地源热泵技术在我国的应用前景
摘要：地源热泵技术是一项空调、供暖和热水供应技术。本文介绍了地源热泵技术在国外的推广应用情况，根据我国的实际情况就初期投资、能源、环境保护和国家政策的影响等方面分析了这项技术在我国的发展优势以及在推广过程可能遇到的问题，指出该项技术在我国具有广阔的应用前景。
关键词：地源热泵空调节能环保
1 前言
热泵，就象水泵能把低位水提升到高位一样可以把热从低温端传送到高温端。它是一种可以实现蒸发器与冷凝器之间功能转换的机械，实质上是另一种形式是制冷机。地源热泵（GSHP）是以大地为热源对建筑物进行空调、供暖和热水供应的技术。众所周知，地层之下一年四季均保持一个相对稳定的温度。在夏季，地下的温度要比地面空气温度低，在冬季却比地面空气温度高。地源热泵正是利用大地的这个特点，通过埋藏在地下的换热器，与土壤或岩石交换热量。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其它辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热、夏季供冷。在冬天，管道内的液体将地下的热量抽出，然后通过系统导入建筑物内，同时蓄存冷量，以备夏用；在夏天，热量从建建筑物内抽出，通过系统排入地下，同时蓄存热量，以备冬用。风扇系统将冷暖空气分别送到建筑物内部的各个区间，类似于一般的空调系统。地源热泵一年四季均能可靠的提供高品质的冷暖空气，为我们营造一个非常舒适的室内环境。
地源热泵系统按其循环形式可分为：闭式循环系统、开式循环系统和混合循环系统。对于闭式循环系统，大部分地下换热器是封闭循环，所用管道为高密度聚乙烯管。管道可以通过垂直井埋入地下150－200英尺深，或水平埋入地下4－6英尺处，也可以置池塘的底部。在冬天，管中的流体从地下抽取热量，带入建筑物中，而在夏天则是将建筑物内的热能通过管道送入地下储存；对于开式循环系统，其管道中的水来自湖泊、河流或者竖井之中的水源，在以与闭式循环相同的方式与建筑物交换热量之后，水流回到原来的地方或者排放到其它的合适地点；对于混合循环系统，地下换热器一般按热负荷来计算，夏天所需的额外的冷负荷由常规的冷却塔来提供。
地源热泵技术目前在国外得到广泛的应用。现在美国的家庭、银行、医院、机场、连锁旅客、超市、办公楼和学校等均有一定比例的建筑使用地源热泵，根据美国地源热泵系统，根据美国每年安装约4万套地源热泵系统，这个速度意味着每年可以节约8.79×1011瓦的能量，同时每年减少150万吨温室气体的排放。美国近年来对地源热泵方面进行了大量推广工作，美国政府也充分肯定了地源热泵的潜力，鼓励使用这种寿命周期费用低，温室气体排放量少的空调技术。美国国家环保局认为地源热泵的效率在加热和冷却设备中居于前列。美国能源部和环保局已经开始联合成立了地源热泵中心，筹集了1亿多美元资助科研项目和市场开发，目前，美国生产的地源热泵的公司数量达数十家。
尽管目前在中国也有多家研究机构对地源热泵技术的一些技术性能进行了研究，也有部分由国外公司完成的实际工程，在国内人们对这项技术还是比较陌生。这项技术是否适合中国的实际情况，发展前景究竟如何？这是一个非常值得讨论的问题。因此我们在对地源热泵
进行技术方面研究和积累有关数据的同时，有必要对该项技术在中国应用的技术经济可行性进行系统的研究和分析。
2 地源热泵技术的发展及其优点
地源热泵实际上是一项非常古老的技术，四十年代便有应用，只是近五年来相关技术发展，使其迅速商业化。地源热泵的名称最早出现在1912年瑞士的一份专利文献中，20世纪50年代欧洲出现了利用地源热泵的第一次高潮。在此期间，Ingersoll和Plass根据Kelvin线源概念提出了地下埋管换热器的线热源理论，但当时由于能源价格低，系统造价高，没有得到广泛应用。70年代，石油危机把人们的注意力集中到节能、高效益使用能源，使地源热泵的发展进入了高潮阶段，此时地下埋管已由早期的金额管改为塑料管。这个时期欧洲建立了不少水平埋管换热器的地源热泵，但主要用于冬季供暖。80年代初开始，美国、加拿大开展了冷暖联供地源热泵方面的研究工作，不少文献报道了地源热泵不同形式地下埋管换热器的传热过程及模型，并有部分工程的运行总结和性能比较。
2 地源热泵技术在我国的应用前景
美国能源部（DOE）和美国环境保护署（EPA）均已确认，地源热泵系统是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。一方面它利用地下土壤或岩石的相对稳定温度使取暖和空调系统在全年都能维持高效运行，为地源热泵用户节省电费20－50％，另一方面，在同等条件下，采用了地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在三年左右即可回收。对林肯城和内布拉斯加这两处地方和20所学校进行了有关空调系统维护费用的调查。这20所学校采用了4种不同的供冷方式：地源热泵系统（GHP）、带有热水锅炉的空气冷却器（ACC/GHWB）、带有热水锅炉的水冷却器（WCC/GHWB）、带有蒸汽锅炉的水冷却器（WCC/GSB）。调查表明，地源热泵系统的运行费用相对于其它空调系统来说是相当低的。
更重要的一点是，地源热泵系统所使用的制冷剂在工厂里注入并被完全密封，使用过程中绝无泄漏，用户任何时候均不必添补制冷剂，因而减少了对臭氧层的破坏。该系统可用于不同结构、不同面积的居民建筑上，可在新建筑施工时安装，也可用于旧建筑的改造，其在设计中的弹性使得它成为一个非常吸引人的空调选择。地源热泵在去湿方面有特别的长处，因而非常适合于夏季炎热而潮湿的气候，如果在空气配送装置上加上空调器，地源热泵在这一点上的特点将更加突出，因此若要达到室内空气质量标准，地源热泵系统也是一个非常好的选择。
地源热泵正是有以上优势、政府办公楼、公寓和餐馆等等。根据民用美国阿可拉荷马州电力公司在红河谷所作的用户调查：如果要1分至10分之内打分，99％的地源热泵空调用户对其在夏天的制冷能力打8分以上，73％的用户打了满分10分。
3 地源热泵技术在中国的发展优势
3.1 初期投资费用少
随着改革开放的不断深入，人们生活水平的不断提高，持续的高速经济增长导致人们对舒适生活的追求，从而使地源热泵这项崭新的技术在中国具有巨大的市场潜力。同时我们也要注意到，我国城市的建设步伐存在加快，每年城镇新建住宅2.4亿m2。而在建设新建筑之前并入集中地源热泵系统，其成本要远远低于旧建筑的改造（甚至可以低于一般空调系统！）这对我们这个“严寒”与“寒冷”采暖无几乎占了国土面积的70％和全国总建筑面积的50％的国家而言，节省的费用是巨大的。在美国，由于能源相对的便宜（与中国相近），而人工费用很高，一般一个家庭的安装费用在3000至5000美元左右，地源热泵仍然具强的市场竞争力。而我国由于人工费用比较低，与西方发达国家相比，我国的基建费用低。基建费用是地源热泵最主要的成本增加部分。由此可见，我国与国外发达国家相比，初期投资相对要少一些。
3.2 能够提高城市环境质量
随着人们生活水平的提高，对生活质的要求越来越高，环保意识增强，人们开始认识到高品质的空气是人类健康的保障。目前居民对空气污染的关注程度越来越高，城市（包括室内）对人们生活以及身体的影响日益受到重视，在碰到身体不适的时候，很多居民开始考虑空气因素的影响。根据《1997年中国环境状况公报》，我国城市空气质量仍处于较重的污染水平。据统计，世界大气污染最严重的10座城市空气质量不容乐观，加强空气治理，已经到了刻不容缓的时候。目前我国的能源结构中有一个最为不利的因素，即长期以来在能源的生产和消费中煤炭的比例占70%左右。图3是有关我国1997年的能源消费结构。
为了彻底整治环境，减少温室气体排放，我国政府正在规划改变以煤为主的能源结构，以实现可持续发展战略。北京等城市正在考虑以电代煤的为解决城市污染的问题。每千瓦电能速写为3至4千瓦热量的地源热泵将是极具竞争力的技术。由于电力是地源热泵的唯一动力，因此没有燃料分散燃烧所造成的大气污染。与此同时由于厂家密封制剂。使用过程中不泄露，不补充，减少了对臭层的破坏。分析和调查表明，地源热泵的应用对臭氧层的破坏。分析和调查表明，地源热泵的应用对降低温室效应起了积极作用。可见，这项技术的应用对降低温室效应起了积极作用。可见，这项技术应用于中国将缓解城市空气污染问题。
3 地源热泵技术在我国的应用前景
3.3 能够缓解能源紧张问题
进入新世纪，在生产力高速发展的条件下，人们越来越认识到地球上的资源和能源日益匮乏。我国能源短缺是一个争的事实，与此同时，我国又存在能源率低的矛盾。据统计，我国总的能源利用率约为30％，这仅相当于发达国家50年代的水平。我国建筑耗能约占总耗能的25％，其中供热采暖能耗约占一半。能源短缺导致中国的能源价格越来越接近发达国家的水平。我国要在能源每年增长率仅为3％－5％的条件下满足国民经济持续每年增长8％－9％，就必须重视节能技术和节能产品的开发利用，这决定了我国必须在窍门和取暖这一耗能大项上有所改进。就地源热泵技术而言，由于热泵仅仅用来传输热量，而不是产生热量，所需要的热量有70％来自地下，夏天制冷时，用来将建筑物中的热量传入地下所消耗的电力也非常少，因此地源热泵这项节能技术应用于我国可以在一定程度上缓解我国的能源压力。
3.4 受到国家相关政策的支持
为了减少我国由于冬季采暖所造成的大气污染，减低国内现有制冷空调的能源消耗，寻求新的低能耗、无污染的供暖制冷空调技术，国家科技部与美国能源部分别代表两国政府签署了中美两国政府地源热泵合作协议，引进和推广美国先进的地源热泵技术。这对地源热泵技术在中国的推广起到巨大的推动作用。
八届人大常委会第二十八次会议审议并通过了《中华人民共和国节约能源法》，其中第三十九条将热电冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术，这也将促进地源热泵事业的发展。自从我国实施《民用建筑节能设计标准》后，提高了建筑隔热保温性能，降低了建筑采暖能耗，结果是大幅度降低了地源热泵采暖方式的年运行费用，增加了地源热泵与集中供热采暖方式的竞争能力。
4 地源热泵技术在中国的推广过程中可能遇到的问题
任何一项新事物的出现总是要受到人们的质疑，对于地源热泵这项新技术同样可能会遇到一些阻力。首先，中国有关地源热泵的现成技术资料不多，还缺少这方面的设计、安装和维护技术人员，同时，由于在中国生产地源热泵相关设备的厂家少，人们对它还比较陌生，大多抱着观望的态度，这样的情形不利于这项技术在中国的推广。
其次，我国现在还没有出台促进地源热泵技术开展的相关优惠政策，这使部分想采用地源热泵系统的用户由于看不到眼前利益而采用其它的空调系统。为了鼓励用户采用地源热泵系统，我国可以提供鼓励性补贴和资助给购买地源热泵系统的用户，或者采用调整能源价格的方法，使能源价格合理化，给予这些用户一些实惠，鼓励人们采用地源热泵系统。
