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1、IGSHRA I IGSHPA Column美国地源热泵产业现状编：Patrick J. H妙es,能源运输科学部主管部门：美国能源部EERE地源热泵技术组翻 译：夏崇淸国际地源热泵协会中国地区委员会此文播編tl DOE（芙国能源部）EERE （能源效率与可再生能激办公室）卜的 GTP（地源热泵技术项11）报吿.2009年10 月刊载r该报告的部分内容槪要.本期继 续连载4.1.2美国地源热泵产业现状地源热泵产业由水源热泵（WSHPs） 制造商、高童度聚乙烯（HDPE）管材管件 制造商、循环泵和专业组件制造商，以及 设计基础.安装基础和各种贸易伙伴（尤 指电力公司）组成以下是对地源热泵产 业的
2、现状分析，侧垂于地源热泵产业发展 的限制因索。一些水源热泵制造商50年代末就在 佛罗里达州开拓民用連筑巾场60年代 初其市场扩大到加利福尼亚州，并迅速蔓 延到全国各地，这就是人们所熟知的水环 热泵（WLHP）市场在今天，水源热泵制 造商同时服务于水环热泵和地源热泵两 个市场，每年约有23万个水环热泵机组 应用于民用建筑市场，地源热泵应用占6 万台由于很早就进入市场，大部分厂家 发展稳定,有完善的供应链和市场渠道业内普遍认为.Clunatemastcr （属于 LSBI业集团）.佛罗里达热泵（FHP,展 于博世集团）、沃克国际公司（WFI）和特灵 （届于Ingersoll Rand） W少数几个
3、制造商 占据了地源热泵机组产星的大部分，麦克 维尔国际（属于夭金集团）、美意以及一些 地区制造商次之另外，一些其他品牌如 （Carrier）通过其他的制造商提供WSHP 机组进入WLHP和GSHP市场面对快速扩张的GSHP产业.WSHP56二00九年十二月 制造商完全有能力扩大产能满足其市场 需求事实上，机组价格会随之更低，规模 经济效益也更可观WSHP制造商年订单 在10万台左右，而最大的空气源热泵 （ASHP）制造商则为100万台10倍的销 虽差，加上较高的地源热泵销售.培训费 用，是地源热泵机组零售价格比同尊容量 和质屋的空气源热泵机组贵50%-100% 的主要原因（注：顶级的燃气炉空调
4、组合 与地源热泵价格相当）。相对于地源热泵系统使月的典型单 一封装室内水源热泵，分离的空源系统 同时需要室内室外单元，必须在热源和冷 源之间进行更高的温度提升，并陽要除霜 和控制，防止室外换鴨稔给箱理论上讲， 相同的出货量水源热泵机组价格应低于 空气源热泵，因为它们需要的皈金铜、铝 较少，压缩机也可以更小，而且大大减少 了电子控制如果地源热泵能成为标准的 高容量系统的选择之一，地源热泵实际的 生产成本将被控制在适当的范围内，工程 技术人员和职业学校毕业生在销售/培训 环节的额外费用也将逐步减少，地源热泵 设计、安装人员将通过职业培训获得从业 所必需的基本能力，从而使得地源协泵相 对于空代源热泵
5、的额外销售成本消失有观点认为，商用地源热泵产业已在 一定程度上成为一匹黑马，正促进垂直钻 井地源热泵系统的发展一因为强大的 商用设计工具尚不存在 地表资源包括土 壤、地哀水、回收的中水、污水处理厂污水、 保护流域的雨水、雨水收族系统的雨水，地 下含水层，无论是单独使用或与室外空气 系统的混合配這，在设计过程中都值得我 们考虑因此編要做大屋的工作来开发一 个设计基础结构，能尽快为每一个项目找 到并设计最佳的地源热泵系统方案有一个强有力的论点是，地源热泵基 础设施应该纳入公共服务企业管理,其理 由是地下环路（与其他公共服务设施类 似）的寿命要比其服务的建筑和热泵机组 长得多地源热泵市场对此论点积极
