地源热泵技术

工业泵网 现在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暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而燃油、燃气锅炉则运行费用很高。地源热泵就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。

原理

地源热泵技术原理：

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。

国外应用

在美国地源热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。1998年美国能源部颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地埋管土壤换热器地源热泵空调系统。为了表示支持这种技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的别墅中也安装了这种地源热泵空调系统。在中北欧的瑞士、瑞典、奥地利、丹麦等国家，地源热泵（土壤换热器）技术利用处于领先地位，地埋管土壤换热器热泵得到广泛的应用。

技术特点

地源热泵技术特点：

环保：使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放；不需使用冷却塔，没有外挂机，不直接向周围大气环境排热，没有热岛效应，没有噪音；不抽取地下水，不破坏地下水资源。一机三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水。使用寿命长：使用寿命20年以上，是分体式或窗式空调器的2-4倍。全电脑控制，性能稳定，可以电话遥控，可以进行温湿度控制和新风配送。

优点

1、地源热泵技术属可再生能源利用技术　地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

2、地源热泵属经济有效的节能技术　地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。　据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调的运行费用。

3、地源热泵环境效益显著　地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

4、地源热泵一机多用，应用范围广　地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

5、地源热泵空调系统维护费用低　在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左右即可收回。　此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。地源热泵缺点　当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，实际上地源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。

地源热泵与传统空调的区别：

稳定:整个系统运行稳定，不受室外气候条件的影响；

舒适:室温的分布更合理，温差小，舒适感好。

节能：比传统空调节能40%-60%；

环保：没有室外机，并且解决了城市热岛效应，无任何污染和排放。

热泵定义

热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。

热泵发展

地源热泵是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太阳能和地热能，采用热泵原理，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。《中国地源热泵行业发展可行性分析报告前瞻》显示，我国地源热泵行业近几年来发展迅速，各地的地源热泵项目不断增加，这不仅得益于我国丰富的地热资源、相关技术的不断完善，还得益于来自节能减排的压力。

我国地源热泵经过几十年的发展已经具有很大的市场，生产地源热泵的厂家有一百多家，国外先进地源热泵技术也逐渐向国内引进，无论是在规模上还是在质量上，都在逐渐接近世界先进水平行列。同时，国内已有多家学术机构建立起土壤源热泵实验台，主要开展对地下换热器和地面热泵设备长期联合运行的研究。

我国地源热泵技术的建筑应用面积已超过1.4亿平方米，全国地源热泵系统年销售额超过80亿元，并以20%以上的速度增长，单体地源热泵系统应用面积高达80万平方米。从地源热泵主机市场来看，2010年，我国地源热泵主机市场规模约为25亿元，同比增长31%左右，增幅为近年来最大，到2011年市场规模达到31亿元，同比增长23%左右，2012年市场规模增加至33亿元左右。

地源热泵系统的能量来源于地下能源，它不向外界排放废气、废水、废渣，是一种高效节能系统，完全符合我国能源和经济可持续发展的方向。同时，作为可再生清洁能源，地热能已纳入“十二五”能源规划。国家初步计划在未来5年，完成地源热泵供暖(制冷)面积3.5亿平方米，按每平米200-300元的投资强度，总投资金额可达700-1050亿元。

我国城乡既有建筑总面积为500多亿平方米，城镇居住建筑面积约为105亿平方米，其中能达到建筑节能标准的仅占5%;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，中国新增的房屋面积将近300亿平方米，建筑节能任务艰巨。地源热泵技术作为一种受国家政策支持的新型节能环保空调采暖技术将得到快速发展，从而推动地源热泵市场的快速发展，中国地源热泵市场前景看好。

定义

地源热泵(也称地热泵)是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。

地源热泵空调系统主要分为三个部分：室外地能换热系统、水源热泵机组系统和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机组主要有两种形式：水-水型机组或水-空气型机组。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。

工作原理

地源热泵工作原理是：冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。

地源热泵系统在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收，最终通过室外地能换热系统转移至地下水或土壤里。在室内热量通过室内采暖空调末端系统、水源热泵机组系统和室外地能换热系统不断转移至地下的过程中，通过冷媒-空气热交换器（风机盘管），以13℃以下的冷风的形式为房供冷。

地源热泵系统在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外地能换热系统吸收地下水或土壤里的热量，通过水源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以室内采暖空调末端系统向室内供暖。