还要说明的一点是，世界是热泵技术比较发达的北美、北欧、和中欧国家由于气候条件基本上中用于供热，对地源热泵夏季制冷工况研究较少。而我国辐员辽阔，地处温带，冬季需供暖，夏季需供冷，而且南北地区气象条件差异很大，同样的建筑在不同的地区，其负荷情况可能迥然不同。因此，我们不能照搬外国的技术成果，必须投入大量的科研经费和研究人员进行研究，使其适合中国气候特点，这也在一定程度上延缓了技术在中国的推广。
5 结束语
地源热泵技术为我们带来了巨大的契机，它能够减少能量消耗，降低环境污染，同时能保证业主空调系统的可靠性和经济性。尽管这项技术在中国的推广应用刚刚开始，但由于其独特的优势，必将引起广大用户、科技人员以及政府部门的高度关注。综合以上的分析，我们认为地源热泵技术在中国有广阔的市场前景。
地源热泵技术原理和优点缺点
地源热泵技术原理：
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高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。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。
地源热泵技术特点：
环保：使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放；不需使用冷却塔，没有外挂机，不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音；不抽取地下水，不破坏地下水资源。
一机三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水。
使用寿命长：使用寿命20年以上，是分体式或窗式空调器的2-4倍。
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。
地源热泵优点：
1、地源热泵技术属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。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。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一种形式。
2、地源热泵属经济有效的节能技术
地能或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运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。
据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。
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，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密
封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，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、地源热泵一机多用，应用范围广
地源热泵系统可供暖、空调，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；可应用于宾馆、购物商场、家电电脑办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。
5、地源热泵空调系统维护费用低
在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左右即可收回。
此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。
地源热泵缺点
当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、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，实际上地源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。
地源热泵回填介绍
地源热泵回填介绍
地源热泵回填介绍：
回填方式：
采用从地下反浆回填的方法灌回填料。回填泵采用进口高压力的柱活塞泵，由孔底部位注入填料向上反填，逐步排除空气，确保无回填空隙，保证了传热效果。国产泵则因压力较小难以实现，回填到一半时无法继续回填，另一半只能改为人工回填。（右图为反浆回填示意图）
专用回填料：
回填材料的导热能力对地下管路的换热能力有着重要的影响，回填料在施工完成后与地下换热器接触最紧密，回填料的配比与选择，决定了其传热性能，传热特性直接影响换热效果。除考虑传热外，还要考虑其凝固强度等级，因地质结构不同、膨胀能力不同，产生的挤压力也差别很大。选择合适的回填料还可以防止挤压破坏地下换热管。因此，依据地质报告，配比选择回填料，也是保证土壤热泵成功应用的重要一环。
根据做热响应实验显示的地质条件，本工程地下基本都是粘土。由此，我公司采用
II型回填料，如右图所示。该种回填料由膨润土、沙、水泥按特定的比例（德国配方）混合而成，另外添加一定比例的高导热系数填料石英砂。
采用进口专用回填设备：
回填料灌料时，要求高压回填。若人工回填，压力不够空隙较多，严重影响传热效果，
无法达到设计参数，系统供冷、供热均无法实现。我公司使用的德国进口回填设备，具有很大的回填压力，而且采用由孔底部位注入填料向上反填方式，确保无回填空隙，回填料凝固后有良好的导热能力。
回填完后将留在地面的管道管口进行封堵保护并进行标记，防止后续施工造成损坏。
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地源热泵回填介绍：
回填方式：
采用从地下反浆回填的方法灌回填料。回填泵采用进口高压力的柱活塞泵，由孔
底部位注入填料向上反填，逐步排除空气，确保无回填空隙，保证了传热效果。国
产泵则因压力较小难以实现，回填到一半时无法继续回填，另一半只能改为人工回填。（右图为反浆回填示意图）
专用回填料：
回填材料的导热能力对地下管路的换热能力有着重要的影响，回填料在施工完成
后与地下换热器接触最紧密，回填料的配比与选择，决定了其传热性能，传热特性直
接影响换热效果。除考虑传热外，还要考虑其凝固强度等级，因地质结构不同、膨胀
能力不同，产生的挤压力也差别很大。选择合适的回填料还可以防止挤压破坏地下
换热管。因此，依据地质报告，配比选择回填料，也是保证土壤热泵成功应用的重要
一环。
根据做热响应实验显示的地质条件，本工程地下基本都是粘土。由此，我公司采
用II型回填料，如右图所示。该种回填料由膨润土、沙、水泥按特定的比例（德国
配方）混合而成，另外添加一定比例的高导热系数填料石英砂。
采用进口专用回填设备：
回填料灌料时，要求高压回填。若人工回填，压力不够空隙较多，严重影响传热
效果，无法达到设计参数，系统供冷、供热均无法实现。我公司使用的德国进口回填
设备，具有很大的回填压力，而且采用由孔底部位注入填料向上反填方式，确保无
回填空隙，回填料凝固后有良好的导热能力。
回填完后将留在地面的管道管口进行封堵保护并进行标记，防止后续施工造成损坏。
地源热泵回填介绍
回填方式：
采用从地下反浆回填的方法灌回填料。回填泵采用进口高压力的柱活塞泵，由孔底部位注入填料向上反填，逐步排除空气，确保无回填空隙，保证了传热效果。国产泵则因压力较小难以实现，回填到一半时无法继续回填，另一半只能改为人工回填。（上图为反浆回填示意图）
专用回填料：
回填材料的导热能力对地下管路的换热能力有着重要的影响，回填料在施工完成后与地
下换热器接触最紧密，回填料的配比与选择，决定了其传热性能，传热特性直接影响换热效果。除考虑传热外，还要考虑其凝固强度等级，因地质结构不同、膨胀能力不同，产生的挤压力也差别很大。选择合适的回填料还可以防止挤压破坏地下换热管。因此，依据地质报告，配比选择回填料，也是保证土壤热泵成功应用的重要一环。
根据做热响应实验显示的地质条件，本工程地下基本都是粘土。由此，我公司采用II型回填料，如右图所示。该种回填料由膨润土、沙、水泥按特定的比例（德国配方）混合而成，另外添加一定比例的高导热系数填料石英砂。
采用进口专用回填设备：
回填料灌料时，要求高压回填。若人工回填，压力不够空隙较多，严重影响传热效果，无法达到设计参数，系统供冷、供热均无法实现。我公司使用的德国进口回填设备，具有很大的回填压力，而且采用由孔底部位注入填料向上反填方式，确保无回填空隙，回填料凝固后有良好的导热能力。
回填完后将留在地面的管道管口进行封堵保护并进行标记，防止后续施工造成损坏。
地源热泵系统介绍
1、引言
“地热”是地热资源的简称，常指能够经济地为人类所利用的地球内部的热资源。地球资源是一种典型的清洁能源，同时它也被称为“绿色能源”和“可再生能源”。目前通常是钻较深的井来加以利用，其成本相对较高，而且技术难度较大。作为浅层地热利用新技术——地源热泵技术，是利用浅层低品位的地层能源（简称“地能”）的一种有效方式。
浅层地热目前再美国、加拿大、日本、瑞士和西欧各国得到广泛的应用，而我国才刚起步。地源热泵技术充分利用地壳表层土壤中的可再生低温，通过消耗少量的电能，对室内进行供暖、制冷。其占地面积小，无任何污染，运行耗电少、成本低，可清洁环境，代替锅炉、中央空调，达到环保节能效果。
2、地源热泵的工作原理
地源热泵遵循逆卡诺原理，即从外部供给热泵较小的耗功W，同时从低温环境TL中吸收大量的低温热QL，热泵就可以输出温度高得多的热能QH，并送到高温环境TH中去，从而达到不能直接利用的低温热回收利用起来。地源热泵根据地下换热器的形式不同可以分为开式和闭式。闭式循环系统有水平埋管和直埋式两种，其循环介质完全被封闭在管路中，不受外界环境干扰。垂直埋管式地源热泵适合于用地比较紧张的城市地区，而且恒温效果好，维护费用少。一般采用φ100~φ150的孔径，孔深100~300m，空间距为4~10m。地下管线采用高密度聚乙烯（HDPE）管或聚丁烯（PB）管，管线口径φ25~φ35mm，钻孔总长度由建筑面积大小而定。正常是每平方米建筑面积钻孔1m左右。各孔内管线的连接方式有并联和串联。每一钻孔内可以放单“U”型管，也可以放双“U”型管。孔内用与地层岩土成分相近的材料（一般为膨润土水泥或硅砂）充填。
埋入地下钻孔中的地下换热器一进一回形成回路与大地进行换热。地源热泵在于夏季利用冬季蓄存的冷量供冷，同时蓄存热量，以备冬用；冬季利用夏季蓄存的热量供热，同时蓄存冷量，以备夏用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相同，冷暖负荷基本相当，可用同一地下埋管换热器实现建筑的冷暖联供，实属一种节能又保护环境的绿色空调。通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW左右的热量或冷量。
