地源热泵技术经济性分析

１．地 埋管 地源热泵
地埋 管 地 源 热 泵是 利 用 地 下岩 土 中热 量 的 闭路 循 环 的地 源 热泵 系 统 。通 常 称 之 为 ” 闭路 地源 热 泵 以 区别 于地 下
应用 地埋 管地 源热 泵技 术也 有 它 的限 制条件 ．主 要有 ： （ １）与 传 统 的 锅 炉 ＋冷 水 机 组 的 供 热 空 调 系统 相 比 ，或与 空 气源 热泵 系统 相 比 地埋 管地 源 热泵 系统 的初 投 资 稍 高 。这 主 要是 因 为设置 地埋 管 换热 器增 加 了初 投资 ．而 且埋 管的 费用 与地 质 条件 有 关 在岩 石或 其他 复 杂地 层 中钻孔 的 费 用较 高 。地埋 管 换热 器 的投 资可 占整 个建 筑供 热 空调 系统 初投 资的 １３ ， 。 ， ～１２ （ 设 置 地 埋 管 换 热 器 需 要 一 定 的 土 地 。 在 华 北 地 区 ２） 垂 直 埋 管 换 热 器 需 要 的土 地 面 积 约 为 建 筑 供 热 空 调 面 积 的 ２ ％～３ ％。虽 然这 些土 地在 埋设 地埋 管 换热 器后 仍 可用 作绿 ０ ０
一
地 源 热 泵 系 统 的 分 类 及 适 用 场 所
地源 热泵 技术 是利 用地 下 的土壤 、地 表水 、地 下 水温度 相对
耗 的２ ％左右 其 中 建筑 物 供 热 空调 的能 耗 占 整个 建 筑 能耗 的 ７
６ ０％左 右 。 因此 降 低 建 筑 物 的供 热 空 调 能 耗 就 显 得 尤 为 重 要 了 。地 源 热 泵 以其 节 能 、环 保 的 显 著优 势 ，近 年 来得 到 迅 速
发展 。地 源 热 泵是 一 种 利 用浅 层 地 热 资 源作 为冷 热源 的高 效 节
能 、无污 染 既可供 热又 可 制冷 的空调 系统 。
调 系统 。 冬季 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 季则 代 替 普通 空调 向土壤 、地 下 水 或者 地 表水 放 热 ．对 建 筑 物供 冷 ：同 时 ．它 还 可供 应 生 活 用 水 ，可 谓 一 举 三 得 ，是一 种有 效 地 利 用能 源 的 方式 。地 源 热 泵 系统 包 括 三 种 不 同 的系 统 ：以利 用 土壤 作 为 冷热 源 的 地埋 管地 源
水 热 泵系 统 ，或直 接 称 为 ” 源 热 泵 ” 。它 通过 循 环 液 （ 地 水 或 以水 为 主要 成 分 的 防 冻液 ）在 封 闭地 下 埋 管 中 的流 动 ，实 现 系统 与 大地 之 间的 传热 。地 埋 管地 源 热 泵 系统 在 结 构 上 的
特 点是 有 一个 由地 下埋 管 组 成 的地 热 换 热 器 ，地 热 换 热器 的
设置 形式 主要 有水 平埋 管和 垂直 埋管 两种 （ 图１ 见 、图２）。 垂 直 埋 管 的 形 式 是 在地 层 中钻 直 径 为 ０ １～Ｏ １ ． ． ５ ｍ的钻 孔 ，在 钻 孔 中设 置 １ 或２组 Ｕ型 管 并 用灌 井 材 料 填 实 。钻 孔 组 的深 度 通 常为 ４ ０～２ ０ ０ ｍ。现 场 可 用 的地 表面 积 是 选 择地 热 换热 器 形 式 的决 定 性 因素 。 垂 直埋 管 的 地热 换 热 器 可 以 比水 平埋 管 节 省 很 多 土地 面 积 ． 因此 更 适 合 中国 地 少 人 多 的 国
一 究 广 研 篇 Ｊ
图１ 垂直埋 管式地 源热泵 图２ 水 平埋管式 地源热 泵
热 泵 ，也 有资 料 称 为地 下 耦 合热 泵 系 统 ：以利 用 地 下水 为冷
热 源 的 地 下水 热 泵 系统 ；以 利 用地 表 水 为冷 热 源 的地 表 水 热
泵 系统 。
可 以充 分利 用 可再 生能 源 ．因此是 一项 值得 大 力推 广 的技术 。
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 至 ４ 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
情 。管 沟 或竖 井 中 的热 交 换器 成 并 联 连 接 ．再 通 过 集管 进 人
建筑 中与 建筑 物 内 的水 环 路相 连 接 。在 液体 温 度 较低 时 系 统 中需 加入 防冻 液 。 地 埋 管地 源 热 泵 系统 不 受 地 下 水和 地 表 水 资源 的限 制 ， 只需 要 占用 一 定 的埋 管 区 域 ．适 用 范 围广 对 环境 无 污 染 ．
特别关注——
Ｔ Ｓ ｅｃ ｌ ｏｃ ｈｅ ｐ ｉａ Ｆ ｕｓ
地 源 热 泵 技 术 经 济 性 分 析
口 山东省建设发展研究院 范学平 马秀 力 季明 口 威海 国际经济技术合wk.baidu.com股份有限公 司 于炳欣
随 着 经济 的发 展 和 人们 生活 水 平 的 提 高 ，公 共 建 筑 和住 宅 的 供 热 和空 调 能耗 在 不 断 增 大 。 目前 ，建 筑 能耗 占全 社会 总能
化 、停 车场 或 运动 场等 ，但在 建筑 高 度密 集 的城镇 ，埋 管 占地
的因素 仍成 为应 用地 埋 管地源 热 泵技 术 的主要 制约 条件 。 （ ３）地 源 热 泵 系 统 对 系 统 全 年 冷 热 负荷 的 平 衡 有 一 定 的 要 求 。 在地 埋 管地 源 热 泵 系统 中地 下 岩 土 在全 年起 到 蓄 热 器 的 作 用 ，对 热量 夏蓄 冬 供 。但 在 北 方 严 寒 地 区冬 季 供 热 的 负 荷 和 时 间远 大于 夏 季 空 调 的负 荷 和 时 间 系 统 多年 运 行 以后 地 下 的平 均温 度 将 逐 年 降 低 ，影 响 系 统 的 性 能甚 至 使 系 统 失