El desarrollo de bombas de calor geotérmicas en el extranjero
1. Bomba de calor de agua subterránea superficial
En la década de 1930, apareció el sistema de bomba de calor de fuente subterránea de agua superficial y fue una de las primeras formas de sistemas de bomba de calor utilizados para calor de fuente subterránea. zapatillas. La primera instalación de bomba de calor a gran escala de Europa se puso en funcionamiento en Zurich, Suiza, entre 1938 y 1939. Utiliza agua de río como fuente de calor y tiene una capacidad calorífica de 175 kw. En 1937, Japón instaló un sistema de aire acondicionado con bomba de calor que utilizaba agua de manantial como fuente de calor en grandes edificios.
Desde los años 1940 hasta los años 1950, la mayoría de los primeros dispositivos de bombas de calor utilizados en Suiza y el Reino Unido eran bombas de calor de aguas subterráneas superficiales. La Tabla 3-2 enumera los sistemas típicos de bombas de calor de agua superficial utilizados tempranamente en Suiza y el Reino Unido.
Tabla 3-2 Los primeros sistemas típicos de bombas de calor de fuente subterránea de agua superficial en Suiza y el Reino Unido
Se puede ver en la Tabla 3-2:
( 1) Suiza y La capacidad de calefacción de los sistemas de bombas de calor de agua superficial y subterránea en el Reino Unido en las décadas de 1940 y 1950 era mayor que en la década de 1930. Generalmente, es superior a 1500 kW, que es mucho mayor que la capacidad de calefacción de las bombas de calor de agua superficiales y subterráneas en la década de 1930.
(2) Las bombas de calor de aguas subterráneas superficiales en Suiza y el Reino Unido también se utilizan más que en los años treinta. Además de calentar edificios, también se utiliza para calentar piscinas, calentar procesos en fábricas de rayón y aire acondicionado en fábricas de calzado.
Otros países europeos también han comenzado a instalar sistemas de bombas de calor de agua superficial y subterránea, como por ejemplo:
En 1954, Bélgica instaló 1 bomba de calor de fuente subterránea de agua superficial en la planta de agua de Westley. para proporcionar calor 465 kW, utilizando el río como fuente de calor de bajo nivel, con un coeficiente de rendimiento de 3,3 ~ 3,5.
En 1956, Francia instaló un sistema de aire acondicionado con bomba de calor con agua de manantial como fuente de calor de bajo nivel en el edificio de la Radio de París, con una capacidad de calefacción de 4,9 MW y una capacidad de refrigeración de 2,8 MW.
Aunque el sistema de bomba de calor de fuente subterránea de agua superficial durante este período está en su infancia, ha demostrado plenamente su ahorro de energía durante el funcionamiento y ha desempeñado un cierto papel de demostración en el desarrollo futuro del calor de fuente subterránea de agua superficial. zapatillas.
A finales de los años 1970 y principios de los años 1980, grandes estaciones de bombas de calor que utilizaban aguas superficiales, aguas subterráneas, aguas residuales urbanas y aguas residuales industriales como fuentes de calor de bajo nivel comenzaron a utilizarse en países con calefacción regional desarrollada, como Suecia. y la antigua Unión Soviética. La capacidad de la estación es de varios megavatios. Desde entonces, también se ha desarrollado rápidamente en Estados Unidos, Japón, Rumania, Dinamarca y Alemania, con una capacidad unitaria única de 30 MW y una capacidad de montaje de 160 MW.
Desde la década de 1980, en Suecia se han construido muchas grandes estaciones de bomba de calor. Las estaciones de bomba de calor actuales que utilizan lagos/agua de mar y agua subterránea como fuentes de calor se muestran en la Tabla 3-3. En 1987, se habían puesto en funcionamiento unas 100 estaciones de bomba de calor, con una capacidad total de calefacción de 1.200 MW, lo que lo convierte en uno de los países representativos del mundo en aplicar estaciones de bomba de calor de agua superficial a gran escala.
Tabla 3-3 Estaciones de bombas de calor a gran escala con fuentes de agua superficiales y subterráneas en Suecia
En 1987, Jan Tufsky, de la antigua Unión Soviética, y otros realizaron investigaciones sobre bombas de calor. Calefacción de estaciones y centrales eléctricas de calefacción y calderas regionales. Se hizo una comparación entre la calefacción central de edificios y se encontró que se puede ahorrar combustible entre un 29,7% y un 32%. Un plan de calefacción urbana para una estación de bomba de calor que utiliza el río Moskva. Se propuso una fuente de calor de bajo nivel.
Más tarde, los países europeos comenzaron a construir fuentes de agua superficiales a gran escala y bombas de calor subterráneas para aguas subterráneas. Finlandia tiene 6 unidades de megavatios; los Países Bajos tienen 1 unidad de 1,5 MW; Rumania tiene 15 bombas de calor de absorción de 7,5 MW, 10 bombas de calor de absorción de 2,9 MW y 1 bomba de calor de absorción de 8,7 MW para el suministro de energía regional. Junto con otras 400 bombas de calor por compresión de tamaño medio, se pueden ahorrar cada año 30.000 toneladas de carbón estándar.