3、地源热泵技术的特点
3.1 属可再生能源利用技术。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47 %的太阳所散发的到地球上的能量，同时还是一个巨大的动态能量平衡系统。此外，由于地源热泵还将作为一个蓄能系统，夏存冬取。所以，该系统是一种可再生的利用能源新技术。
3.2属经济有效的节能技术。由于地能或地表浅层地热资源的温度相对稳定，这种温度特性使地源热泵比传统空调系统运行效率要高40 %，运行费用可节约30 % ~ 40 %。
3.3环境效益显著。地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少70 %以上，如果结合其它节能措施，节能减排会更明显。
3.4一机多用，应用范围广。地源热泵系统可供暖、空调，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；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、空调。
3.5不占用地面土地。地源热泵的换热器埋在地下，可环绕建筑物布置；可布置在花园、草坪、农田下面或湖泊、水池内；也可布置在土壤、岩石或地下水层内，还可在混凝土基础桩内埋管，不占用地表面积。
4、地源热泵的关键技术
地源热泵技术是一项多学科知识的结合，它包括土壤环境学、钻探、热交换、制冷、暖通空调、建筑材料学等，影响地源热泵系统性能的因素有很多方面。根据目前已有的实例分析，其关键技术是地下换热器的优化设计、土壤热性能研究、回填材料的研发和供暖、制冷系统的合理配置。
4.1 地下换热器优化设计
地下换热器的设计合理与否直接影响到地热利用效率和投资成本，是当前闭式地热源热泵技术推广的难点。采用紊流技术提高热传导效益，可以达到节约钻孔孔数；结合优化的地下换热器的类型、数量，可以降低初投资成本。
4.2 土壤的热性能研究
地源热泵系统的性能与土壤性能是紧密相关的，土壤环境中热源的最佳间隔和深度取决于土壤的热性质和气象条件，并且是随地点而变化的。研究地源热泵所应用地区的土壤环境温度和热流性质是地源热泵系统成功使用的前提，也是进行地源热泵方案设计的基础。土壤的性能研究主要包括土壤的能量平衡、热工性能、土壤中的传热与传湿和环境对土壤热工性能的影响等。
土壤的热工性能，土壤热参数一般是指定容比热C、导热系数λ和热扩散度Dr，为了解温度随时间和空间的变化规律，必须测量或计算这3个参数的值。
4.3 回填材料的研发
地源热泵系统地下换热器就是将大地作为热源和热汇，总是通过与地层发生热交换而达到换热的目的。位于循环系统中的热交换介质与地层之间的热交换作用总是通过位于其间的回填材料与U型管的材质来完成的，所以回填材料以及U型管的材质的导热系数决定着系统完成热交换的效率。
在以U型管中的热交换介质为液体柱所形成的热场中，主要的研究对象有3个方面：与热交换介质紧密接触的U型管材质、回填材料、地层的热物性。它们都是整个系统研究的基本性研究工作。
4.4 地源热泵系统的合理配置
目前，在我国已经运行的地源热泵系统中，存在着一些问题，其中系统的配置是一个重要的方面。如何对热泵、风系统管道、水系统管道、中央泵站、机房集管和管道之间的配置进行优化，提出一套合理的配置方案也是地源热泵技术得以广泛应用的重要因素。
5 地源热泵技术展望
5.1 地源热泵技术发展面临的问题
（1）观念方面。空气源热泵和燃气、燃煤供热技术相对成熟，使得人们选择地源热泵
系统时会面临阻力。
（2）暖通空调技术与其它技术的配合。地源热泵技术是暖通空调技术与钻井技术相结合的综合技术，两者缺一不可，这要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调，做好充分的技术经济分析。
（3）环境的影响。地源热泵空调系统钻井对土壤热、湿及盐分迁移的影响研究有待进一步的深入，如何使不利因素减少到最小是必须考虑的问题。目前山东建工学院地源热泵研究中心开始对热泵运行50a后对环境的影响进行研究。
（4）投资问题。并不是所有的地源热泵系统都是经济合理的，由于钻井费用可能占到整个系统初投资的30 %以上，有些投资者可能会回到传统的空调形式。
（5）安装维修。目前地源热泵系统的安装费用较高，与电制冷、天然气热系统的500～800元/ t，显然是高的，它的回收期是5～8年。
（6）岩土特性。岩土的特性随地点的变化而有所差别，在一地区的研究结果可能完全不适用于另一地区，必须进行相应的修正甚至重新研究。
5.2地源热泵技术发展的前景
地源热泵系统作为一项新技术，目前已取得很大发展，虽然有许多问题亟待解决，但应用前景广泛。1999年，瑞士学者Rybach指出，中国是世界上直接利用地热潜力最大的国家，名列世界第一，原因有两个：一是中国国土辽阔，近地表低温地热资源丰富；二是中国人口众多，采暖和制冷工业的基础相对薄弱，将来需求量无可比拟。在2000年6月日本召开的第15届国际地热大会上，Rybach担任大会主席，又指出，在地热直接利用领域，地热泵将是最活跃的一项新技术产品，可能占地热直接利用总能量的70 %以上。国外地源热泵部门纷纷看准中国市场，随着中国加入WTO，将有更多的中小空调制造商落户中国，加上关税的降低，国外许多先进的地热泵相关产品价格大副度下降，对国内现有20多家地源热泵厂家将是严重挑战，市场虽然巨大，但竞争相当激烈。地源热泵技术的推广离不开岩土钻掘工程，特别是直埋式地源热泵系统，其岩土钻掘工作量更大，其钻孔长度与供暖/制冷建筑面积的比约为1～2倍，地下系统的投资约与地上系统相平。这既为岩土工程开辟了一个新领域，也提供了一次发展的机遇。
地源热泵原理
土壤热交换器地源热泵是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统。通常称之为“闭路地源热泵”，以区别于地下水热泵系统，或直接称为“地源热泵”。它通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。地下耦合热泵系统在结构上的特点是有一个由地下埋管组成的地热换热器(geothermal heat exchanger, 或ground heat exchanger)。地热换热器的设置形式主要有水平埋管和垂直埋管两种。水平埋管形式是在地面开1～2米深的沟，每个沟中埋设2、4或6根塑料管。垂直埋管的形式是在地层中钻直径为0.1～0.15 m的钻孔，在钻孔中设置1组（2根）或2组（4根）U型管并用灌井材料填实。钻孔的深度通常为40～200m。现场可用的地表面积是选择地热换热器形式的决定性因素。竖直埋管的地热换热器可以比水平埋管节省很多土地面积，因此更适合中国地少人多的国情。管沟或竖井中的热交换器成并联连接，再通过集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接。在液体温度较低时，系统中需加入防冻液，北方地区应用时应特别注意。
地源热泵系统工程技术规范
地源热泵系统工程技术规范·工程勘察·一般规定
3.1.1 热源热泵系统方案设计前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察。
3.1.2 对已具备水文地质资料或附近有水井的地区，应通过调查获取水文地质资料。
3.1.3 工程勘察应由具有勘察资质得专业队伍承担。工程勘察完成后，应编写工程勘察报告，并对资源可利用情况提出建议。
3.1.4 工程场地状况调查应包括下列内容：
1 场地规划面积、形状及坡度；
2 场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布；
3 场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆的分布；
4 场地内已有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的分布及其埋深；
5 场地内已有水井的位置。
3.2.1 地埋管热源热泵系统方案设计前，应对工程场区内岩土体地质条件进行勘察。
3.2.2 地埋管换热系统勘察应包括下列内容：
1 岩土层的结构；
2 岩土体热物性；
3 岩土体温度；
4 地下水静水位、水文、水质及分布；
5 地下水径流方向、速度；
6 冻土层厚度。
3.3.1 地下水地源热泵系统方案设计前，应根据地源热泵系统对水量、水温和水质的要求，对工程场区的水文地质条件进行勘察。
3.3.2 地下水换热系统勘察应包括下列内容：
1 地下水类型；
2 含水层岩性、分布、埋深及厚度；
3 含水层的富水性和渗透性；
4 地下水径流方向、速度和水力坡度；
5 地下水水温及其分布；
6 地下水水质；
7 地下水水位动态变化。
3.3.3 地下水换热系统勘察应进行水文地质试验。试验应包括下列内容：
1 抽水试验；
2 回灌试验；
3 测量出水水温；
4 取分层水样并化验分析分层水质；
5 水流方向试验；
6 渗透系数计算。
3.3.4 当地下水换热系统的勘查结果符合地源热泵系统要求时，应采用成井技术将水文地质勘探孔完善成热源井加以利用。成井过程应由水文地质专业人员进行监理。
3.4.1 地表水地源热泵系统方案前，应对工程场区地表水源的水文状况进行勘察。
3.4.2 地表水换热系统勘察应包括下列内容：
1 地表水水源性质、水面用途、深度、面积及其分布；
2 不同深度的地表水水温、水位动态变化；
3 地表水流速和流量动态变化；
4 地表水水质及其动态变化；
5 地表水利用现状；
6 地表水取水和回水的适宜地点及路线。
地埋管管材与传热介质管棺材与传热介质
4.2.1 地埋管及管件应符合设计要求，且应具有质量检验报告和生产厂的合格证。
4.2.2 地埋管棺材及管件应符合下列规定：
1 地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（PE80 或PE100）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。管件与管材应为相同材料。
2 地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。管材的公称压力及适用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不应小于1.0MPa。地埋管外径及壁厚可按本规范附录A的规定选用。
4.2.3 传热介质应以水为首选，也可选用符合下列要求的其他介质：
1 安全，腐蚀性弱，与地埋管管材物化学反应；
2 较低的冰点；
3 良好的传热特性，较低的摩擦阻力；
4 易于购买、运输和储藏。
4.2.4 在有可能冻结的地区，传热介质应添加防冻剂。防冻剂的类型、浓度及有效期应在充注阀处注明。
4.2.5 添加防冻剂后的传热介质的冰点宜比设计最低运行水温低3℃-5℃。选择防冻剂时，应同时考虑防冻剂对管道与管件的腐蚀性，防冻剂的安全性、经济性及其对换热的影响。