6、的影 响可以在短期内破测试出来一一RECs开 始根据新的立法获得USDARUS的35 年期贷款，用政府的资金为用户安装地下 环路RUS预计其服务区域内的地源热泵 系统将对负荷现状产生积极的影响，能减 少用电高峰爲求，从而降低所有消费者的 用电价格另一个需要垂点关注的是安装基础， 关系看地源热泵产业能否快速扩张目 前，安装经验丰富、有竞争力的安装基础 只存在于菓些州的少数地区，主要在中西 部和东部，在民用住宅市场，可以找到大虽的空 调承包商并对他们进行培训，因为地源热 泵在许多方面都比空气源热泵简单，就是 缺乏环路专家客户对地源热泵永远充满 激悄，却苦于没有可接受的安装基础空 调承包商通常没有能
7、力自己安装环路，需 要他们做大呈的工作并适应地源热泵安 装基础的多样化水平挖沟是这样，垂直 或水平钻孔则更甚。商用建筑市场上，机械承包商通常也 不具侖安装环路的能力，况且当前绝大多 数项目需要进行钻井安装经验丰富的地 源热泵钻井工人相当缺乏，地源热泵产业 中的钻井部分没有得到有效组织，不改变 这种状况，地源热泵产业就难以迅速扩 大 其实，一些地区的水井钻井工由于建 筑业不景气而大量闲萱，他们可以转化为 优秀的地源热泵钻井工，因为他们对地下 水保护和当地地质悄况再熟悉不过当 然，对他们进行培训将是必要的，因为钻 井的要求大不相同，许多方面都是全新 的，如：HDPE管 下管，灌浆和通过热熔 摄管道
8、制作集水器幸运的是.一些高质 虽的培训项目己经存在，垂直系统的钻井 和安装承包商可自愿认证，与1993年相比，今天的地源热泵行 业有更多、更好的条件实现快速増长在 联邦机构和公共服务促进计划的帮助下， 地源热泵产业逐渐发展起来；事实证明， 这些帮助取消后地源热泵产业仍然能够 稳定地发展地源热泵技术已经非常成 熟，在全美已安装超过60万台机组2008 年10月，针对家庭和企业业主投资地源 热泵系统的税收抵免期延长至2016年 2007年以来，RECs能通过USDARUS 从政府资金中荻得长达35年期的贷歎， 进行地源热泵系统室外部分的建设，并通 过用户的公共服务收费来回收投资并获 得节能差额凹报
9、2007年12月，美国国 会指示总务管理局（GSA）制定程序加速 更具成本效益的节能技术和设侖在GSA 建筑的应用，并首推照明和地源热泵技 术越来越多的州为地源热泵系统提供税 收抵免或其他形式的奖励.支持组织的基础也比1993年的时候 更加强大代表了地源热泵行业各个环节 的国际地源热泵协会（IGSHPA）,每年组 织全国唯一的大型地源热泵技术研讨会 和展览，并开展有良好声誉的钻井工和安 装师、设计师培训GSHPC已被改组为一 个由地源热泵行业赞助的宣传及政府关 系组织 在ASHRAE技术委员会的TC 6.8（地热能源利用分会），己经为正确设 计商用地源热泵系统制定了良好的技术 基础美国地下水协
10、会（NGWA）也更多地 参与进来国家实验室和大学的专业机构 也鼎力支持,尽管这些机构从来没有可靠 资金来源以维持他们的地源热泵计划 4.2美国地源热泵技术现状地源热泵系统从地下提取供建筑使 用的热能,是热泵能耗的35倍 如果有 足够的动力，能在地源热泵中使用最先进 的商用组件,可获得68倍的能屋，理论 值更可高达14倍一些亚洲刮造商正扎 堆提出新的概念如：变速压缩机、变制冷 剂流量系统和多功能热泵（包括供热、制 冷和生活热水功能），以及使用二氧化碳 作为制冷剂，欧洲和亚洲的地源热泵市场规模已 经超过了美国，部分原因可能是：其他国 家更积极地寻求降低系统成本并研究如 何提高系统性能据来自中匡的报
