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地源热泵:深挖浅层地热能潜力,实现碳中和_清洁能源_地大热能
来源:地大热能 2021-09-08
“双碳行动”是应对气候变暖的国际行动的一部分。欧盟国家是“碳中和”的首倡者,他们提出要在2050年达到碳中和。我国去年9月承诺,2030年碳达峰,2060年达到碳中和。地源热泵:深挖浅层地热能潜力,实现碳中和_清洁能源_地大热能  碳中和的概念,就是人为排放的二氧化碳(化石燃料利用和土地利用),被人为努力(木材蓄积量、土壤有机碳、工程封存等)和自然过程(海洋吸收、侵蚀-沉积过程的碳埋藏、碱性土壤的固碳等)所吸收。目前全球每年排放的二氧化碳大约是400亿吨,其中14%来自土地利用,86%来自化石燃料利用。排放出来的这些二氧化碳,大约46%留在大气,23%被海洋吸收,31%被陆地吸收。这个数据可能不是特别准,但百年以来碳循环基本上就是这么一个规律。

接近2060年的时候,因为人为排放下降了,二氧化碳分压降低,海洋吸收可能也会相应降低,但降低的幅度现在很难预测。陆地土壤沉积的固碳过程还是会存在,甚至有可能会加强。所以,不得不排放的二氧化碳,就要通过生态建设、工程封存等措施去除掉,这样才能达到中和。
考虑如何依靠人为努力,比如生态建设、工程封存、土壤固碳等措施来进行碳固定,其中重要的一项举措就是提高非碳能源占比。地热能作为清洁、低碳的清洁能源之一,也是实现碳中和不可或缺的一种非碳能源。



地热能是来自地球内部的天然、可再生热能,储量丰富、分布较广、稳定可靠,不带有害物质,不受任何天气状况的影响,可以随时采用,是极具发展潜力的能源。可分为浅层地热资源、水热型地热资源和干热岩地热资源,利用形式包括以取暖、制冷、工业干燥为主的热能直接利用和地热发电。中国地质调查局调查结果显示,我国336个地级以上城市规划区范围内浅层地热能年可采资源量折合7亿吨标准煤,水热型地热能年可采资源量折合18.65亿吨标准煤;干热岩型地热能基础资源量折合856万亿吨标准煤。

地源热泵系统是一种供热制冷的新能源应用系统,它是利用地下浅层地热能进行的。由于浅层地温能几乎不受资源浅层地热能,是一种清洁的可再生能源,具有节能、环保、应用范围广、安全等特性。基于地源热泵系统既可制冷又可供热的特性,其主要应用分为两种:地源热泵空调系统和地源热泵热水系统。

地源热泵空调系统的构成较为复杂,包括浅层地热能采集系统、水源热泵机组、冷热分配系统和空气处理系统等四个部分,运作的原理是首先利用地源热泵转化浅层地热能,从而为智能建筑提供制冷、制热服务。它利用水与地热能进行冷热交换来作为热泵的冷热源,在冬季,把室外的地下水热量通过循环水,为室内提供热量,进行供暖;在夏季,循环水把室内的热量交换出来,带到地下水,此时地下作为室内热量的排放区域。地源热泵空调系统具有能源的可再生优越性,高效、节能、环保、无污染等特性,且占地面积少,应用广泛,具有极高的社会效益和市场潜力。

地源热泵热水系统是利用地源热泵,提取浅层土壤热能、地表水热能或地下水热能等低温热源,再将它们转化为生活热水。它由浅层地能采集系统、水源热泵机组和热水供应装置等子系统构成,其中,浅层地能采集系统能够提取浅层土壤热能、地下水热能、地表水热能,然后通过水源热泵机组进行热交换,最后通过热水供应装置实现对建筑的热水供应。地源热泵热水系统具有高效节能、能源利用率高、受自然环境影响较小、工作时限无限制、占地面积小、环境安全。过程可靠的优点,在未来有极大的发展潜力。

深挖浅层地热能潜力,并将其融入建筑设计之中,已经成为当今时代不可逆转的趋势和潮流。人类社会向前发展,经济增长和大众生活水平提高的进一步需求是推广节能、节地、节水、节材的绿色建筑,从而改善生活和工作环境。通过在建筑行业推广浅层地热能,能够有效替代传统能源,减少污染物排放,是缓解能源危机、减少环境污染、促进经济持续发展、助力实现碳中和的一项重要举措。


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