4.3.1 地埋管换热系统设计前应明确待埋管区域内各种地下管线的种类、位置及深度，预留未来地下管线所需的埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道位置。
4.3.2 地埋管换热系统设计应进行全年动态负荷计算，最小计算周期宜为1年。计算周期内，地源热泵系统总释热量宜与其总吸热量相平衡。
4.3.3 地埋管换热器换热量应满足地源热泵最大吸热量或释热量的要求。在技术经济合理时，可采用辅助热源或冷却源与地埋管换热器并用的调峰形式。
4.3.4 地埋管换热器应根据可适用地面面积、工程勘察结果及挖掘成本等因素确定埋管形式。
4.3.5 地埋管换热器设计计算宜根据现场实测岩土体及回填料热物性参数，采用专用软件进行。竖直地埋管换热器的设计也可按本规范附录B的方法进行计算。
4.3.6 地埋管换热器设计计算时，环路集管不应包括在地埋管换热器长度内。
4.3.7 水平地埋管换热器可不设坡度。最上层埋管顶部应在冻土层以下0.4m，且距地面不宜小于0.8m。
4.3.8 竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m，钻孔孔径不宜小于0.11m,钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3-6m。水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m,且距地面不宜小于1.5m。
4.3.9 地埋管换热器管内流体保持紊流流态，水平环路集管坡度宜为0.002。
4.3.10 地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管相连接，且宜同程不只。每对供、
回水环路集管连接的地埋管环路数宜相等。供、回水环路集管的间距不应小于0.6m。
4.3.11 地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施，并宜靠近机房或以机房为中心设置。
4.3.12 地埋管换热系统应设自动充液及泄漏报警系统。需要防冻的地区，应设防冻保护装置。
4.3.13 地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，会填料的导热系数不应低于钻孔或沟槽岩土体的导热系数。
4.3.14 地埋管换热系统设计时应根据实际选用的传热介质的水力特性进行水力计算。
4.3.15 地埋管换热系统宜采用变流量设计。
4.3.16 地埋管换热系统设计时应考虑地埋管换热器的承压能力，若建筑物内系统压力超过地埋管换热器的承压能力时，应设中间换热器将地埋管换热器与建筑物内系统分开。
4.3.17 地埋管换热系统宜设置反冲洗系统，冲洗流量宜为工作流量的2倍
地埋管换热系统的检验与验收
4．4．1 地埋管换热系统施工前应具备埋管区域内的工程勘察资料、设计文件和施工图纸，并完成施工组织设计。
4．4．2 地埋管换热系统施工前应了解埋管场地内已有地下管线、其他地下构筑物的功能及其准确位置，并应进行地面清理，铲除地面杂草、杂物，平整地面。
4．4．3 地埋管桦热系统施工过程中，应严格检查并做好管材保护工作。
4．4．4 管道连接应符合下列规定：
1 埋地管道应采用热熔或电熔连接。聚乙烯管道连接应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道技术规程》CJJ101的有关规定；
2 竖直地埋管换热器的U形弯管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，不宜采用直管道煨制弯头；
3 竖直地埋管换热器U形管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的U形管的两开口端部，应及时密封。
4．4．5 水平地埋管换热器铺设前，沟槽底部应先铺设相当于管径厚度的细砂。水平地埋管换热器安装时，应防止石块等重物撞击管身。管道不应有折断、扭结等问题，转弯处应光滑，且应采取固定措施。
4．4．6水平地埋管换热器回填料应细小、松散、均匀，且不应含石块及土块。回填压实过程应均匀，回填料应与管道接触紧密，且不得损伤管道。
4．4．7竖直地埋管换热器U形管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行。当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。下管过程中，U形管内宜充满水，并宜采取措施使U形管两支管处于分开状态。
4．4．8竖直地埋管换热器U形管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔。当埋管深度超过40m时，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。
4．4．9竖直地埋管换热器灌浆回填料宜采用膨润土和细砂(或水泥)的混合浆或专用灌浆材料。当地埋管换热器设在密实或坚硬的岩土体中时，宜采用水泥基料灌浆回填。
4．4．10地埋管换热器安装前后均应对管道进行冲洗。
4．4．11 当室外环境温度低于0℃时，不宜进行地埋管换热器的施工。
4．5．1地埋管换热系统安装过程中，应进行现场检验，并应提供检验报告。检验内容应符合下列规定：
1管材、管件等材料应符合国家现行标准的规定；
2钻孔、水平埋管的位置和深度、地埋管的直径、壁厚及长度均应符合设计要求；
3 回填料及其配比应符合设计要求；
4水压试验应合格；
5各环路流量应平衡，且应满足设计要求；
6防冻剂和防腐剂的特性及浓度应符合设计要求；
7循环水流量及进出水温差均应符合设计要求。
4．5．2水压试验应符合下列规定：
1试验压力：当工作压力小于等于1．OMPa时，应为工作压力的1．5倍，且不应小于0．6MPa；当工作压力大于1．OMPa时，应为工作压力加0．5MPa。
2水压试验步骤：
1)竖直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不应大于3％，且无泄漏现象；将其密封后，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆之后保压1h。水平地埋管换热器放入沟槽前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不应大于3％，且无泄漏现象。
2)竖直或水平地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行第二次水压试验。在试验压力下，稳压至少30min，稳压后压力降不应大于3％，且无泄漏现象。
3)环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验。在试验压力下，稳压至少2h，且无泄漏现象。
4)地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行第四次水压试验。在试验压力下，稳压至少12h，稳压后压力降不应大于3 %。
3 水压试验宜采用手动泵缓慢升压，升压过程中应随时观察与检查，不得有渗透；不得以气压时压代替水压试验。
4．5．3 回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。
地下水换热系统检验与验收
5．4．1 热源井应单独进行验收，且应符合现行国家标准《供水管井技术规范》GB 50296及《供水水文地质钻探与凿井操作规程》CJJ 13 的规定。
5．4．2 热源井持续出水量和回灌量应稳定，并应满足设计要求。
持续出水量和回灌量应符合本规范第5．3．6条的规定。
5．4．3 抽水试验结束前应采集水样，进行水质测定和含砂量测定。经处理后的水质应满足系统设备的使用要求。
5．4．4 地下水换热系统验收后，施工单位应提交热源井成井报告。报告应包括管井综合柱状图，洗井、抽水和回灌试验、水质检验及验收资料。
5．4．5 输水管网设计、施工及验收应符合现行国家标准《室外给水设计规范》GB 50013 及《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268 的规定。
地源热泵系统工程技术规范·整体运转、调试与验收
一、地源热泵系统交付使用前，应进行整体运转、调试与验收。
二、地源热泵系统整体运转与调试应符合下列规定：
1>整体运转与调试前应制定整体运转与调试方案，并报送专业监理工程师审核批准；
2>水源热泵机组试运转前应进行水系统及风系统平衡调试，确定系统循环总流量、
浅谈地源热泵的现状及发展前景 【摘要】地源热泵系统由于采用的是可再生的地热能，因此被称之为：一项以节能和环保为特征的2l世纪的技术。 【关键词】地源热泵;地热储能;节能 0.引言 上个世纪70年代以来，随着能源和环境问题逐渐变得严重，在各个方面节能也被更多的考虑，以可再生的地热源为能源的地源热泵又引起了人们的重视。尤其是近年来，随着能源和环境问题的日益突出，地源热泵的研究和应用发展迅速。 1.地源热泵的发展历史及我国能源状况 地源热泵系统起始于1912年，瑞士Zoelly提出了“地热源热泵”的概念。1946年美国开始对地源热泵进行系统研究，在俄勒冈州建成第一个地源热泵系统，运行很成功，由此掀起了地源热泵系统在美国的商用高潮。1985年美国安装地源热泵14000台，1997年则安装了45000台，目前已安装了400000台以上的地源热泵，并且以每年10％的速度递长。1998年美国商用建筑的地源热泵空调系统已经占到空调保有量的19％以上，其中在新建筑里面占30％。 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，只有我国的储量不足百年。石油的储量比为四十年，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％。 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和广阔的发展前景。 2.地源热泵的工作原理 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。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物 制冷。是一种有效地利用能源的方式。