11、告称， 在1999年的基础上，2000年2003年 的地源热泵技术文献和专利数星平均増 长了 5倍2008年国际能源署（1EA）热泵 会议有37个“地/水源热泵系统技术论 文和讲演，美国作者只占3个，其原因应 该是美国没有地源热泵的研究计划其他 国家的研究主麵包括：单井叵溝系统、粧 基埋设地下热交换器结合废气热交换的 水平环路，以及开发井孔热交换器质星测 试设备。研究是降低成本、提高性能的常见策 略，美国的投入远低于世界其啊国家娠 作者所知，目前只有两个中等的联邦地源 热泵研究项目在运行，都由美国能源部建 筑技术计划岀资，橡树岭国家实验室 （ORNL）和产业界、大学合作进行一个项 目是开发集成
12、地源热泵系统IGS IHP）, 在亚洲部分先进的组件基础上，将供热、 制冷和热水器、除湿机的功能集成到一个 独立的机组中另一个项目是开发、验证 的设计工具和模型，用于在建筑挖掘过程 中安装地下热交换器我们已经能够建成 能源效率很高的建筑（高层建筑、磴封外 壇GS- IHP,或其他高效设笛），可在一定 的气候条件下保持很低的热负荷,这些所 谓的基础热交换器也是地源热泵系统必 需的 ASHRAE在21世纪初就发起了相 当活跃的地源热泵技术研究，但由于缺乏 联邦和其他合作组织的支持，声势在近几 年已逐渐减弱一个采用了混合系统设计IGSHPA Column | 垃$日恥的项目刚刚完成，另一个值得注意的
13、是， 产业界最近也出资将改进的地下热交换 器和地源热泵系统的陈述纳入到 eQUEST （一个建筑能耗分析算法，获得 DOE- 2认证,并且操作相当简单）主流（特别是在商业应用中）的地源 热泵系统配宜为垂直井孔热交换器 （BHEX）在这些系统中.BHEX价格占整 个地源热泵系统的大部分如果一年中建 筑转移到地下的热屋远大于从地下转移 到律筑的执屋需求那么用混合系统来代 替BHEX系统将会立即减少整体造价，且 不会牺牲性能混合系统通常会通过浅表 水或液体冷却器将超出部分的热星排放 到空气中，大大减小BHEX的规模另一个能立即应用以降低成本的重 要方法应该是将钻井市场动员并有序组 织起来，通过改善钻
14、机利用率和竞争方式 可以让价格显着降低通过研究、开发优 化的钻机设铸.促进安装过程的自动化， 可以降低BHEX的安装成本安装过程不 仅包括钻井，还涉及下管、溝浆和管道熔 接等，优化的钻井设备在BHEX安装中获 得更有利的钻井条件。虽然有许多途径可降低成本、提高性 能，但最重要的是不能脱离地源热泵产业 技术和工艺现状，这样/能给客户提供巌 好的价值目标 在新建/改造住宅或商业 建筑的改造中，地源热泵系统往往是成本 最高的选择,所以必须证明其独特的优势 （舒适、分区控制、安静运行）、节能效果和 较长生命周期中的维修费用在新建商用 建筑中（如K12学校），地源热泵系统至 少和某些常规系统的初投资相同，但常见 的是更高的初投资。很明显，较高的初投资和较长的回收 期限制了地源热泵的市场接受程度在今 天的商用市场，地源热泵系统主要集中在 关注生命周期的机构客户（如:联邦、州及当 地政府,K-12学校等）在住宅市场,地源热 泵被限制在一小部分希超获得最佳系统的 新建住宅业主和有长期居住计划的家庭改 装业主所有这些业主都必須拥有充足的 资金或使用自己的信贷系统来投资地源热 余；：殳 Q （麦完往续 责维:万暇咼）MMRt 二00九年十二月57
