浅谈地源热泵的现状及发展前景

浅谈地源热泵的现状及发展前景

【摘要】地源热泵系统由于采用的是可再生的地热能，因此被称之为：一项以节能和环保为特征的2l世纪的技术。

【关键词】地源热泵;地热储能;节能

0.引言

上个世纪70年代以来，随着能源和环境问题逐渐变得严重，在各个方面节能也被更多的考虑，以可再生的地热源为能源的地源热泵又引起了人们的重视。尤其是近年来，随着能源和环境问题的日益突出，地源热泵的研究和应用发展迅速。

1.地源热泵的发展历史及我国能源状况

地源热泵系统起始于1912年，瑞士Zoelly提出了“地热源热泵”的概念。1946年美国开始对地源热泵进行系统研究，在俄勒冈州建成第一个地源热泵系统，运行很成功，由此掀起了地源热泵系统在美国的商用高潮。1985年美国安装地源热泵14000台，1997年则安装了45000台，目前已安装了400000台以上的地源热泵，并且以每年10％的速度递长。1998年美国商用建筑的地源热泵空调系统已经占到空调保有量的19％以上，其中在新建筑里面占30％。

我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11％，原油占2.4％，天然气仅占1.2％，我国人口约占世界人口的20％。人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中其余六国的的储量比都在200年以上，只有我国的储量不足百年。石油的储量比为四十年，并且中国石油、天然气的平均丰度值也仅为世界平均水平的57％和45％。

面对如此严峻的能源形势，国家总的能源政策还是节能和新能源开发、再生能源利用并重，因此，地源热泵技术的推广应用在我国具有极大的现实意义和广阔的发展前景。

2.地源热泵的工作原理

地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物

制冷。是一种有效地利用能源的方式。

3.地源热泵的分类及各自的特点

根据利用地热源的种类和方式不同可以将地源热泵分为以下三类：土壤源热泵或称土壤耦合热泵；地下水热泵；地表水热泵。其中土壤源热泵以大地作为热源和热汇，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水一水热泵机组或水一气热泵机组。地下水热泵系统最常用的系统形式采用水一水式板式换热器，一侧走地下水，一侧走热泵机组冷却水。该技术因使用地下水资源，故在民用中很少使用，主要应用在商业建筑中。地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。在寒冷地区。开路系统并不适用，只能采用闭路系统。

4.土壤源热泵与普通中央空调方式的比较

土壤源热泵作为地源热泵今后发展的主要方向，我们将其与普通中央空调方式作以下几个方面的比较。

4．1主机设置

普通中央空调的热泵主机的设置受到极大的限制，要么设置于屋顶，要么设置于地面。而土壤源热泵主机的设置非常灵活，可以设置在建筑物的任何位置。

4．2运行效率

普通中央空调系统要受外界天气条件的限制，即空调区越需要供冷或供热时，主机的供冷量或供热量就越不足，即运行效率下降。土壤源热泵机组与外界的换热是通过大地，而大地的温度很稳定，不受外界空气的变化而影响，故运行效率很高。

4．3控制系统

在北方地区，风冷热泵在冬季使用时，有冲霜问题，对于热泵的冲霜，需要专门的控制设施，即在冲霜过程中，主机要进行逆向循环，室内空调系统的室温控制就要受到限制，而土壤源热泵系统就不存在这些问题。

4．4环境保护

从运行原理来看，普通中央空调系统将废热气或水蒸气排向室外环境，对空气造成了极大的污染。而土壤源热泵系统不管是冬季还是夏季的运行，都不会对建筑外大气环境造成不良影响。

4．5运行费用

达到相同的制冷制热效率，土壤源热泵主机的输入功率较小，运行费用较低。一般情况下，土壤源热泵系统的运行费比风冷热泵的运行费节约30一40％。

5.政策法规

近年来，党中央，国务院做出构建资源节约型环境友好型社会的战略决策，对开发利用浅层地温(热)能以及其他可再生能源提供了良好的契机。比如2008年4月1号已经正式生效了《节约能源法》。2008年8月1日，由温家宝总理亲自签发的国务院令，《公共机构节能条例》已于2008年l0月1日起施行。另据北京市地勘局7月5日透露，今后选用热泵供热制冷系统的建设项目，将可获北京市政府一次性补助。北京市境内的各类建设项目供热制冷系统选用热泵系统的，按建筑面积补助标准为：地下(表)水源热泵35元／平方米，地源热泵和再生水源热泵50元／平方米。

6.结论

土壤源热泵系统是世界能源市场的成熟技术之一，与现存的用电供热／制冷技术相比具有稳定性能好、可靠性高、花费更少的优势；土壤源热泵系统经济上与燃油和燃气锅炉不相上下；如果考虑到包括环境效益、能源保障和长期利用在内，土壤源热泵系统是最好、技术含量最高的替代产品。■