《中国地源热泵发展研究报告》(摘选)——国际国内地源热泵技术发展

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《・｛－国地源热泵发展研究报告》（摘选）——

国际国内地源热泵技术发展

口中国建筑科学研究院徐伟

《中国地源热泵发展研究报告》由“十一五”国家科技支撑计划课题“水源地源热泵高效应用关键技术研究与示范”课题组编写。’《报告》介绍了我国地源热泵系统的发展概况、相关法律法规与产业政策，国际经验及发展情况、国内外的相关标准、规范及图集，评价了我国地源热泵技术发展现状，介绍了地源热泵系统测试与评价方法，总结归纳了不同类型地源热泵系统的典型工程，提出了目前地源热泵发展面临的主要问题和解决措施。

地源热泵的概念最早起源于欧洲．但实际大范围使用还是起源于石油危机之后。进入２０世纪９０年代后，很多应用地源热泵的国家都能保持每年１０％以上的应用增长率。本文节选并更新了《中国地源热泵发展研究报告》中国际地源热泵发展历程相关内容和我国地源热泵发展历史．现状及主要特点，希望给读者以启发。

美国地源热泵发展历史及概况

美国的地源热泵起源于地下水源热泵。由于土壤源热泵的初投资高．计算复杂以及金属管的腐蚀等问题．早期美国的地源热泵中土壤源占的比例比较小，主要以地下水源热泵为主。早在２０世纪５０年代．美国市场上就开始出现以地下水或者河湖水作为热源的地源热泵系统，并用它来实现采暖，但由于采用的是直接式系统，很多系统在投入使用１０年后左右的时间由于腐蚀等问题失效了，地下水源热泵系统的可靠性受至０了人们的质疑。

上世纪７０年代末８０年代初．在能源危机的促使下，人们又开始关注地下水源热泵。通过改进，水源热泵机组扩大了进水温度范围，加上欧洲板式换热器的引进，闭式地下水源热泵逐渐得到广泛应用。

与此同时，人们也开始关注土壤源热泵系统。在美国能源部（ＤＯＥ）的支持下．美国橡树山（ＯａｋＲｉｄｇｅＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏ－ｒｙ，ＯＲＮＬ）和布鲁克海文（ＢｒｏｏｋｈａｖｅｎＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙ．ＢＮＬ）等国家实验室和俄克拉荷马州立大学（ＯｋｌａｈｏｍａＳｔａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＯＳＵ）等研究机构进行了大量的研究。主要研究工作集中在地下换热器的传热特性．土壤的热物性、不同形式埋管换热器性能的比较研究等。为了解决腐蚀问题．地埋管也由金属管变成了聚乙烯等塑料管。至此．美国进行了多种形式的地下埋管换热器的研究．安装和测试工作。现在美国所安装的±壤源热泵主要是闭式环路系统，它根据塑料管安装形式的不同可分水平埋管和垂直埋管，此系统可以被高效地应用于任何地方．也正是土壤源热泵系统的广泛应用推动了最近几十年美国地源热泵产业的快速增长。

１９９８年美国能源部要求在具有使用条件的联邦政府机构建筑中推广应用土壤源热泵系统。为了表示支持这种节能环保的新技术．美国总统布什在他得克萨斯州的宅邸中也安装了这种

地源热泵系统。进入２１世纪后，美国地源热泵的使用量随着其

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败的项目，并且由于价格较传统系统高很多．地源热泵销售量出现明显地下降，大部分热泵企业也纷纷倒闭．只有几家大型企业生存了下来。近年来，随着油价与电价比例的上扬，政府对降低能耗和环境污染的法律制定越来越严格，为了提高能源利用率．实现《联合国气候变化框架公约Ｉ京都议定书）》确定的减排义务、发展可再生能源和确保能源安全供应，欧洲议会和欧盟理事会于２００２年１２月通过了《建筑能效指令２００２／９１，Ｅｃ》．该指令的制定意味着欧盟各国加强了对建筑节能技术的研究和管理．地源热泵作为一项有力的节能措施迎来了它的又一次高潮。