En 1982, Dinamarca construyó la primera estación de bomba de calor de agua de mar y agua subterránea para calefacción urbana. En 1990, la capacidad instalada de bombas de calor para calefacción central alcanzó los 350 MW y el número de bombas de calor podría llegar a 100.
2. Bomba de calor subterránea de agua subterránea
La bomba de calor subterránea de agua subterránea nació en los años 30. Kemler y Oglesby señalan en su libro "Aplicaciones de bombas de calor" que en 1940, se habían instalado 15 grandes bombas de calor comerciales en los Estados Unidos, la mayoría de las cuales utilizaban agua de pozo como fuente de calor. La Tabla 3-4 muestra los sistemas subterráneos de bombas de calor de agua subterránea en los Estados Unidos en 1940. En 1937, Japón instaló dos compresores de 194 kW y un sistema de bomba de calor de agua subterránea con tanques de almacenamiento de calor en un gran edificio de oficinas, con un coeficiente de rendimiento de 4,4.
Tabla 3-4 Sistema de calefacción con bomba de calor de agua subterránea, 1940
En los Estados Unidos, las bombas de calor de fuente subterránea utilizadas en las décadas de 1940 y 1950 eran principalmente bombas de calor de agua subterránea. Después de que se pusiera en funcionamiento el sistema subterráneo de bomba de calor de agua subterránea en Oregón en 65438-0948, se instaló una gran cantidad de bombas de calor de fuente terrestre en el oeste de los Estados Unidos e incluso en todo Estados Unidos, y Washington gradualmente se convirtió en el líder en la instalación y uso de bombas de calor geotérmicas en los Estados Unidos. Desde 65438 hasta 0950, hubo aproximadamente 600 bombas de calor en los Estados Unidos, el 53% de las cuales eran bombas de calor de agua subterránea. La mayoría de las primeras instalaciones fueron bombas de calor subterráneas de agua subterránea. Debido a los sistemas directos, estos sistemas fallan debido a la corrosión y el óxido en 5 a 15 años.
Por lo tanto, la aplicación de sistemas de bombas de calor de agua subterránea ha entrado en un punto bajo. No fue hasta la década de 1970 que la crisis mundial del petróleo despertó la atención y el interés de la gente por las bombas de calor de aguas subterráneas, y se instalaron y utilizaron un gran número de bombas de calor de aguas subterráneas. Desde la introducción de los intercambiadores de calor de placas en Europa, la instalación y el uso de sistemas cerrados de bombas de calor con fuentes de agua subterránea se ha generalizado. En 1983, las bombas de calor subterráneas de agua subterránea se consideraban un método de calefacción y aire acondicionado que ahorraba energía.
Desde la década de 1990, con la mejora adicional de los requisitos de protección ambiental, la aplicación de sistemas de bombas de calor de agua subterránea ha ido en aumento en los Estados Unidos. Según una encuesta del Departamento de Energía e Información de Estados Unidos, además de 65.438, la producción de bombas de calor de agua subterránea en Estados Unidos fue de 5.924, 86.1994, 1995, 1996 y 1997 respectivamente. En los últimos 10 años en los Estados Unidos, la tasa de crecimiento anual de las bombas de calor geotérmicas ha sido del 12%. Cada año se instalan alrededor de 50.000 bombas de calor geotérmicas, de las cuales los sistemas abiertos representan el 15%. El sistema de aire acondicionado con bomba de calor de agua subterránea instalado en el edificio de oficinas de un hotel en Louisville, Kentucky, EE. UU., tiene una capacidad de calefacción de 10 MW. Es el sistema más grande de los Estados Unidos y el sistema de bomba de calor de agua subterránea más grande del mundo.
Algunos países europeos han adoptado políticas de promoción activas (incluidos subsidios financieros, recortes de impuestos, precios preferenciales de electricidad y publicidad), por lo que el mercado de bombas de calor se está desarrollando rápidamente. En 1997, la Fundación Europea para el Desarrollo propuso una vez más un plan de desarrollo de bombas de calor. En el año 2000, el número total de bombas de calor utilizadas para calefacción y suministro de agua caliente en Europa era de aproximadamente 467.000, de las cuales las bombas de calor de agua subterránea representaban aproximadamente el 11,75%. La Tabla 3-5 enumera las aplicaciones de las bombas de calor en algunos países.
Tabla 3-5 Aplicación de bombas de calor en países europeos
3. Bomba de calor de fuente terrestre de tubería subterránea
La tecnología de bomba de calor de fuente terrestre se desarrolló por primera vez en el Estados Unidos y Reino Unido levántense. A finales de la década de 1940 y principios de la de 1950, la madurez de la tecnología de bombas de calor geotérmicas promovió efectivamente el uso generalizado de energía geotérmica poco profunda. En los últimos años, la escala y la velocidad del desarrollo y utilización de la energía geotérmica poco profunda en varios países han aumentado rápidamente. A juzgar por las tendencias de desarrollo extranjeras, el desarrollo y utilización de la energía geotérmica poco profunda (energía de baja temperatura contenida en rocas y suelos poco profundos) será la corriente principal y la dirección del desarrollo y utilización de los recursos geotérmicos.