关于地源热泵认知论文暖09—3罗成27摘要：地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下 水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统地 源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高 温位转移中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家《地源热泵系 统应用情况调查研究分析报告》显示，地源热泵这一新兴技术受到广 泛关注，不同所有制形式企业都参与到其开发、应用之中，尤以中小 项目居多，这说明地源热泵发展潜力巨大可以说，地源热泵在我国 长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区，具有较高适用性，在我有很好的应用前景关键字：地源热泵 原理 应用及分析 国内发展及分析地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地 表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统地源热泵通过输入少量的高 品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移地能分别在冬季作为热泵 供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温 度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去热泵机组 的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收 的热能）一起排输至高温热源。
而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高 温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用如《建筑节能技术》所述，通常地源热泵消耗IkW的能量，用户可以得到5kW 以上的热量或4kW以上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70〜 90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之 二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵的热源温度 全年较为稳定，一般为10〜25C,其制冷、制热系数可达3.5〜4.4,与传统的 空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50〜60% o 因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大 及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也口趋活跃, 可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温流向低 温但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热 泵可以把热量从低温抽吸到高温所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身 消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整 个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。
如《蓄能空调技术》所述：热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的, 对蒸汽压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成： 压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制 冷）系统的心脏；蒸发器是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷 剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；冷凝器是输出热量的 设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却 介质带走，达到制热的目的；膨胀阀或节流阀对循环工质起到节流降压作用，并 调节进入蒸发器的循环工质流量根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质 不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环地源热泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤 或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取” 出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地 下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源” o地源热泵具有很大的发展优势和市场，以下是地源热泵的发展历程美国（The United States） 1946年，美国第一台地源热泵系统在俄勒冈州的 波兰特市中心区安装成功。
1973年，美国阿克拉荷马大厦安装了地源热泵空调系统，并且进行全面的 系统研究1978年，美国能源部（DOE）开始对地源热泵投入了大量的科技研发基金1979年，美国阿克拉荷马州能源部成立了地源热泵系统科技研发基金会1987年，国际地源热泵协会(IGSHPA)在阿克拉荷马州大学成立1988年，美国俄克拉荷马商务部开始对地源热泵进行商务推广1993年，美国环保署(EPA)大力宣传地源热泵系统，加深美国民众对•地源 热泵的认识1994年，美国政府第一套地源热泵空调系统在俄勒冈州国会大学安装，地 源热泵从此在美国政府，军队，电力公司等得到了大量应用1998年，美国环保署(EPA)颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中 推广应用地源热泵系统美国总统布什在他的得克薪斯州宅邸中也安装了地源热 泵空调系统FI前，全球75%的地源热泵系统安装在北美地区美国：是世界上地源热泵生产、使用和发展的头号大国，1985年：美国安装的地源热泵为14,000台；1997 年：45,000 台；200()年：400,000 台；2004 年：670,000 台；2005 年：1,000,000 台加拿大：2005年地源热泵系统新增比例增加了 50%o瑞士、挪威：是世界上地源热泵应用人均比例最高的国家，应用比例高达 96% o奥地利：应用比例为45%。