欧洲主要的热泵组织为欧洲热泵协会（ＥＨＰＡ），主要是由热泵生产厂家、国家热泵组织者．研究和测试机构组成。目的在于传播热泵及其对温室气体减排贡献率的信息，提高热泵的认知度．激励热泵市场的发展；传播适合整个欧洲热泵系统和谐一致的章程。目前在ＥＨＰＡ组织下进行的项目有：ＥＵ—ＣＥＲＴ，目的是研究一个对热泵安装者的培训和认证的办法，来确保工程质量．安装者被赋予的资格证书在欧洲所有的国家都被认可；ＳＨＥＲＰＨＡ，目的在于开发下一代热泵系统．系统采用天然制冷剂．如氨、二氧化碳和丙烷．它们破坏臭氧层潜能值ｏＤＰ为０，且仅有很低的ＧＷＰ（全球变暖潜力）效应；Ｇｒｏｕｎｄ－Ｒｅａｃｈ，目的是通过地源热泵技术实现京都议定书节能减排目标；Ｔｈｅｒｍ，目的是开发一种方法论用来计算利用可再生能源供热所带来的受益。

根据ＥＨＰＡ”Ｇｒｏｕｎｄ－Ｒｅａｃｈ”项目２００８年统计的数据．目前参加此项目的国家地源热泵系统的市场情况如下：

圈２地源热泵系统安装总容量

圈４平均机组容量ｋｗ

从图中可以看出，瑞典、奥地利，德国的地源热泵系统发展的数量比较多，整体容积量比较大，丹麦．希腊的平均机组容量最大。

从发展速度来看，瑞典以每年约安装４万套地源热泵系统．居欧洲第一。除瑞典外，德国．法国、芬兰．瑞士，奥地利、挪威的市场增长也很快，在２００６年，奥地利市场的增长速度为４５％．德国市场增长速度为１２０％。２００８年，欧洲整体装机台数约为１３．５万一１９万。

我国地源热泵系统发展历史及现状

总体而言，地源热泵在我国的发展可以分为三个阶段

１．起步阶段（２０世纪８０年代—２１世纪初）

从１９７８年开始，中国制冷学会第二专业委员会连续主办全国余热制冷与热泵学术会议。自２０世纪９０年代起．中国建筑学会暖通空调委员会．中国制冷学会第五专业委员会主办的全国暖通空调制冷学术年会上专门增设了有关热泵的专项研讨，地源热泵概念逐渐出现在我国科研工作者的视野里并得到逐步重视。２００２年又于北京组织召开了世界第七次热泵大会（７ｔｈｌＥＡＨｅａｔＰｕｍｐＣｏｎｆｅｆｅｎｃｅ）。可以看出，我国对热泵技术的研究起步较早。

早期的辽阳市邮电新村项目属于我国集成商与设备厂商对地源热泵技术进行的初期摸索。１９９７年的中国科技部与美国能源部正式签署的《中美能源效率及可再生能源合作议定书》是我国地源热泵真正起步的标志性事件，双方政府从国家政府最高层面对地源热泵进行扶持和引导．这个合作对我国地源热泵初期发展起到了引导的作用，从专业人员到政府管理部门都逐渐认识并且接受了这个高效节能的系统，一些建设人员．专业设计人员开始主动学习了解这个系统。

这个阶段，地源热泵概念开始在暖通空调技术界人士中扩散．相关的设计人员．施工人员．集成商、产品生产商等也逐渐被这个概念所吸引．但整体看来．这一时期地源热泵技术还没有被市场所接受，专业技术人员对该技术普遍不了解．相关地源热泵机组和关键配件不齐全，不完善，造成这一阶段地源热泵系统发展规模不大．进展速度不快，所以将这个阶段称为我国地源热泵的起步阶段。

２，推广阶段（２１世纪初－２００４年）

进入２１世纪后，地源热泵在中国的应用越来越广泛，截至２００４年底．我国制造水源热泵机组的厂家和系统集成商有８０余家，地源热泵系统在我国各个地区均有应用。

这个阶段相关科学研究也极其活跃。２０００年至２００３年的４年间，年平均专利７１．７５项，为１９８９・１９９９年平均专利的４．９倍，有

关热泵的文献数量剧增，相关高校的硕士．博士论文也不断增