国外地源热泵发展概况

2015年01月地源热泵供热空调系统的设备制造、设计和施工已成为蓬勃发展的新兴产业，我国地源热泵应用已经居世界首位，我国地源热泵应用国际领先的局面受到各国关注。

国内外地源热泵发展现状及趋势热泵大未来2012年全国单位国内生产总值能耗降低3.6%，SO 2、NO X 排放总量分别减少4.52%、2.77%的基础上，2013年年均生产总值能耗再下降3.7%，SO 2、NO X 排放总量分别再下降2%、3%。

而2014~2015年的2年，年均生产总值能耗还需降低3.84%，比前2年平均降幅高1.03%，NO X 平均降幅需达到4%以上。

“十二五”期间力争实现节能2.5亿吨标准煤，五年间规模以上单位的工业增加值能耗要下降21%左右。

实现2020年比2005年减少碳排放40%~50%及相应的节能指标，需要我们做出更大的努力。

面对日益严峻的能耗环境，国家加大力度扶持和鼓励可再生能源技术的应用和推广，也正是在此背景下，地源热泵在今后应如何发展，是否各个地区都可以推广运用于中央空调系统，就成为了业界研究方向。

一、国外地源热泵发展现状及发展趋势（一）国外地源热泵发展现状纵观全球范围，地源热泵系统已日益普及，2005~2010年大约有30个国家在使用地源热泵，其用量增长2.5倍以上）。

美国地热资源多，利用充分，是世界上开发利用地热最好的国家。

美国地热资源协会统计数据表明，在低温低热利用方面，美国现有60万台地源热泵在运转，占世界总数的46%。

2011年，美国专家建议将地热作为美国“关键能源”。

自从20世纪40年代地热在美国开始被利用以来，地源热泵技术一直在不断发展。

美国资料显示，比起使用常规空调来取暖或制冷，地源热泵的效率显然要高出许多，同时也更为可靠和持久。

1台地源热泵的寿命可以长达25年到50年。

正由于美国的带头作用，地源热泵中央空调已在全世界有了大发展的良好态势。

（二）国外地源热泵发展趋势地源热泵除在发源地的欧洲各国和美国正在大发展外，从近期资料可见，加拿大、新西兰和日本等国都在加速发展。

面对巨大的能源压力和供热制冷需求， 开源和节流并举显得尤 为重要。我国地源热泵技术已经达到什么水平？ 它的应用情况如何？ 本人近几年一直对地源热泵系统成功案例进行跟踪测试和总结， 为 更好的吸收国外先进经验， 本人有幸参与了中日热泵与蓄热技术交 流会。就中日地源热泵技术发展现状总结如下。
■日本热泵发展概况
日本热泵制造技术非常领先， 一些市政建设项目和公益性建筑 都 曾利 用地 源 热泵 进行 供 暖 、制 冷 及 热 水 供 应 等 综 合 性 服 务 ， 效 果 颇佳。据不完全统计， 日本每年生产的热泵空调， 商用大约是 ６０～８０ 万台， 住宅用大约为 ６００～８００ 万 台。热 泵 的工 业应 用 包括 空调 和 加 工供热。此外， 热泵的普及不仅提高了能源效率， 还改善了室内的空 气质量。
９ ９ 北 京 房 地 产
竖直埋管换热器根据埋设的方式不同大体可分为 Ｕ 型管形式， 套管形式， 单管形式。
目前， 以 Ｕ 型管的形式运用较多， Ｕ 型管管径一般在 ５０ｍｍ 以 下， 流量不宜太大。Ｕ 型管换热器的埋深取决于可提供的场地面积 以及施工技术， 一般在 ６０ｍ—１００ｍ。目前国外最深的 Ｕ 型管埋深已 超过 １８０ｍ。
２．下管 下管是工程的关键之一， 因为下管的深度决定采取热量总量的 多少， 所以必须保证下管的深度。下管方法有人工下管和机械下管 两种， 下管前应将 Ｕ 型管与灌浆管捆绑在一起， 在钻孔完毕后， 立即 进行下管施工。 钻孔完毕后孔洞内有大量积水， 由于水的浮力影响， 将对放管 造成一定的困难； 而且由于水中含有大量的泥沙， 泥沙沉积会减少 于 Ｌ 洞的有效深度。为此， 每钻完一孔， 应及时把 Ｕ 型管放入， 井采 取防止上浮的固定措施。在安装过程中， 应注意保持套管的内外管 同轴度和 Ｕ 型管进出水管的距离。对于 Ｕ 型管换热器， 可采用专用 的弹簧把 Ｕ 型管的两个支管撑开， 以减小两支管间的热量回流。 下管完毕后要保证 Ｕ 型管露出地面， 以便于后续施工。 ３．灌 浆 封 井 灌浆封井也称为回填工序。在回填之前应对埋管进行试压， 确 认无泄漏现象后方可进行回填。正确的回填要达到两个目的： 一是 要强化埋管与钻孔壁之间的传热， 二是要实现密封的作用， 避免地 下 含 水 层 受 到 地 表 水 等 可 能 的 污 染 。为 了 使 热 交 换 器 具 有 更 好 的 传 热性能， 国外常选用特殊材料制成的专用灌注材料进行回填， 钻孔 过程中产生的泥浆的间距。沉淀物也是一种可选择的回填材料。 回填物中不得有大粒径的颗粒， 回填时必须根据灌浆速度的快 慢将灌浆管逐步抽出， 使混合浆自下而上回灌封井， 确保回灌密实， 无空腔， 减少传热热阻。当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时， 回填过程结束。系统安装完毕， 应进行清洗、排污， 确认管 内无 杂质 后， 方可灌水。 ４．换 热 器 安 装 及 管 道 联 接 Ｕ 型管换热器应尽量采用成卷供应的管材， 以利用单根管制作 成一个埋管单元， 减少连接管件。 管 道 连 接 有 焊 接 、承 插 两 种 方 法 。对 于 高 密 度 聚 乙 烯 （ＰＥ）管 段 和 管 件 之 间 的 连 接 都 采 用 专 用 设 备 进 行 热 熔 焊 接 。对 于 埋 深 不 大 或 场 地允许时， 应在地面把套管连接好， 然后利用钻塔进行放管。对于承 插式连接， 一定注意在活性胶干了之后才能使用。

