地源热泵系统的节能特性分析与评价指标

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1、http://www.paper.edu.cn1地源热泵系统的节能特性分析与评价指标1,221崔俊奎，赵军，郭仁宁，1.辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新（123000）2.天津大学机械工程学院热能工程系，天津（300072）E-mail：cuijunkui@yahoo.com.cn摘要：本文通过简述地源热泵系统的工作原理和冬夏季工作模式，从热能利用角度，对地源热泵供能系统的节能特性进行了分析和研究。对地源热泵与其它供暖方式进行比较，将各种常用建筑供暖方案的能量利用系数及其最大值进行了分析，并提出

2、节能分析原则和地源热泵系统节能评价指标，对地源热泵技术的设计及其在我国建筑节能领域的大力推广和健康发展具有一定的理论指导意义。关键词：地源热泵；一次能源利用率；节能；评价指标中图分类号：TK1241前言中国是世界上能源需求增长最快的国家，现在仅次于美国。我国建筑耗能目前已占到全社会一次能源消耗总量的30%左右，而且继续保持增长趋势，建筑能耗已是必须引起高度重视的领域。据2统计，目前我国城乡既有建筑面积达420多亿m，其中99％以上属于高耗能建筑，每年新增的近220亿m城乡建筑中，高耗能建筑也占95%以

3、上，与同等气候条件的西欧或北美等发达国家相比，建筑能耗高2～3倍。要实现我国单位建筑面积能耗在80年代初的基础上降低50％～65％的目标，同时，要实现“十一五”时期“节能20%”的长远目标，必须在涉及建筑供能系统的各环节上采取系统且有力的技术改造措施。地源热泵是一种利用浅层地热资源（地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。作为一项利用可再生能源的建筑节能技术，经过50年的发展，特别是近5年来在在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，并且获得了很大的市场份

4、额。以美国为例，1997年底美国大约有3万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中应用，每年约提供8000～11000GWh的终端能量，销售数量以每年20%的速度递增；截至2006年底，美国实际运行的地源热泵系统已达到50万台，地源热泵系统占整个空调系统的20%，是美国政府极力推广的节[1]能环保技术。在瑞士，95%新居民住宅和50%新建筑都安装了地源热泵系统。目前，该项建筑节能技术在国内近五年来也取得了长足的发展，应用范围涉及全国各地，如北京、天津、辽宁、河北等地都规模化地建成了地源热泵供暖空调工程，

5、运行效果良好，技术已经成熟。地源热泵技术在建筑领域的推广，得到了国家建设部和财政部的政策支持，2006年两部委联合决定，启动的第一批25个可再生能源建筑示范项目中（包含北京、内蒙古、辽宁、山东、深圳等5个地区），地源热泵工程应用的项目为16个，其中包括正在建设的北京奥运村项目和青岛的奥委会[2]帆船基地项目。地源热泵空调系统作为一项建筑节能技术已为人们所共识，但在我国不同的地域、不同的热工分区、不同的用户，具体的节能指标，需要进行长期的检测分析。同时，地源热泵系统具体应用型式很多，因地制宜地选择地下水

6、、地表水或采用地下土壤埋管换热满足建筑的供热空调需要、优化1本课题得到“十一五”国家科技支撑计划重大项目（项目编号：2006BAJ03A06），天津市社会发展科技计划项目（项目编号：06YFSYSF03600）；辽宁工程技术大学优秀青年基金（项目编号：06A13）的资助。1http://www.paper.edu.cn设计整个系统、考虑适宜的调节运行方式等等，均是需要进行认真研究的问题。本文通过对地源热泵系统的节能特性及节能特性评价原则、指标进行分析，亟以加深对该项节能技术的合理评价。2.地源热泵原理

7、与节能特性分析2.1地源热泵供热/制冷原理地源热泵是利用浅层地表所储藏的太阳能资源作为冷热源，利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性（地下80～160米深处，地下土壤或地下水温度常年维持在16℃左右），通过埋藏在地下的换热器与土壤、地下水、岩石交换热量，或者直接与地下水或者地表水进行热量交换，从而对建筑物进行供暖制冷空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。通常地源热泵消耗1kW的高位能量，通过热泵提升后，用户可以得到3～4kW以上的有用热能（热量或冷量）。

8、地源热泵系统供热/制冷工作原理和冬、夏季工作模式分别见图1、2所示。1.地下埋管换热器；2.冷凝器；3.截流装置；4.蒸发器；5.压缩机；6.室内换热器；7.室内循环泵；8.换向阀图1地源热泵系统工作原理图Fig1Schematicdiagramofgroundsourceheatpumpsystem图2地源热泵系统夏季/冬季工作模式Fig2Operationmodeofgroundsourceheatpumpsysteminwinterandsumme