Una de las ventajas de la calefacción geotérmica es que es respetuosa con el medio ambiente, no emite óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre ni humo y no contamina. Actualmente, Beijing y otros lugares han probado la calefacción geotérmica y los resultados son buenos.
Situación actual: El desarrollo geotérmico rural no es el ideal.
“La tecnología de bomba de calor geotérmica ha sido reconocida por cada vez más personas por sus ventajas como la protección del medio ambiente, el ahorro de energía, la limpieza y el equipo de control simple. Pero, de hecho, el desarrollo de la bomba de calor geotérmica. "La tecnología en las zonas rurales de mi país es muy insatisfactoria". Liu Chuntang dijo que el consumo de energía de los hogares rurales en nuestra ciudad básicamente ha completado la transformación de energía primaria a energía comercial.
En su investigación, Liu Chuntang descubrió que los hogares rurales de los alrededores de Beijing consumen una media de 2,9 toneladas de carbón, 920 kW/h de electricidad y de 3 a 4 tanques de gas licuado al año. Del consumo total de energía de los hogares, el carbón representa el 74%, la electricidad el 13%, el gas licuado el 8% y la energía de biomasa, como la paja, sólo el 5%. De las 2,9 toneladas de carbón consumidas por los hogares rurales, 2,3 toneladas se utilizan para calefacción, lo que representa casi el 80%. En términos de conversión de calor, alrededor del 60% del consumo de energía de los hogares en invierno se utiliza para calefacción, y el 78% de los hogares considera que la calefacción es una carga pesada. El consumo de energía en las zonas rurales alrededor de Dalian es básicamente el mismo que el de Beijing.
En cuanto a los problemas encontrados en la promoción de la energía geotérmica en las zonas rurales, Liu Chuntang dijo que la razón principal es que la inversión inicial de los sistemas de bombas de calor geotérmicas es alta y el costo por metro cuadrado de una sola. -Las casas unifamiliares suelen costar entre 350 y 400 yuanes, y el coste de una construcción centralizada por metro cuadrado suele oscilar entre 150 y 200 yuanes, lo que las hace inasequibles para los residentes rurales. Al mismo tiempo, las medidas de aislamiento de los edificios rurales. son generalmente deficientes, lo que genera grandes pérdidas de calor, lo que a su vez genera grandes cargas de calefacción y altos costos operativos. Además, en la actualidad, la mayoría de los edificios públicos utilizan sistemas de bombas de calor geotérmicas y de agua, por lo que el uso del sistema requiere la participación; de personal profesional y técnico. Sin embargo, cuando lo utilizan familias comunes, especialmente familias rurales, es inevitable que se produzcan errores de funcionamiento e incluso dañen el sistema.
Sugerencia: Proporcionar subsidios a los residentes según el área de calefacción.
Liu Chuntang dijo a los periodistas que para resolver el problema, se deberían establecer instituciones profesionales o se debería asignar a departamentos profesionales la tarea de llevar a cabo una planificación e investigación unificadas sobre las tecnologías energéticas implementadas en las zonas marginales urbano-rurales de nuestra ciudad. y elaborar planes, programas y políticas de implementación. O sacar ciertas áreas y parcelas de tierra para demostración; proporcionar precios de tierra preferenciales e instalaciones de apoyo a las unidades de desarrollo que utilizan energía geotérmica y nuevas tecnologías energéticas en proyectos de desarrollo marginal urbano o proyectos de renovación de viviendas rurales, al mismo tiempo, los costos de calefacción de los residentes disminuirán; permanecerán sin cambios; los agricultores que utilicen bombas de calor geotérmicas en granjas rurales e invernaderos en nuestra ciudad recibirán ciertos subsidios basados en la cantidad de inversión o área de calefacción de acuerdo con la política de electrodomésticos destinados al campo.
Además, dado que la mayor parte del tiempo de calefacción para los usuarios rurales es por la noche, esperamos que los departamentos gubernamentales pertinentes puedan considerar la posibilidad de emitir una política para ofrecer a los usuarios rurales los mismos precios de electricidad en picos y valles que los usuarios urbanos. Se proporcionarán las correspondientes políticas preferenciales y estimulantes a las unidades que implementen el diseño, transmisión, distribución y construcción de energía local y nuevas tecnologías energéticas.
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