地源热泵技术包含了抽地下水方式、埋管方式、抽取湖水或江河水方式等，抽取湖水或江河水方式造价最低，埋管方式最贵，但最好。

只要有足够的场可地埋设管道（地下冷热交换装置）或政府允许抽取地下水的就应该优先考虑选择地源热泵中央空调。地源热泵中央空调如此节能是因为地源热泵技术借助了地下的能量，地下的能量还是来至于太阳能。

发展趋势

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暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而燃油、燃气锅炉则运行费用很高。地源热泵就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。在美国地源热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。1998年美国能源部颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地埋管土壤换热器地源热泵空调系统。为了表示支持这种技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的别墅中也安装了这种地源热泵空调系统。在中北欧的瑞士、瑞典、奥地利、丹麦等国家，地源热泵（土壤换热器）技术利用处于领先地位，地埋管土壤换热器热泵得到广泛的应用。

由来

"地源热泵"的概念，最早于1912年由瑞士的专家提出，而该技术的提出始于英、美两国。

1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第一个地源热泵系统。但是这种能源的利用方式没有引起当时社会各界的广泛注意，无论是在技术、理论上都没有太大的发展。

20世纪50年代，欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮，但由于当时的能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，它才开始受到重视，许多公司开始了地源热泵的研究、生产和安装。这一时期，欧洲建立了很多水平埋管式土壤源地源热泵，主要用于冬季供暖。虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区，但是它也曾因为地源热泵专家不懂安装技术，安装工人又不懂地源热泵原理等因素，致使地源热泵的发展走了一段弯路。

随着科技的进步，关于能源消耗和环境污染的法律制订越来越严格，地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表，大力推广地源热泵供暖和制冷技术。政府采取了相应的补贴政策和保护政策，使得地源热泵生产和使用范围迅速扩大。上世纪80年代后期，地源热泵技术已经趋于成熟，更多的科学家致力于地下系统的研究，努力提高热吸收和热传导效率，同时越来越重视环境的影响问题。地源热泵生产呈现逐年上升趋势，瑞士和瑞典的年递增率超过10%。美国的地源热泵生产和推广速度很快，技术产生了飞速的发展，成为世界上地源热泵生产和使用的头号大国。

从地源热泵应用情况来看，北欧国家主要偏重于冬季采暖，而美国则注重冬夏联供。由于美国的气候条件与中国很相似，因此研究美国的地源热泵应用情况，对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。

据1999年统计，在家庭应用的供暖设备中，地源热泵所占的比例：瑞士96﹪、奥地利38﹪、丹麦27﹪，在我国由于能源价格的特殊性以及人们节能、环保的认识程度等原因以及其它一些因素的影响，地源热泵空调技术应用和发展比较缓慢，人们对之尚不十分了解，推广较困难，然而随着人们生活水平的提高，人均能耗的增长，一次性矿物能源的日益衰竭以及环境的日趋恶化，地源热泵技术已越来越引起人们的重视。在节能和环保的潮流下，该技术以其特有的节能性和稳定性受到行业的瞩目，国内许多院校、科研所作了大量的应用研究。

国家建设部在《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中专门作了推荐。为办好本届奥运会，北京市主管部门和科研部门全力合作，相继进行了一些先进技术研究，国内外专家提出以地源热泵为代表的清洁能源符合“绿色奥运、科技奥运”的宗旨，应当在奥运工程建设中推广、使用，会议形成倡议书递交北京市政府和奥运会组委会，受到有关方面的高度重视，后详细研究及考核，将地源热泵中央空调作为2008年北京奥运会指定选用的中央空调型式。早在很多年前，在国家政府所属的建筑中就有使用地源热泵的，最有代表性的就是毛主席纪念堂。北京市于2007年7月1日，由发改委及其他八部委联合发布了《关于印发关于发展热泵系统的指导意见的通知》（京发改〔2006〕839号），《指导意见》中，明确提出了，在建筑中使用地源热泵空调系统，每平米补助50元；水源热泵补助35元。

从去年开始，国家分别将三个城市做为地源热泵试点城市，分别是北京、天津、沈阳。大力发展地源热泵。在这三个城市，甚至全国，地源热泵已经如火如荼。国家努力引导发展地源热泵，国家的一些政府部门的建筑，学校，医院等，都进行了地源热泵改造，而且现在正是奥运会的关键时刻，很多项目也都使用地源热泵，如奥运会的部分场馆，奥运森林公园等等都使用地源热泵；不光国家的项目，现在很多的私人企业办公场所，别墅等区域都在寻找做地源热泵的厂家、经销商。我们在寻找项目的同时他们也在寻找我们。

地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是地源热泵的一种,地源热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备.地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方.通常地源热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的.地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环。