“地源热泵”的概念，最早于1912年由瑞士的专家提出，而该技术的提出始于英、美两国。 1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第一个地源热泵系统。但是这种能源的利用方式没有引起当时社会各界的广泛注意，无论是在技术、理论上都没有太大的发展。 20世纪50年代，欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮，但由于当时的能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，它才开始受到重视，许多公司开始了地源热泵的研究、生产和安装。这一时期，欧洲建立了很多水平埋管式土壤源热泵，主要用于冬季供暖。虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区，但是它也曾因为热泵专家不懂安装技术，安装工人又不懂热泵原理等因素，致使地源热泵的发展走了一段弯路。 随着科技的进步，关于能源消耗和环境污染的法律制订越来越严格，地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表，大力推广地源热泵供暖和制冷技术。政府采取了相应的补贴政策和保护政策，使得地源热泵生产和使用范围迅速扩大。上世纪80年代后期，地源热泵技术已经趋于成熟，更多的科学家致力于地下系统的研究，努力提高热吸收和热传导效率，同时越来越重视环境的影响问题。地源热泵生产呈现逐年上升趋势，瑞士和瑞典的年递增率超过10％。美国的地源热泵生产和推广速度很快，技术产生了飞速的发展，成为世界上地源热泵生产和使用的头号大国。 从地源热泵应用情况来看，北欧国家主要偏重于冬季采暖，而美国则注重冬夏联供。由于美国的气候条件与中国很相似，因此研究美国的地源热泵应用情况对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。 2005年美国商务部和密苏里大学在北京成立的环境和能源技术联合办公室（ETO），将国际地源热泵协会在中国的工作纳入其计划之中。 国内地源热泵应用 地源热泵系统，是冬供热夏制冷的好东西。他山之石，可以攻玉，了解一下我国地源热泵的发展及现状，可为推广技术借鉴。 中国早在50年代，就曾在上海、天津等地尝试采用夏取冬灌的方式抽取地下水制冷。天津大学热能研究所吕灿仁教授在1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。1997年，中国科技部与美国能源部签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中一项就是地源热泵的发展战略。1998年，中美两国确定在我国北京（代表北部寒冷地带）、宁波（代表中部夏热冬冷地带）、广州（代表南部亚热带），合作建立三个地源热泵的示范工程。北部示范工程是北京食品发酵研究所综合办公楼及专家楼，中部示范工程是宁波雅戈尔工业城，南部示范工程是广州松田职业技术学院。在这三个示范工程项目中，两个为地下水源热泵系统，一个为复合式地下水源热泵系统。 土壤源热泵的发展主要是从1998年开始。国内数家大学建立了土壤源热泵实验台，且大多数进行了地下换热器与地面热泵设备的长期联合运行。土壤源热泵系统最早应用在89年10月投入运行的上海闵行开发区办公楼，其技术和设备均由美国提供，使用情况良好。目前，国内的清华大学、天津大学、重庆大学、天津商学院、山东建工学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究，其中清华大学经过多年在多工况水源热泵的研究已经形成产业化的成果。 我国地源热泵的开发利用起步较晚，20世纪90年代开始推广和研究地源热泵系统。主要用于建筑物冬季供暖和夏季制冷。从2000年以来，地源热泵的开发利用在全国得到普遍推广，每年以10－15％的速度增长。京津地区发展速度最快。据中国地质调查局的资料显示，至2005年末，浅层地温能应用面积约2000万平方米。2005年以来，中国水源热泵的应用明显加快，由于这项技术比较成熟，在中国将进入大规模推广应用阶段。 北京是我国地源热泵技术推广较好的城市，主要原因是近年来，北京市根据城市能源发
国际地源热泵发展历程及我国发展趋势 美国地源热泵发展历史及概况 美国的地源热泵起源于地下水源热泵。由于土壤源热泵的初投资高、计算复杂以及金属管的腐蚀等问题，早期美国的地源热泵中土壤源热泵所占比例较小，主要以地下水源热泵为主。早在20世纪50年代，美国市场上就开始出现以地下水或者河湖水作为热源的地源热泵系统，并利用它来实现采暖，但由于采用的是直接式系统，很多系统在投入使用10年左右的时间由于土壤中化学物质腐蚀等问题就失效了，地下水源热泵系统的可靠性受到了人们的质疑。 上世纪70年代末至80年代初，在能源危机的促使下，人们又开始关注地下水源热泵。通过改进,水源热泵机组扩大了进水温度范围，加之欧洲板式换热器的引进，闭式地下水源热泵逐渐得到广泛应用。 与此同时，人们也开始关注土壤源热泵系统。在美国能源部（DOE）的支 持下，美国橡树山(Oak Ridge National Laborato-ry，ORNL)和布鲁克海文（Brookhaven National Laboratory，BNL）等国家实验室和俄克拉荷马州立大学（Oklahoma StateUniversity，OSU）等研究机构进行了大量的研究。主要研究工作集中在地下换热器的传热特性、土壤的热物性、不同形式埋管换热器性能的比较研究等。为了解决土壤中化学物质腐蚀问题，地埋管也由金属管变成了聚乙烯等塑料管。至此，美国进行了多种形式的地下埋管换热器的研究、安装和测试工作。现在美国安装的土壤源热泵主要是闭式环路系统，根据塑料管安装形式的不同可分水平埋管和垂直埋管，此系统可以被高效地应用于任何地方,也正是土壤源热泵系统的广泛应用推动了近几十年美国地源热泵产业的快速增长。1998年美国能源部要求在具有使用条件的联邦政府机构建筑中推广应用土壤源 热泵系统。为了表示支持这种节能环保的新技术，美国总统布什在他得克萨斯州宅邸中也安装了这种地源热泵系统。进入21世纪，美国地源热泵的使用量随着建筑规模的扩大也逐渐增加。美国地源热泵年平均增长率保持在15%以上。 从2005年到2007年美国地源热泵呈现快速增长趋势，目前地源热泵在美国50 个州都有应用，2007年全年地源热泵系统应用超过了45000套。 美国地源热泵发展中遇到的障碍主要有：1.地源热泵系统相对传统系统以及空气源热泵的一次投资较大；由于初期投资涉及到大量的地下施工，北美地区高昂的劳动力成本使得地源热泵系统的初期投资可超过常规系统100%乃至150%，目前每米环路的费用大约是11.5～55.8美元，平均每米为36美元。初期投资过高从而极大地限制了地源热泵的应用。在目前的应用中，主要还是以公立学校，尤其是中小学为主，其次是联邦的公用设施，包括军用设施。在真正的私人投资的商用建筑中使用比例要低于前两者；2.各种地方法规对地源热泵使用的限制；3.承包商施工不规范；4.水平埋管土壤源热泵系统需要大量土地面积。 为促进地源热泵的发展，美国地方政府也相继出台了很多激励措施，如表 1所示：
地源热泵空调系统使用手册 及 日常维护 湖南省第三建筑工程有限公司
目录 第一部分日常注意事项及维护步骤 (3) 一、技术分析 (3) （一）、地源热泵机组使用注意事项及日常维护 (4) 1、日常检查及保养周期 (4) 2、主机系统保养时常见故障和排除方法 (6) 3、地源热泵主机使用说明 (8) （二）、风机盘管的日常维护 (9) （三）、组合式空调机组的日常维护 (12) （四）、循环水泵的日常维护 (15) （五）、加湿器的日常维护 (16) 第二部分、空调运行记录表 (17) 1、地源热泵机组运行记录表 (17) 2、循环水泵运行记录表 (18) 3、系统运行启停时间记录表 (19) 4、风机盘管系统运行记录表 ......................... 错误！未定义书签。 5、新风机运行记录表 (20)
第一部分日常注意事项及维护步骤 一、技术分析 中央空调系统日常运行时、外部系统影响及使用质量等方面工作因素，其系统内部循环系统、传热系统、控制系统、运转部件、气密性元件等可能或多或少会发生一些偏差或改变。此时，使用时日常保养工作显得尤为重要，如系统不能得到及时的调整、清洗和处理，轻者可能造成设备或部件无法最佳工作，严重的将导致系统运行可靠性与使用寿命受到影响，并引起设备故障率与系统运行能耗的增加。 主要表现在以下几个方面： （一）：地源热泵机组使用注意事项及日常维护 （二）：风机盘管的日常维护 （三）：组合式空调机组的日常维护 （四）：循环水泵的日常维护 （五）：加湿器的日常维护
（一）、地源热泵机组使用注意事项及日常维护1、日常检查及保养周期 1.1、日常检查项目表
关于地源热泵技术的毕业论文开题报告 一、选题的依据及意义： 1．依据： 进入90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用 热水供应装置，热水供应装置已成为现代学校居住必备。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，热泵供热技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进 了地源热泵供热机组的快速发展。 随着生产和科技的不断发展,人类对地源热泵供热技术也进行了一 系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的地源热泵供热产品和技术,现在利用成熟的电子技术来进行综合的控制，并和太阳能结合更注意 能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后 发展的主题。 2．意义： 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。地源热泵不需要人工的冷热源,可以取代锅炉或市政 管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地 下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时,它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效地利用能源的方式。通常根据热泵的热源（heatsource）和热汇（heatsink）（冷源）的不同，主要分成三类：空气源热泵系统(air-sourceheatpump)ashp 水源热泵系统(water-sourceheatpump)wshp 地源热泵系统(ground-sourceheatpump)gshp 平时还有人把热泵系统按照一次和二次介质的不同，分别叫做： 空气---水热泵系统 水---空气热泵系统
辛集市阳光壹号翡翠园住宅小区 建筑能耗监测 审查：XXX 校对：XXX 设计：XXX 2011年06月09日