欧洲地源热泵和地热能储量的现状摘要地源热泵作为一项节能技术在欧美国家已得到大量的应用,尤其供冷在市场上已被人接受,但对于供热,尤其是高温供热(>50℃),仍处于论证阶段。

尽管地源热泵至今已被使用了超过50年(最先在美国),但是,这项技术在市场上仍处于初期,而燃料供热和空气源热泵供冷占据了市场的主要地位。

在德国、瑞士、奥地利、丹麦、挪威、法国和美国,大量地源热泵被使用,而安装指南、质量控制和承包证明仍是现在主要的争议点。

关键词地源热泵;地下蓄热;欧洲0 引言地源热泵系统,是热泵与地埋管换热器(闭环系统)或地下井水(开环系统)综合的系统。

供热情况下,地球作为热源,流体(通常为水或水—防冻剂的混合液)作为媒介将热量从地球传递到热泵的蒸发器,因此,利用的是地热能。

制冷时,地球为冷源。

对于地埋管换热器(BHE),地源热泵既能供热也能供冷,事实上能用于任何场所,对较多地适应各种要求。

大多数欧洲国家没有丰富的能直接利用的热水资源(除了冰岛、匈牙利和法国)[1]。

在有特殊地下设施的地区,利用低焓地下水为大量顾客提供区域供热受到限制。

这种情况下,在非集中GSHP(地源热泵)系统中,利用到处存在的浅层地热资源是一个明显的选择。

因此,在许多欧洲国家,地源热泵得到了快速的应用和发展,结果是这种系统在市场上也得到了快速的推广,经营这一领域的公司数目也在逐步增加。

在欧洲中部和北部,地源热泵的市场大量推广,由于其气候条件,主要用于供热,空调使用较少。

因此,不像地源热泵在美国,热泵在欧洲主要在供热模式下运行。

在欧洲南部,尤其是希腊和土耳其西部,地源热泵安装使用还只是刚通过论证阶段;在瑞士人的技术支持下,第一个地埋管地源热泵系统试验点于1993年建在希腊(Papageorgakis,1993)。

这一努力促使了随后的雅典国立理工大学一工程的实行——使用地下水井和地埋管混合地源热泵系统对一采矿建筑进行供热供冷(Karytsas et al,2002);随后还有其它的工程(Mendrinos et al,2002)。

国内外水源热泵的发展及特点目前空调的热源有两种模 式：一种是以空气为热源，包 括集中式空气源，而另一大类 则是以各种水源（如地下水、 江水、湖水、河水、海水等地 表水及废水等）为热源。

和空 气热源相比，水源热源相对比较稳固，例如，北京地区的地 下水常年稳固在14- 16C 之 间，不论是夏季依旧冬季，而 空气的温度夏季最高在38C 以上，冬季可低至零下15C ;再如青岛、烟台 一带的海水温度（水下5米处）在夏季7、8月份一样在22— 26C 之间，冬 季12、1月份一样在10-5 C 之间，而且水越深，温度越恒定，而夏季该地区的气温最高可达35C 以上，冬季最低可到零下10C 左右空气源热泵有着悠久的历史，而 且其安装和使用都专门方便，应用较 广泛。

但由于地区空气温度的差不， 在我国典型应用范畴是长江以南地 区。

在华北地区，冬季平均气温低于 零摄氏度，空气源热泵不仅运行条件 恶劣，稳固性差，而且因为存在结霜 咨询题，效率低下。

利用水作冷热源的热 泵，称之为水源热泵。

水是一种优良 的热源，其热容量大，空气源热泵与水源热泵特点 律*螢诞号It传热性能好。

专门多水源的温度不受环境的限制，因此得到越来越多的广泛应用。

这导致水源热泵空调的能效比( COP 值) 高于常规空气源空调，由于水源热泵自身的环保、高效、节能、应用范畴广，得到了国家大力推广和扶助，市场前景宽敞。

当前欧美应用地源/水源热泵的现状及趋势在国外，关于水源热泵的研究分属于两种热泵系统：一种为地源热泵，一种为海水热泵。

其中地源热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史，但进展相当迅速。

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％，其中新建筑中占30％。

美国地源热泵工业差不多成立了由美国能源环境研究中心( Energy & Environmental Research Center)、美国地下水资源联合会(National Ground Water Association)、爱迪生电力研究所(Edison Electric Institute)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，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。