地源热泵技术应用简介

地源热泵技术简介

一、地源热泵描述

1、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。

2、原理

1）地源热泵制冷原理

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，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒/空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式为室内供冷。

2）地源热泵制热原理

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。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，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，以强制对流、自然对流或辐射的形式向室内供暖。

3、系统分类

1）水平式地源热泵

通过水平埋置于地表面2～4M以下的闭合换热系统，它与土壤进行冷热交换。此种系统适合于制冷供暖面积较小的建筑物，如别墅和小型单体楼。该系统初投资和施工难度相对较小，但占地面积较大。如图1

图1

2）垂直式地源热泵

通过垂直钻孔将闭合换热系统埋置在50M～400M深的岩土体与土壤进行冷热交换。此种系统适合于制冷供暖面积较大的建筑物，周围有一定的空地，如别墅和写字楼等。该系统初投资较高，施工难度相对较大，但占地面积较小。如图2

图2

3）地表水式地源热泵

地源热泵机组通过布置在水底的闭合换热系统与江河、湖泊、海水等进行冷热交换。此种系统适合于中小制冷供暖面积，临近水边的建筑物。它利用池水或湖水下稳定的温度和显著的散热性，不需钻井挖沟，初投资最小。但需要建筑物周围有较深、较大的河流或水域。如图3

图3

4）地下水式地源热泵

地源热泵机组通过机组内闭式循环系统经过换热器与由水泵抽取的深层地下水进行冷热交换。地下水排回或通过加压式泵注入地下水层中。此系统适合建筑面积大，周围空地面积有限的大型单体建筑和小型建筑群落。如图4

图4

二、地源热泵技术应用特点

1、地源热泵技术属于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。

2、地源热泵属经济有效的节能技术

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的运行效率要高40%左右，因此可以节能和节省运行费用40%左右。另外，地表浅层温度较为恒定的特性，使得热泵机组的运行更加可靠和稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

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减少40％以上，与电供暖相比则要减少70％以上。虽然同样采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％左右的充灌量，属于自含式系统，即该装置可在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏的机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，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、地源热泵系统可一机多用，应用范围广泛

地源热泵系统可用于供暖、空调，还可供生活热水，一机可多用，一套系统可以替换原来的锅炉和空调两套装置或系统。地源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖及空调使用。

三、地源热泵空调系统的效益分析（资料来自中国新能源网）

地源热泵系统是一套非常高效且节能的空调系统，让我们用数字说话，分析一下它的节能效益。

首先是节能效益。折算一次能源，以能源利用总能效进行分析，地下水热泵系统供热总能量最高约为115%，土壤源热泵系统供热总能效约为100%，燃煤集中锅炉供热总能效约为55%左右，燃气集中锅炉供热总能效约为65%左右，热电厂供热总能效约为70%。

根据地域、建筑类型、地源热泵系统方式的不同，地源热泵供暖与传统燃煤锅炉供暖相比节能25%—50%，如对北京市11个不同类型建筑地源热泵项目2003—2004年冬季运行费用调查结果表明，7项工程低于燃煤采暖（18.5元/㎡），所有被调查项目的采暖费均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格；根据地域、建筑类型、地源热泵系统方式的不同，地源热泵供暖与传统燃煤锅炉供暖相比节能20%—50%，地源热泵供冷与传统冷水机组供冷相比节能10%—30%。

其次是环境效益。地源热泵系统没有氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放，真正做到了无污染；如果全国每年在2000万平方米建筑中推广应用地源热泵空调系统，则可替代70万吨左右标煤，或5.2亿

立方米左右天然气，削减约470吨氮氧化物和约40吨颗粒物的排放。

最后再说经济效益。地源热泵系统不仅能供暖、制冷而且可以提供生活热水，具有多重功能，主机使用寿命一般在20年左右。根据现有实际工程测算，如采用地下水式地源热泵系统，冷热源部分的初投资每平方米约150—300元，如采用土壤源地源热泵系统，系统初投资冷热源部分投资每平方米约200—400元，与采用国产冷水机组加锅炉式中央空调系统的初投资大致相同或略高。采用地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调降低15%—30%；地源热泵系统的静态投资增量回收期仅为4—10年，且维护成本非常低，无需专人看管，节省了占地空间和人力资源。除此之外，它的运行费用也相对较低，冬季运行费用低于20元/㎡，夏季低于15元/㎡。

四、各城市关于地源热泵空调技术的相关政策

1、2007年1月，建设部发布《建设事业“十一五”重点推广技术领域》，确定了“十一五”期间九大重点推广技术领域，其中“建筑节能与新能源开发利用技术领域”中重点推广太阳能、浅层地温能、生物能及其他能源利用技术；其中建筑节能改造技术重点推广：供热采暖制冷系统节能改造技术。

2、2007年1月，北京市召开的“2007年北京市发展和改革工作会议”，确定230亿元政府资金重点投向八大领域，其中明确了要“加大能源、水资源开发、资源节约利用、生态环境治理等项目的支持力度”，拟投资22亿元。

3、2007年6月，国务院发布《国务院关于印发节能减排综合性

工作方案的通知》（国发[2007]15号），明确提出要“大力发展可再生能源，抓紧制订出台可再生能源中长期规划，推进风能、太阳能、地热能、水电、沼气、生物质能利用以及可再生能源与建筑一体化的科研、开发和建设，加强资源调查评价。

4、北京市2007年7月1日开始实施的《关于发展热泵系统的指导意见》（京发改（2006）839号）：根据市规划委核定的建筑面积从本市固定资产投资中安排一次性补助，补助标准为：地下（表）水源热泵35元/平方米，地源热泵和再生水源热泵50元/平方米。

5、宁波市《宁波市节能与清洁生产专项资金使用管理暂行办法》：符合节能推广目录，单体投资额在100万元以上，达到20%以上节能效果的企业节能项目，按项目实际投资额给予8%的补助；单体企业的当年最大补助额原则控制在80万元以内。

6、天津市：推广应用埋管式地源热泵，应用工程较多；

7、重庆市：每年拨千万元专项资金扶持，利用长江、嘉陵江为水源，5年内将建设30万㎡示范工程；

8、沈阳市：全市已有地源热泵系统应用面积400万㎡以上，市政府以世博园为示范，正积极制定鼓励大面积应用的政策；

9、大连市：全国唯一的水源热泵技术规模化应用示范城市；

10、成都市：已投入1000万元对使用地源热泵的建筑进行补贴；

11、乌鲁木齐市：与重庆大学等合作，推广新型土壤源热泵系统；

12、呼和浩特市：较早开始地源热泵技术区域级应用的研究。市委领导曾亲自带团赴京考察；