1.设计依据 1.1《过程检测及控制流程图图形符号和文字代号》GB2625－81 1.2《民用建筑电气设计规范》JGJ16 －2008 1.3《财政部、建设部关于加强可再生能源建筑应用示范管理的通知》（财建[2007]38号） 1.4《关于加快开展可再生能源建筑应用示范项目验收评估工作的通知》（财办建[2009]116号） 2.概述 地源热泵技术是一种利用浅层常温土壤或地下水中的能量作为能源的高效节能、零污染、低运行成本的既可供暖又可制冷并能提供生活热水的新型热泵技术。热泵是一种从低温热源汲取能量，使其转换成有用热能的装置。 系统由水循环系统、热交换器、地源热泵机组和控制系统组成。冬季代替锅炉从土壤中取出热量，以30-40℃左右的热风向建筑物供暖，夏季代替普通空调向土壤排热，以10—17℃左右的冷风形式给建筑物制冷。同时，它还能供应生活热水。它的最大优点是节能、无污染和运行费用低、空气质量高。它不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种的理想的“绿色技术”。从能源角度来说，它是一种用之不尽的可再生能源。 先进的自动化技术在可再生能源建筑应用中已广泛使用，并发挥出显著的技术经济效益。在系统控制过程中，通过对水泵、热泵、机组以及水流流量的控制和监测，使系统达到最大程度的高效和节能。 3.监控系统构成 根据本工程的实际情况及工艺要求，监控系统设计采用分布式计算机监控系统。系统由中心监控计算机和现场控制分站组成，采用以太网及现场控制总线相结合的通讯网络。同时中心监控计算机预留与物业管理网络衔接的通讯接口。设置中央控制室，中央控制室内设置中央监控计算机、打印机、投影仪等设备。 由可编程序控制器及自动化仪表组成检测控制系统---现场控制站，对各工艺过程进行分散控制；再由中央控制室，对全系统实行集中管理。分控站与中央控制室之间由以太网进行数据通信。
地源热泵产业的现状及发展趋势 在2010年6月25日住房和城乡建设部与科技部联合推出的既有建筑节能技术改造推广目录中，地源热泵热回收机组、地源热泵系统、中水源热泵系统名列其中。在“十二五”建议中，节能减排是其中重要内容之一，而建筑节能更是重中之重。在可预见的5—10年中，地源热泵无疑将迎来更广阔的发展空间。 现在行业内关于地源热泵在我国的使用和推广具体在哪个年代、什么项目上尚无统一的定论，但是企业、用户和其他业内人士可以从自己的经验出发，总结出企业或个人的“地源热泵认识发展史”，这对于丰富行业内涵和外延都有很重要的意义。 地源热泵行业受惠于国家节能减排的大政方针，近十年来得到了国家相关部门和各级地方政府的重视。在我国目前使用地源热泵技术的城市中，“沈阳模式”因为得到了地方政府的大力支持而推广力度最大，使用面积占比最高（沈阳地源热泵建筑面积达6500万平方米，占每年建筑面积1.8亿平方米的三分之一）。“沈阳模式”之所以特殊，是因为沈阳市是国家地源热泵技术推广试点城市，国内外一大批地源热泵系统建设相关企业纷纷来沈，随着地源热泵技术应用推广工作的不断深入，对行业管理、技术创新也提出新的更高的要求。为此，沈阳市决定成立地源热泵协会，并要求沈阳地源热泵协会在做好行业自律的同时，要充分发挥协会在政府与企业之间的桥梁、纽带作用，积极配合政府相关职能部门有效地开展地源热泵技术的科研攻关、技术培训、咨询服务、质量控制、信息交流等工作，全力促进地源热泵技术应用工作的科学有序、安全可靠发展。地方行业协会的成立对沈阳市地源热泵行业的促进和推广起到了很好的引导作用。 “沈阳模式”是探讨地源热泵发展现状不可绕过的一环。自“沈阳模式”推出以来，围绕在其身边各种各样的争议和讨论不绝于耳。面对此现象，吴元炜认为，我们看待“沈阳模式”应该秉持鼓励和感谢先行者的态度，任何一个进步都不是一蹴而就的，在这个过程中肯定会有走
国际地源热泵发展历程及我国发展趋势 ——中国建筑科学研究院徐伟 美国地源热泵发展历史及概况 美国的地源热泵起源于地下水源热泵。由于土壤源热泵的初投资高、计算复杂以及金属管的腐蚀等问题，早期美国的地源热泵中土壤源热泵所占比例较小，主要以地下水源热泵为主。早在20世纪50年代，美国市场上就开始出现以地下水或者河湖水作为热源的地源热泵系统，并利用它来实现采暖，但由于采用的是直接式系统，很多系统在投入使用10年左右的时间由于土壤中化学物质腐蚀等问题就失效了，地下水源热泵系统的可靠性受到了人们的质疑。 上世纪70年代末至80年代初，在能源危机的促使下，人们又开始关注地下水源热泵。通过改进,水源热泵机组扩大了进水温度范围，加之欧洲板式换热器的引进，闭式地下水源热泵逐渐得到广泛应用。 与此同时，人们也开始关注土壤源热泵系统。在美国能源部（DOE）的支 持下，美国橡树山(Oak Ridge National Laborato-ry，ORNL)和布鲁克海文（Brookhaven National Laboratory，BNL）等国家实验室和俄克拉荷马州立大学（Oklahoma StateUniversity，OSU）等研究机构进行了大量的研究。主要研究工作集中在地下换热器的传热特性、土壤的热物性、不同形式埋管换热器性能的比较研究等。为了解决土壤中化学物质腐蚀问题，地埋管也由金属管变成了聚乙烯等塑料管。至此，美国进行了多种形式的地下埋管换热器的研究、安装和测试工作。现在美国安装的土壤源热泵主要是闭式环路系统，根据塑料管安装形式的不同可分水平埋管和垂直埋管，此系统可以被高效地应用于任何地方,也正是土壤源热泵系统的广泛应用推动了近几十年美国地源热泵产业的快速增长。1998年美国能源部要求在具有使用条件的联邦政府机构建筑中推广应用土壤源 热泵系统。为了表示支持这种节能环保的新技术，美国总统布什在他得克萨斯州宅邸中也安装了这种地源热泵系统。进入21世纪，美国地源热泵的使用量随着建筑规模的扩大也逐渐增加。美国地源热泵年平均增长率保持在15%以上。 从2005年到2007年美国地源热泵呈现快速增长趋势，目前地源热泵在美国50 个州都有应用，2007年全年地源热泵系统应用超过了45000套。 美国地源热泵发展中遇到的障碍主要有：1.地源热泵系统相对传统系统以及空气源热泵的一次投资较大；由于初期投资涉及到大量的地下施工，北美地区高昂的劳动力成本使得地源热泵系统的初期投资可超过常规系统100%乃至150%，目前每米环路的费用大约是11.5～55.8美元，平均每米为36美元。初期投资过高从而极大地限制了地源热泵的应用。在目前的应用中，主要还是以公立学校，尤其是中小学为主，其次是联邦的公用设施，包括军用设施。在真正的私人投资的商用建筑中使用比例要低于前两者；2.各种地方法规对地源热泵使用的限制；3.承包商施工不规范；4.水平埋管土壤源热泵系统需要大量土地面积。
1997年~2002年 ■ 1997年11月8日，原国家科委与美国能源部在北京签署了中美两国《关于地热能源生产与应用的合作协议书》，决定在我国开始推广美国土-气（水）型地源热泵技术。 ■ 1998年11月4日，“中美两国《能源效率和可再生能源技术的发展利用领域合作议定书》工作小组第一次工作会议”在美国举行，会议通过了《中美两国政府合作推广美国地源热泵技术工作计划书》，中美两国政府地源热泵合作项目正式启动。 ■ 2002年4月23日，中美在北京签署了《中美两国地源热泵资助项目协议书》，大大加快了中美两国政府地源热泵合作项目的进程。 ■ 2002年12月19日，国土资源部发布《关于进一步加强地热矿泉水资源管理的通知》（国土资发[2002]414号）。通知指出，地热资源是宝贵的矿产资源，是重要的清洁能源之一，各级国土资源行政主管部门对此要有足够的认识，要加大地热资源的勘查评价力度，加强地热资源的开发和保护，严格地热井审批、施工和年审程序，开展地热开发利用示范项目和地热水回灌等新技术的研究推广工作，实现地热资源的可持续利用。 2005年 ■ 2005年2月28日，国家主席胡锦涛颁布33号主席令：2006年1月1日《中华人民共和国可再生能源法》开始正式实施。地热能的开发与利用被明确列入新能源所鼓励发展的范围。 ■ 2005年11月29日，国家发展和改革委员会制订并颁布了《中华人民共和国可再生能源产业发展指导目录》，“地热发电、地热供暖、地源热泵供暖或空调、地下热能储存系统”被列入重点发展项目；“地热井专用钻探设备、地热井泵、水源热泵机组、地热能系统设计、优化和测评软件、水的热源利用”等被列为地热利用领域重点推荐选用的设备。 2006年 ■ 2006年5月30日，财政部发布实施了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》（财建[2007]371号）。该办法明确提出，加强对可再生能源发展专项资金的管理，重点扶持燃料乙醇、生物柴油、太阳能、风能、地热能等的开发利用。其中第二章有关“扶持重点”第七条中提出“在建筑供热、采暖和制冷的可再生能源开发利用，重点支持太阳能、地热能等在建筑物中的推广应用。” ■ 2006年5月31日，由北京市发展和改革委员会、规划委、建委、市政管委、科
地源热泵的研究与应用 重庆大学 李保群 康侍民 段凯 摘 要：本文介绍了地源热泵的工作原理和基本类型; 比较了地源热泵与普通空调系统的特点,得出地源热泵在技术上和经济上具有明显优势的结论。介绍了地源热泵技术在工程中的应用，分析了地源热泵在中国的发展前景。关键词：地源热泵 应用 展望 Abstract:The development of ground-source heat pump ( GSHP) at home and abroad is briefly introduced. The working principle and fundamental types are discussed here. With the comparison between the GSHP and common airconditioner, the apparent advantages in technology and economics for the GSHP are presented. The development of ground-source heat pump’s application in engineering were introduced. Good prospect of development and utilization of ground-source heat pump technology in China was brought forword. Keywords: ground-source heat pump, application, prospect。 1 热泵 1．1 热泵就是通过制冷循环使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。根据供热时所采用的低品位热源分类，热泵可分为：空气源热泵、水源热泵和地源热泵。其中，地源热泵包括地下水源热泵和地下土壤源热泵。 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。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它向土壤、地下水或者地表水放热，达到给建筑物降温的目的。同时，它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效利用能源的方式。 地源热泵（Ground Source Heat Pumps ,GSHP）系统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，又称为地下耦合热泵系统（ Ground-coupled heat pump systems）或者地下热交换器热泵系统（Ground heat exchanger）；以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统（ Ground water heat pumps）；以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统（ Surface-water heat pumps）。 1．2 土壤源热泵[1]
