地源热泵在国外的发展概况

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1、地源热泵在国外的发展概况[摘要]地源热泵技术是一项空调、供暖和热水供应技术．本文分析了国外地源热泵的结构型式，地热热交换器的型式；介绍欧美国家地源热泵研发背景、发展状况及应用概况。[关键词]地源热泵地热交换器能源应用一、概述地源热泵（GroundSourceHeatPumpGSHP）是以大地为热源对建筑进行空调的技术。冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相当，冷暖负荷基本相同，用同一系统，可以充分发挥地下蓄能

2、的作用。地下蓄能系统的埋管可环绕建筑布置；可布置在花园、草坪、农田下面或湖泊、水池内；可布置在土壤、岩石或地下水层内；也可在混凝土桩基内埋管。不必远距离输送，不必大面积开挖，也不占用地面，实是一种节能、对环境无害的绿色空调设备，符合可持续发展的要求。　　“地源热泵”(GSHP)的名称最早出现在1912年瑞士的一份专利文献中，20世纪50年代欧洲出现了利用地源热泵的第一次高潮。在此期间,Ingersoll和Plass根据Kelvin线源概念提出了地下埋管换热器的线热源理论，但当时由于能源价格低，系统造价高，未得到广泛应用。上世纪70年代初期，由于石油危机

3、的出现和环境的恶化，引发了人们对新能源的开发和利用，因而地源热泵以其节能的特点开始受到重视。这时，北欧国家的科技工作者开始了地源热泵的实际应用研究与开发，并得到了国家政府的大力支持。1974年起，瑞士、荷兰和瑞典等国家政府资助的示范工程逐步建立起来，地源热泵生产技术逐步完善。从系统技术来说，此期的地下热传导体系大多数采用的是地下水直接利用方式，要求有一定的水温，而且技术相对粗糙，甚至没有回灌井。70年代后期，瑞典科学家开始研究地下开放式的循环采热系统。上世纪80年代是地源热泵技术飞速发展的时期。这一时期，美国的地源热泵生产厂家十分活跃，成立了全国地源热

4、泵生产商联合会，并逐步完善了安装工程网络。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，国家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，地源热泵技术已经臻于成熟，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%。此期美国的地源热泵生产和推广速度很快，技术产生了飞跃性的发展，成为世界上地源热泵生产和使用的头号大国。上世纪90年代以来，欧美国家的科技工作者的联系更加密切，共同对地

5、源热泵有关的环境问题开展了广泛和深入的研究。1995年的国际地热学术会上，英国学者Curtis代表国际地热组织发表了一篇关于应用土壤源热泵系统的调查报告，其中总结性地结论为：1）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，2）土壤源热泵系统经济上与燃油和燃气锅炉不相上下，3）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。二、热泵工作原理11作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温流向低温。但人们可以创造机器，如同把

6、水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的，对蒸汽压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成：压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制冷）系统的心脏；蒸发器是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；

7、冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；膨胀阀或节流阀对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。三、地源热泵特点1.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（EarthEnergy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能

8、、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