浅谈地源热泵技术在国内外发展与应用

     ［提要］ 地源热泵技术作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式，已经引起人们的广泛兴趣。随着我国经济快速发展，全国能耗快速增长，能源供应形势非常严峻，节能减排已是我们面临的最重要问题之一。地源热泵作为区域能源的一种重要形式，能够有效地降低住宅和公共建筑对资源的消耗，特别是在使用过程中的严重浪费。所以，如何解决地源热泵应用过程中的难题，促进地源热泵的可持续发展，已经成为国内城市研究的重要课题。 

　　 关键词：区域能源；地源热泵；节能 

　　 中图分类号：F206 文献标识码：A 

　　 收录日期：2012年4月12日 

　　 一、引言 

　　 我国目前面临能源短缺与能源消耗快速增长的矛盾，统计资料显示，我国人均剩余可开采石油储量不到3.0吨，不足世界平均水平的1/9，石油对外依存度逐年上升，至2008年全年已达到48.0%；煤炭、天然气和森林资源的人均拥有量分别仅为世界平均值的1/2、1/23和1/6。 

　　 地源热泵技术作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式，已经引起人们的广泛兴趣。地源热泵在学术上的定义是指一种利用少量高位能，实现从低位能向高位能转移的热泵空气调节系统。从广义上看，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷源的系统，即地下土壤热交换器地源热泵系统、地下水热泵系统、地表水（湖水、河水、海水及污水）热泵系统。 

　　 二、国外现状 

　　 自1912年瑞士Zoelly提出的“地源热泵”概念以来，地源热泵系统因其利用可再生能源，具有高效节能、环保的优点，在工程技术领域得到了广泛的研究和应用。 

　　 美国的水源热泵技术应用偏重于住宅和小型商业建筑，在大型建筑方面，美国推行WLHP系统，即水环热泵系统，该系统是水源热泵系统的一种特殊方式。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源环保研究中心、美国地下水资源联合会、爱迪生电力研究所及众多地源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员组成的美国地源热泵协会，该协会在近年来投入了大量资金从事开发、研究和推广工作。 

　　 与美国的热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家于20世纪六十年代逐步发展成为主要用于采暖的水-水型地源热泵技术，主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。 

　　 加拿大地源热泵市场增长急剧，其主要原因是加拿大联邦政府的拨款支持，以及各省政府有针对性的补贴和公共服务部门对住宅改造的激励，补贴程序由专门机构（如声誉很高David Suzuki基金会）独立研究发布。 

　　 亚洲地区，如日本，20世纪八十年代以后建成了不少利用地表水、城市生活废水及工业废水的水源热泵集中供冷供热系统，如东京幕张地区利用城市生活废水的水源热泵系统；八十年代初建成的东京箱崎地区区域供冷供热工程是首次采用了隅田川的河水作为热泵热源，第一期工程规模为11，000kW，具有4，980m3的蓄热槽。 

　　 三、国内现状 

　　 地源热泵在我国的发展可以分为三个阶段：第一阶段从20世纪八十年代到21世纪初，是起步阶段。在这一阶段，地源热泵概念逐渐出现在我国科研工作者的视野里并得到逐步重视。1997年中国科技部与美国能源部正式签署的《中美能源效率及可再生能源合作议定书》是我国地源热泵真正起步的标志性事件，这个合作对我国地源热泵初期发展起到了引导的作用。第二阶段从21世纪初到2004年，是推广阶段。这个阶段地源热泵系统在我国各个地区均有应用，相关科学研究也极其活跃，但由于缺乏统一的系统培训，技术实施人员的技术水平参差不齐，某些项目出现了问题，引起了人们对此技术的担忧，而且房地产开发商更注重降低建设成本，而不注重新技术和建筑室内环境质量与科技理念，部分地源热泵企业在市场拓展方面遇到困难，艰难地生存。第三阶段从2005年至今，为快速发展阶段。2005年后，随着我国对可再生能源应用与节能减排工作的不断加强，《可再生能源法》、《节约能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《民用建筑节能管理条例》等法律法规的相继颁布和修订，外加财政部、建设部两部委对国家级可再生能源示范工程和国家级可再生能源示范城市的逐步推进，更是奠定了地源热泵在我国建筑节能与可再生能源利用中的突出地位，各省市陆续出台相关的地方政策，设备厂家不断增多，集成商规模不断扩大，新专利新技术不断涌现，从业人员不断增多，有影响力的大型工程不断出现，地源热泵系统应用进入了爆发式的快速发展阶段。 

　　 2009年6月1日，《地源热泵系统工程技术规范》修订版正式发布实施。相比此前的规范，修订版更趋于完善合理，补充了地源热泵工作的缺失部分，将地下工况考虑到地源热泵实施细则中来，降低了工程失误系数，为科学应用管理地源热泵系统提供了坚实的保证，成为正确指导地埋管地源热泵系统设计应用的行为准则。 

　　 国家在法律法规及其他相关政策方面的支持，促进了地源热泵技术在国内多个省市的应用。 

　　 沈阳市大规模推广应用“再生水源热泵技术”，并自主研发了“混合式水源热泵技术”。在水源热泵技术的推广应用上，除了应用地下水源热泵技术，又创造了再生水源热泵技术这种新形式，用这种形式供热的节能效果还能再提高10%左右。 

　　 辽宁大连的星海假日酒店采用的海水源热泵集中空调能为4万m2的建筑提供制冷和采暖，在国内尚属首例，是目前我国最大的海水源热泵工程。北京在2008年奥运会期间，充分利用得天独厚的地热条件，发挥地热温泉的清洁能源优势和保健作用，相继将一些先进的技术，如地热尾水回灌、水源热泵等应用到地热供暖系统上，同时水源热泵式中央空调成为指定选用的空调型式。洛阳市依靠天然的资源优势，大力推广地源热泵技术，正骨医院、黄委会办公楼及宾馆、中侨大厦、丽景阳光生态园等单位已采用了水源热泵空调，运行效果良好。 

　　 四、结论 

　　 随着国家标准《地源热泵系统工程技术规范》的发布，地源热泵系统的设计、安装、运行、维护等各个方面均变得有章可循，其推广应用时机已成熟。但地源热泵技术就像一个新事物必须经历挫折和教训一样逐渐地发展。作为一门新技术，它为我们国家的可持续发展带来了契机，在不远的将来，随着经济实力的提高和人民生活水平的进步，经过研究和技术人员的共同努力，一定具有广阔的市场前景。 　　 

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