地源热泵全球发展状况简析 地源热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利，而地源热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史。如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45,000台，到目前为止已安装了400,000台，而且每年以10％的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19％，其中有新建筑中占30％。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标，届时将降低温室气体排放1百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树1百万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元，此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。 地源热泵的发展过程中，与美国有所不同的是，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管（埋深<400米深）的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，为家用的供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士为96％，奥地利为38％，丹麦为27％。 地源热泵的发展市场，美国特别看好中国，美国能源部和中国科技部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中主要内容之一是“地源热泵”，该项目拟在中国的北京、杭州和广州3个城市各建一座采用地源热泵供暖空调的商业建筑，以推广运用这种“绿色技术”，缓解中国对煤炭和石油的依赖程度，从而达到能源资源多元化的目的。目前，这3个地源热泵示范工程正在落实，有的已进入实施阶段。与此同时，科技部委托的中国企业公司正酝酿将美国的地源热泵技术及设备引进中国市场，这将促进我国地源热泵的市场化、产业化的发展，并使我国地源热泵的研究开发尽快跟上国际潮流。 我国的地源热泵事业近几年已开始起步，而且发展势头看好。天津大学、清华大学分别与有关企业结成产学研联合体开发出中国品牌的地源热泵系统，已建成数个示范工程，越来越多的中国用户开始熟悉地源热泵，并对其应用产生了浓厚的兴趣，可以预计中国的地源热泵市场前景广阔。之所以对中国的地源热泵市场发展前景持乐观态度，一方面是要节约常规能源、充分利用可再生能源的国内外大趋势；另一方面，我国具有较好的热泵科研与应用的基础，早在50年代，天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。在中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会。我们有理由相信，在充分学习借鉴国外先进技术和运行经验的基础上，在各级政府的有力支持下，中国的科技界与企业界携手共进，依靠自己的力量完全有能力在不长的时间内开拓出具有中国特色的地源热泵产业8月15日,平煤集团四矿职工在检查井下降温设备管道的结冰情况。为解决煤矿井下高温状况，改善职工的作业环境，平煤集团公司投入4000多万元，研制出利用电厂和瓦斯发电厂产生的余热以及乙二醇螺杆制冷机进行制冷，使34度的高温工作面吹上了26度的凉爽风。据悉，运用此项技术为矿井制冷降温在国内首次研制使用。
水地源热泵技术的应用和推广分析 随着国家有关能源政策的转变，燃煤采暖的时代已经过去，在北方需要供暖的建筑和企业面临的困难越来越明显。用燃气因费用太高而无法接受，用空气源热泵则是投资中等，能解决冬暖夏凉的好方法，但因其COP（节能指数越高则意味着越节能，费用下降，反之则成正比）只能达以2.0-3.5之间，且冬季部分小品牌还延续过去的中央空调的性能，只能在1.0左右，只有部分超低温空气源才能达到冬季运行COP2.5左右，虽然是现今最先进的技术，但因初装费较高，运行节能一般也只能部分效益好的企业和个人才能使用。 水源、地源热泵技术在发达的欧美国家已经普遍应用，节能效果明显，能效COP均为5.0以上。 水、地源热泵技术引入我国已经有近20年，时间虽短暂但推广很快，全国各地均有应用，但因为技术原因产生了大量不利的影响，如下所述： 一、水源地源热泵项目投资较大，部分用户为了减少投资间接的改变了原来的设计，缩小安装功率，降低投资成本，使本来就设计不足的机组更小，结果使用起来不能满足要求，为了推卸责任，直接断言，不好用！ 二、安装方面由于水、地源热泵空调引入中国只有不足20年，而生产热泵机组的厂家又不做安装工程，当然，安装所涉及的附属设备数量和造价远远的大于机组本身。当然要求安装方面有更专业的技
术支持，此方面不像机组直接引入外国的产品就行，而是由国内的公司和人员提供安装和服务。因此，一但安装队伍技术经验不足，就会直接影响安装使用的效果，一但效果不理想，用户就会直接否定产品，不好用！ 三、水源热泵原理就是抽取地下水提取能量后再排到地下，既不污水源也不浪费地下水。但由于业主的省钱思想或由于打井队伍技术不佳或由于设计不合格等原因，造成地下水抽取提出能量后无法灌回地下，部分用户就直接将水排到露地排水沟，造成地下水浪费。因此，国家在10年前还是支持水源热泵项目的，还有大量的财政补贴，几年下来发现无法控制地下水私自排放，就直接禁止再装配水源热泵机组了。但因水源热泵的节能效果和运行的稳定性与现有的其它节能产品确实无与伦比，因此部分地区又开始允许安装了，但要实行严格和审批和检查。 河水源、海水源和污水源热泵空调系统依然还在鼓励的范围内，补贴数额各地有所不同。 四、地源热泵原理是利用地埋管道通过管道换热的原理提取地下能源的一种新型节能方法，通过热泵提取地下的热量为建筑冬季供暖，夏季可通过同样原理提取地下冷量为建筑制冷，综合能效5.0以上。此种方法投资最高，运行稳定，一度成为北方地区推广最为普遍的技术。但随着时间的推移，问题也越来越明显，因北方地区供暖时间远大于夏天制冷，地表土壤中热量损失大于夏天制冷时热量补充，因此多年以后，确切的说6-10年后个别系统就会出现了冬季供暖不
中国地源热泵应用情况 1、调查的基本情况 1.1、地源热泵技术介绍 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。地源热泵技术利用地下的土壤、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。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖；夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时,它还可供应生活用水，是一种有效地利用能源的方式。 1.2、国内地源热泵应用情况调查目的 地源热泵技术热在国内持续升温,引起大家的普遍关注。《工程建设与设计》期刊因为多次组织地源热泵技术专题报道，受到广泛关注，编辑们常常接到读者来信、来电咨询有关应用情况，希望提供可靠数据。但是，由于这是一项新的技术，国内尚处在大量实践的阶段，相关的研究工作尚不系统、深入。因此，《工程建设与设计》编辑部联合部分科研机构一起组织了"国内地(水)源热泵应用情况调查"。以期为关注此技术发展的主管领导、科研单位、房地产开发商及设计人员提供详实、可靠的资料和有参考价值的典型工程，以推动地源热泵技术更广泛的应用和发展。 1.3、调查对象与方法 本次调查采用问卷调查形式进行，调查对象包括从事地源热泵产品生产、设计、施工的企业单位。本次调查所指地源热泵不仅包括以地埋管方式为代表的土壤源热泵，也包括利用地表水、地下水在内的水源热泵。 此次调查分为企业情况调查和典型工程项目调查两部分。企业情况调查主要针对企业规模、性质、实施工程分布等方面进行调查。由于工程项目众多，本次对于各企业实施项目中一些具有代表性质的工程项目进行调查。典型工程项目调查主要包括工程类型、规模、实施单位、选用机组、地质条件、运行维护费用等情况。
地埋管地源热泵系统的优点和应用限制 发布时间：2013/9/12 地埋管地源热泵系统的优点和应用限制 利用地源热泵技术可以为建筑物提供冷量和热量，达到降温和供暖的目的。它的效益表现在以下几个方面。 （1）地源热泵利用清洁的电能实现供热和空调，废除了污染严重的中小型燃煤锅 炉。在大型的火电厂中，由于便于采用先进技术，不但能源的利用率提高，而且可以做 到对有害气体进行严格集中处理，使SO2, NO X的排放量大大减少，有效改善城市中的大气环境。 （2）地源热泵利用的能量是地壳浅层（200m以内）蓄存的热量，是一种可再生 能源。夏季热泵将室内多余的热量释放给地下岩层蓄存起来，冬季再将其从地下抽取出来送到室内。这样，热泵进一步充分利用了地下岩土作为蓄热体，能量循环利用，是一种可持续发展的建筑供热空调新技术。 （3）机组效率高，节省运行费用。地下岩土的温度全年比较恒定，在夏季地下岩 土温度比室外环境空气温度低，因此是热泵很好的冷源。在冬季，地下岩土的温度远高 于室外大气温度，地源热泵的性能系数可高达4.0；也就是消耗1kWh的电能可以得到4kWh的供热量。采用地源热泵供暖的费用约为采用电锅炉供暖的1/3。与空气热源热泵及其它传统空调方式比较，地源热泵的效率要高20%～50%。 （4）传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。地源热泵 既可供冷，又可供暖，一机多用，节约设备用房。采用地源热泵供热和供冷，一套系统代替了原来的锅炉和空调两套系统，夏季也省去冷却塔；热泵机组同时还可提供家用热水。因此一机多用，节省了建筑空间及设备的初投资。 （5）有效地降低了电网在夏季和冬季因建筑空调和（南方）采暖的用电高峰负荷。（6）由于可以取消建筑空调系统的锅炉和冷却塔，有利于美化建筑的外观和环境。 地埋管地源热泵系统的效率比空气源热泵高，而且不受地下水和地表水资源的限制，只需占用一定的埋管区域，对环境无污染，充分利用可再生能源，因此是一项值得大力推广的新技术。应用地埋管地源热泵技术也有它的限制条件。主要是：