丹麦：应用比例为35%口本：是亚洲地源热泵技术最先进，使用比例最高的国家中国(China) 1997年，美国能源部(DOE)和中国科技部签署了《中美 能效与可再生能源合作议定书》，其中主要内容之一是“地源热泵”项门的合作1998年，国内重庆建筑大学、青岛建工学院、湖南大学、同济大学等数家 大学开始建立了地源热泵实验台，对地源热泵技术进行研究2006年，1月，国家建设部颁布《地源热泵系统工程技术规范国家标准》2006年，9月，沈阳被国家建设部确定为地源热泵技术推广试点城市，到 201()年底，实现全市地源热泵技术应用面积约占供暖总面积的1/3o2006年，12月，建设部发布文件《“十一五”重点推广技术领域》作为新型高效，可再生能源新技术的水源热泵技术被列入目录当前，中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家《地源热泵系统应用情况 调查研究分析报告》显示，地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形 式企业都参与到其开发、应用之中，尤以中小项目居多，这说明地源热泵发展潜 力巨大可以说，地源热泵在我国长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区，具有 较高适用性，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热量需求地区也具有一定适 用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷地区更可说是 最佳选择。
地源热泵系统价格差别主要来自于系统使用的地区不同、建筑围护结构节能水平 差别、项目类别和功能差别据测算，虽地源热泵系统初投资要高，但地源热泵 系统提供供暧空调生活热水多重功能，而传统集中供热基本为单一供暖功能，二 者不可完全类比采用地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低 如北京11个建筑地源热泵项目20()3〜2004年冬季运行费用调查结果表明，7项 工程低于燃煤集中供热的采暖价格，所有被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉 供暖价格；用地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调系统降低 15%〜30%折算到一次能源，以能源利用系统总能效进行比较，现有地下水热 泵系统供热总能效最高，约为115%, 土壤源热泵系统供热总能效约为100%, 燃煤集中锅炉房供热总能效55%左右，燃气集中锅炉房供热总能效的65%左右, 热电厂供热总能效约为70%o地源热泵系统其静态投资增量回收期约4年〜10 年伴随着地源热泵技术逐渐推广应用，政府补贴的逐步完善，产业化规模不断 加大，生产厂家和集成商逐渐增多，市场竞争逐渐加剧，地源热泵系统的初投资 还会进一步降低地源热泵发展存在的障碍在我国，当前地源热泵发展存在的障碍主要表现在以下几个方面：首先，政 府政策支持与财政补贴稍显薄弱。
地源热泵是一项节能环保的技术体系，但在房 地产应用推广中投资还是相对较高，开发商不愿意在自己的系统中使用这种技 术，政府在政策上的支持力度也还是稍显单薄，鼓励与补贴政策也还不很明确 建议应像国外机构一样对此类系统设立专项基金给予支持地源热泵的市场需要 政府从可持续发展的角度，综合能源、环保和资源等各个方面的考虑，调整政策, 促使其健康有序发展其次，对地源热泵系统研发还不够深入地源热泵目前在国家标准规范、宣 传材料、系统图集方面还有所欠缺，同时在科研上还有一些问题没有取得突破， 如土壤源地源热泵系统的地下温度场的计算方法不统一；海水源地源热泵系统海 水取水口的设置；地下水地源热泵的地下管井的设计与施工、水源的探测开采、 供水过滤、水质防腐处理等问题都还没有较好解决方法；对于已经完成并且运行 的地源热泵系统，对其能效性能缺乏正确的评估体系也是影响其正常发展的原因 之JO“十一五”国家科技支撑计划项目中对地源热泵系统拟解决的问题有：地下水 地源热泵采用抽水和回灌方式对地下生态环境的影响；地下水地源热泵的成井技 术和取水技术与回灌技术，维护与保养技术，取水温度的计算方法研究；采用土 壤源地源热泵的地下水文地质条件等。
此外，国内地源热泵产品生产商的产品型号不全、可靠性不高也是问题之-一; 己经成熟的技术没有得到及时广泛的推广和普及，也给此项技术应用造成了一•些 障碍地源热泵发展空间广阔如《建筑通风空调新技术及其应用》所述，n前，我国城乡既有建筑总面积 约400亿平方米，其中城镇约为160亿平方米，在城镇中居住建筑面积约为105 亿平方米，其中能达到建筑节能标准的仅占5%%,其余95%%都是未来需要陆 续进行节能改造的高能耗建筑；同时，我国每年新增房屋建筑面积约20亿平方 米，预计到2020年底，我国新增的房屋面积将近30()亿平方米，新增城镇民用 建筑面积将为10()亿〜150亿平方米据专家测算，目前我国发电装机容量为5.08亿千瓦，百米内地下水每年可 采集的低温能量约为2. 2x108千瓦，相当于其43%,近百米内的土壤每年可采 集的低温能量相当于1.5x1012千瓦，则是其2950倍，浅层地能的应用仍然有相 当大的市场发展空间，如果全国每年在1亿平方米建筑中推广应用地源热泵系统 供暖空调，则每个采暖季可替代374万吨左右标煤，或25亿立方米左右天然气, 削减约6. 4万吨氮氧化物、933万吨二氧化碳、约16万吨颗粒物的排放。
鉴于 此，建设部提出，在“十•一五”期间，推广浅层低能使其使用面积达到2.4亿平方 米同时，北京市发改委表示，北京将继续大力推广浅层地能，作为现行供暖的 替代能源今后凡政府投资的项目如政府机构、医院、学校等公共建筑，有条件 的要优先使用浅层地能预计到2010年，北京市将有2000万平方米的建筑采用 浅层地能来供暧为了大力发展可再生能源，当前政府、技术研究、工程设计与安装等部门需 共同努力做好以下几方面工作：建议国家建立专项基金，鼓励地源热泵的推广应 用；调查现有的地源热泵工程，总结经验；收集现有的用于地源热泵的全国水文 地质资料，建立基本资料库；建立专业的地源热泵用管井设计和施工队伍，完善 地埋管换热器的安装和施工队伍，适当时候建立专项设计施工资质管理制度；开 展国家级和城市级的地源热泵（海水源、污水源、余热热源）工程示范，以得到正 确可靠的技术数据，指导工程设计、安装和运行，然后开发适合国情、因地制宜 的地源热泵机组，完善产品系列和规格；加强政府对地源热泵工程质量的监管， 防止假冒伪劣，使得地源热泵在建筑应用中能健康发展；开发地源热泵和其他能 源互相补充的技术体系，拓宽其发展方向参考资料[1]。