浅析地源热泵技术

摘要：本文分析了我国能源消费现状和地源热泵节能的意义，介绍了地源热泵技术原理和优缺点，就地源热泵设计提出了一些见解，供同行借鉴。

关键词：地源热泵;能源现状;节能

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电能，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。地源热泵的由来，地源一词是从英文\"ground source\"翻译而来，在空调业内，目前仅指地壳表层(小于400米)范围内的低温热资源，它的热源主要是来自太阳能，极少能量来自地球内部的地热能。地源热泵系统(ground sourceheat pump systems)包括三种不同的系统：以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵，也有资料文献称之为地下耦合热泵系统(ground-coupled heat pumpsystems);以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统(ground water heat pump systems);以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统(surface-water heatpump systems)。这样的分类在国内的暖通空调界已经达成了共识。

一、能源消费现状

到21世纪末，国内每年最多可供应的一次能源生产量为32亿吨标准煤。我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气仅占1.2%，我国人口约占世界人口的20%，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中其余六国的的储量比都在200年以上，只有我国的储量比不足100年。石油的储量比为40年，并且中国石油、天然气的平均丰度值也仅为世界平均水平的57%和45%。长期以来，煤炭在我国能源生产结构、消费结构中一直占有绝对主导地位，尽管近年来，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈现出上升的迹象。特别在冬季,在国内几乎全部用煤取暖。煤是各种能源中污染环境最严重的能源,只有减少煤的使用,大气污染问题才可能得到解决。现在各地都在采取措施控制燃煤的数量,选用电采暖、燃油或者燃气采暖等措施,但都存在运行费用高、资源不足和排放CO2这些问题。受能源、特别是一次性能源与环保条件的限制，传统的燃油、燃煤中央空调方式将逐步受到制约。

二、地源热泵节能意义

面对如此严峻的能源形势，国家总的能源政策还是节能和新能源开发、再生能源利用并重，因此，地源热泵技术的推广应用在我国具有极大的现实意义。地源热泵比风冷热泵节能40%，比电采暖节能70%，比燃气炉效率提高48%，所需制冷剂比一般热泵空调减少50%。从降低运行费用、节省能源、减少排放CO2排放量来看,地源热泵技术是一个不错的选择。地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。地源热泵的能量来源于自然能源，它不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种理想的\"绿色空调\"。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统，该系统无论严寒地区还是热带地区均可应用，可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。

三、地源热泵技术原理和优缺点

3.1地源热泵的技术原理

地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方;在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。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。地表浅层地热资源的温度一年四季是相对稳定的，土壤与空气的温差一般为17℃，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%~60%，可以节能和节省运行费用40%~50%左右。

3.2地源热泵技术的优缺点

地源热泵的优点：(1)高效节能，稳定可靠。通常地源热泵消耗1KW的能量，用户可以得到5kW以上的热量或4kW以上冷量。(2)环保，无环境污染，无任何燃烧外排物，制冷剂对臭氧层零污染，具有良好的社会效益。它不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音。(3)一机多用，地源热泵系统可供暖、制冷，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。(4)使用寿命长，维护费用低。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年,是分体式或窗式空调器的2~4倍。地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。(5)节省空间，没有冷却塔、锅炉房和其它设备，省去了锅炉房、冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。(6)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。当然，地源热泵技术不是十全十美的，例如其应用会受到不同地区、不同用户和国家能源政策、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。

四、设计过程中存在的需要注意问题

地源热泵技术从开始研究到投入实际应用，一直在改进;虽然它是一种环保、节能、先进的空调方式，但仍然存在一些需要注意的问题：

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