热泵技术及其应用的综述 热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点，目前在国内广泛应用。本次收集了在全国各类报刊杂志、年会资料集及论文集有关热泵技术及应用这方面的论文共207篇。在此作为一个专题研讨，供在座的各位教员和同学们参考。有关问题综述如下： 一、空气源热泵 空气源（风冷）热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%，年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始，在夏热冬冷地区得到了广泛应用，据不完全统计，该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到 20~30%，而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。 1、关于空气源热泵能耗评价问题 为了评价和比较热泵机组与其它冷暖设备的能耗，大约有30篇论文涉及此问题。介绍了适用于热泵机组能耗分析的理论与软件，根据空调冷负荷、室外干球温度、热泵出水温度等参数，采用温频数法，求解热泵供冷全年能耗。在求解热泵冬季能耗时，除考虑空调
热负荷、热泵出水温度、室外干球温度外，还把室外相对湿度（即温湿频数）考虑到热泵供热性能中，软件经工程实例计算，与实际耗能量有较好的吻合，为能耗评价提供了一种方法。 2、风冷热泵机组的选用 目前设计选用风冷热泵冷热水机组，常根据计算得到的冷热负荷，考虑同时使用系数及冷（热）量损耗系数后，按机组铭牌标定值选择机组台数。由于空气源热泵机组的产冷（热）量随室外参数的改变而变化，这种选择方法可能造成机组选得过大，造成浪费；或者选得过小，使供冷（热）量不足，达不到使用要求。为此建议采用空调的逐时冷热负荷和热泵机组的供热供冷能力的逐时变化曲线对照选择，会得到比较满意的结果。 3、热泵机组冬季除霜 空气源热泵冬季供热运行时，最大的一个问题就是当室外气温较低时，室外侧换热器翅片表面会结霜，（需要采取除霜措施）。根据有关文献摘录，经二年的现场跟踪测试，其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%，而由于除霜控制方法问题，大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重，不需要除霜的情况下进入除霜循环的。目前常用的一些方法，或多或少都存在一些问题，如发生多
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
地源热泵的应用范围 高温热回收型地源热泵空调机组作为一种高效、环保、节能的供热制冷设备，可以应用于多种采暖空调和热水供应系统，并可以和其它新能源技术有机结合，提高综合利用效率。目前，高温地源热泵在工程中的实际应用主要有如下几种途径： (1)燃煤或燃油(气)锅炉改造工程。直接替代供热锅炉，具有占地少，工程量小，环保，安全，运行费用低等优势，可以直接连接散热器采暖系统而不需要改造末端系统，虽然一次投资高于普通供热锅炉，但因其运行费用仅相当于燃煤锅炉1/3，其增加的投资可以在3-5 年内收回； (2)建筑采暖、空调和卫生热水三联供。卫生热水供水温度60℃以上，特别是在夏季，制冷的同时回收空调余热免费提供卫生热水，经济效益显著； (3)低温地热和地热尾水利用。对于许多温度在50℃以下的地热资源，直接利用效益不佳，可以采用高温地源热泵，以其作为热源，向采暖系统供热或提供生活热水。对于50℃以上的地热资源，一般地热水在经过采暖系统或生活热水系统后直接排放或回灌，地热尾水的温度在40℃左右，可以利用高温地源热泵回收地热尾水中的热量向系统供热，使地热尾水排放温度降底到10℃左右，大大提高地热资源的利用率，使一眼地热井产生两眼井的效益。 (4)与太阳能供热系统的结合。目前太阳能越来越多的应用到建筑热水供应和空调采暖系统之中，但是因为太阳能资源的不稳定性，基本上需要常规能源作为辅助，如采用电锅炉、染油(气)锅炉辅助加热。将高温地源热泵与太阳能结合用于建筑热水供应和采暖系统，一方面可以节省大量的能源费用，减少对环境的污染，另一方面，对太阳能热水的温度要求降低，在满足用户供热温度的同时极大的提高了太阳能集热器的吸热效率，减少集热器的投资。 2、高温地源热泵技术的发展 随着各科研单位对地源热泵研究力度的深入和大量新技术的不断涌现，高温地源热泵技术将不断发展，其运行效率、出水温度、应用范围将会不断的改进，满足各种方面的空调供热需求。相信在不久的将来，在地源热泵市场上将会有越来越多的产品供供热空调设计师和用户选择。
关于地源热泵技术在暖通空调中的应用 发表时间：2018-02-26T10:42:10.113Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：袁鹏程 [导读] 摘要：地源热泵技术是一种利用浅层地热能源实现制冷和供暖的高效节能空调装置。 山东天元安装工程有限公司山东临沂 276000 摘要：地源热泵技术是一种利用浅层地热能源实现制冷和供暖的高效节能空调装置。本文主要概述了地源热泵技术，并探讨了地源热泵技术在暖通空调中的应用。 关键词：地源热泵；暖通；空调；应用 前言： 社会经济的发展推动了人们物质生活的快速发展，人们在生活品质方面的要求也日渐提高，在暖通空调方面的需求也不断增加，并对其安全性和经济性提出了更高的要求。地源热泵技术是一种最近发展起来的空调供暖方式，具有明显的节能环保特点，在国际上得到了普遍的运用。 一、地源热泵技术概述 地源热泵技术就是将地热当成热泵装置的热汇或热源，最终实现建筑物的采暖和制冷。它主要是以输入少量高品位能源的形式，完成低温热源到高温热源的热量转移。在冬季和夏季，可以将地热能当成高温热源和低温热源，在寒冷的冬季就可以将地热调出来取暖或用来作为热水供应的主要能源。而夏季，则通过把室内热量释放到地层中实现热量转移。此技术具有很多独特的优点：首先，能实现节能减排的作用。地源热泵技术主要是利用地下浅层地热资源，因此，无需耗费较多的能源就能维持地源热泵空调系统的正常运转，实现节能降耗。又因为没有使用其他能源，便不会释放温室气体，避免了环境污染的问题。其次，经济高效。地埋管地源热泵技术无需进行燃烧操作，所需的能源不多，却能提高空调40%的效率，降低能源消耗和成本花费，实现整个系统的高效运作。再次，可再生利用。本技术所使用的是地热资源，而这种能源是对太阳能的一种转变利用，而太阳能则是一种可再生能源，因此，可再生利用。最后，还有环保长效的特点。地源热泵技术在使用时没有燃烧，是相当环保的，不会面临废弃物排放等环境污染问题。 二、地源热泵技术在暖通空调中的应用 2.1 大地耦合热泵 大地耦合热泵主要是将地表浅层土壤作为热量的来源，跟以前的空气热泵技术（ASHP）比较，具有明显优势：地下土壤的温度比较恒定，又因为土壤可以延缓地表空气温度的变化，所以，大地耦合热泵更适合做热泵装置的热源，还能实现系统的高效运行；此技术将土壤当成了热源，以土壤替代了传统空调中的冷却塔，最终有效减少了空气污染和热污染。 但是在使用大地耦合热泵时，必须注意土壤的传热性能较差，传热面积较大，且埋设时需要花费较多的成本，当出现故障时不便开展检修。所以，在具体使用时，必须全面考虑利弊。 （1）直接式与间接式大地耦合热泵 从蒸发器与大地换热形式的不同，大地耦合主要可以分成直接式和间接式两种形式。间接式主要是将盐水溶液或栽冷剂作为蒸发器和热源之间的热量传递媒介使用，跟直接式相比，可以节省制冷剂的冲灌量、让热泵系统更加灵活，能大大的减少工程量。但是也存在一些局限性，会加大初投资，并造成额外降温。而在直接式中，蒸发器盘管被埋到了地下，可以减少较多的投资，适合用在家庭热泵系统中。在安装直接蒸发系统时，要注意：使用1～2根并列的90m长的3/4钢管当成两缸或者三缸压缩机的地下盘管，以便地下抽热比普通的间接式系统高。 （2）水平式和垂直式大地耦合热泵 水平热交换管的地下盘管的主要材料是聚乙烯硬塑料管，一般是水平地敷设在土壤中。此技术中的管子敷设深度与塑料管侧间距是必须重视的参数。吸热地面要跟采暖建筑物靠近，土壤面积的大小要根据土质、含水量与此位置的太阳照射时间来定。塑料管之间的距离越小，则利用效率越高，但热交换管量更多，所需费用也更多，所以，必须进行技术经济性考虑。土壤中的管群铺设最好分成好几组，要将单根管长控制在100m以内，否则会消耗较多的泵功率。 热泵工质往往使用盐水溶液，因为这种溶液即便是在零下l5℃也不会冻结，低温的盐水溶液由土壤吸收热量，再传给热泵装置的蒸发器，再经过热泵环节，由冷凝器供给热分配系统。再者，水平热交换管的敷设方法还有回流式和串流式等，后者的供液与回流管之间不存在热交换，有利于换热，具体使用哪种方式应该根据实际的土质与地形来定。垂直热交换管就是其导管垂直安装在土壤中。导管由内外两根管子组成。外管的下端封闭，内管敞开，直径较小。在径向间距相同的情况下插在外管中。导管深度可达100m，并随地质、水文条件而变化。在载热剂向上流动的过程中就吸取了仅靠导管四周的土壤热量。 总之，大地耦合热泵的热交换效果与砂土类型、含湿量、成分、密度和是否均匀紧贴换热面有关，而管材、沙土及地下水会直接影响传热和使用寿命。 （3）大地耦合热泵有待解决的技术问题 大地耦合热泵主要用地下埋管换热器来吸取土壤的热源，所以，换热器的热源会受到本区域气候和土壤因素的影响。土壤温度的分布，不但影响着地下埋管的总传热系数，而且影响着大地耦合热泵的使用效率，因此，要针对不同区域的土壤条件使用不同的布置形式与埋管深度，以便取得较好的传热效果。 2.2 地下水热泵 地下水热泵是地源热泵技术中使用最为广泛的一种，尤其常以地下深井水为热汇或热源实现供热制冷。因为地下深井水常是在深地层中，又因蓄热与隔热作用的影响，其水温不会因为季节的变化而发生很大的变化，深水井的水温的稳定性更高，对热泵的运行相当有利。虽然整个水井系统布局紧凑，占地面积小，但是却能够抽取与回灌许多地下水。如果地下水热泵循环设计的好，所需的维护费用就非常低。而且在地下水回灌到蓄水层之后，其实际地层的含水量仍不变，不会产生地面沉降等问题，运用技术较为成熟。 2.3 地表水热泵 地表水热泵技术就是将河流、池塘和湖泊等地表水作为热源，以供建筑物暖通空调使用的一种热泵技术。相比于温度恒定的地下水，地表水在温度上变化较大，因此，在在外界温度较低的冬季，要保证足够的供暖热量，需要安装出热泵外的第二套热产生装置，即双联热