地源热泵的特点及发展前景

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1、地源热泵的特点及发展前景摘要：全面介绍了地源热泵的类别及特点，综合分析了当前地源热泵在国外和国内的发展现状和发展前景。关键词：地源热泵节能土壤源热泵近年来，随着我国社会经济的发展及人民生活水平的不断提高，改善建筑热舒适条件已成为一个比较突出的要求。空调作为目前改善建筑热舒适条件的工具，早已悄悄进入我们的生活。据有关方面调查，在上海空调家庭拥有率已达到平均1台以上。然而，随着空调设备的日益普及，建筑耗能量势必将迅猛增加，对大气环境的污染也将日趋严重。如何在建筑热舒适条件得到改善的条件下把建筑耗能量减下来，减轻对大气环境的污染，成了暖通界人士首要其冲需要解决的问题。现阶段，在保证使用

2、功能不降低的情况下，我们应采取各种有效的技术和管理措施，把新建房屋建筑的能耗较大幅度地降下来，对原有建筑物有计划地进行节能改造，达到节省能源、保护环境和提高人民生活质量的目的[1]。地源热泵作为一种有益环境、节约能源和经济可行的建筑物供暖及制冷新技术越来越受到关注。它是利用地下相对稳定的土壤温度，通过媒介质来获取土壤内冷（热）能量的新型装置，可一年四季方便地调节建筑内的温度。由于该制冷供热方式不存在能量形式的转换，几乎是一种能量的“搬运”过程，因而其能量转换效率高、运营成本低[2~4]。同时，地源热泵系统也为改善夏热冬冷地区建筑热条件这个世界性难题提供了很好的解决办法[5]。夏热

3、冬冷地区，其七月气温比同纬度其他地区一般高出2℃左右，是在这个纬度范围内除沙漠干旱地区以外最炎热的地区；再加上这个地区水网地带多，十分潮湿，湿度常保持在80%左右，由于人体排汗难以挥发，普遍感到闷热难受。而一月的气温比同纬度其他地区一般要低8—10℃，而且湿度又高，达到73%～83%[6]；这期间日照相对又较少，潮湿水汽从人体中吸收热量，因而阴冷寒凉。然而由于长江中下游地区是传统上的非采暖地区，居住建筑缺乏节能设计标准，建筑围护结构的保温隔热性能要比采暖地区差得多；夏季通常采用风冷空调来供冷，冬天人们往往又借助于高位能的电来采暖。因此，该地区的能量使用效率相当低。考虑到该地区夏季

4、供冷天数和冬季供热天数相当，地源热泵系统可以充分发挥地下蓄能的特点，进行能量季节迁移，用最少的能耗获得最大的受益。1地源热泵的分类及其各自特点地源热泵在国内也被称为地热泵。根据利用地热源的种类和方式不同可以分为以下三类[7，8]：土壤源热泵或称土壤耦合热泵（GCHP）,地下水热泵（G）,中层（30～100m）和深层（>100m）三种。埋管深，地下岩土温度比较稳定，钻孔占地面积较少，但相应会带来钻孔、钻孔设备的经费和高承压埋管的造价提高。总的来说，垂直埋管换热器热泵系统优势在于：（1）占地面积小；（2）土壤的温度和热特性变化小；（3）需要的管材最少，泵耗能低；（4）能效比很高。

5、而劣势主要在于：由于相应的施工设备和施工人员的缺乏，造价偏高。水平埋管换热器有单管和多管两种形式。其中单管水平换热器占地面积最大，虽然多管水平埋管换热器占地面积有所减少，但管长应相应增加来补偿相邻管间的热干扰。水平埋管换热器热泵系统由于施工设备广泛使用而且施工人员易找，又加上许多家庭有足够大的施工场地，因此造价就可以减下来。除需要较大场地外，水平埋管换热器系统的劣势还在于：运行性能上不稳定（由于浅层大地的温度和热特性随着季节、降雨以及埋深而变化）；泵耗能较高；系统效率降低。蛇行埋管换热器比较适用于场地有限又较经济的情况下。虽然挖掘量只有单管水平埋管换热器20%～30%,但是用管量

6、会明显增加。这种方式优缺点类似于水平埋管换热器，所以有的文献将其归入水平埋管换热器。1.2地下水热泵系统在土壤源热泵得到发展以前，欧美国家最常用的地源热泵系统是地下水热泵系统。目前在民用中已经很少使用，主要应用在商业建筑中。最常用的系统形式是采用水—水式板式换热器，一侧走地下水，一侧走热泵机组冷却水。早期的地下水系统采用的是单井系统，即将地下水经过板式换热器后直接排放。这样做，一则浪费地下水资源，二则容易造成地层塌陷，引起地质灾害。于是产生了双井系统，一个井抽水，一个井回灌。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低，另外水井很紧凑，不占什么场地，技术也相对比较成熟，水井承包

7、商也容易找。其劣势就在于：1.有些地方法规禁止抽取或回灌地下水；2.可供的地下水有限；3.如水质不好或打井不合格要注意水处理；4.如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大。1.3地表水热泵系统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。总的来说，地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。但是，在公共用的河中，管道或水中的其他设备容易受到损害。另外，如果湖泊过小或过浅，湖泊的温度会随着室外气候发生较