地源热泵技术的研究与应用现状

地源热泵机组的农村推广现状与研究

【摘要】本文介绍了地源热泵系统及其特点，分析了地源热泵技术推广现状，阐明了热泵技术在我国新农村的发展优势。

【关键词】地源热泵；农村推广；优势

中图分类号：th3文献标识码： a 文章编号：

一、前言

地源热泵系统及其特点

1、地源热泵系统

地源热泵系统是一种利用地表浅层地热资源作为冷热源，实现对建筑物的供暖或供冷的高效节能的空调系统。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，蕴藏着无限的可再生能源，地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），通过热泵实现低温位到高温位的能量转移。在冬季利用热泵吸收其热量向建筑供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放，实现对建筑物的供冷。其工作原理大都是通过外部管道及阀门的切换来实现冬夏工况的转换，夏季空调供、回水走蒸发器，水源水走冷凝器，冬季空调供回水走冷凝器，水源水走蒸发器。地表浅层地热资源的温度计一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是热泵很好的供热热源和供冷冷源，这种特性使得地源热泵比传统空调运行效率要高35%左右，通常地源热泵机组的性能系数cop（指其制热量与所消耗的电能的比值）达到3.8～5.4，即消耗1kw的能量可以得到4kw以上的热量或制冷量。 2、地源热泵系统构成

地源热泵系统由地表浅层地热资源、地热能交换系统、热泵机组、建筑物内系统（末端装置）组成一完整的供热空调系统。

3、地源热泵系统特点

（一）节能。地源热泵系统利用地表浅层地能进行供热、制冷，与使用煤、气、油等常规能源供热制冷方式相比，地源热泵系统供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，节约了煤、气、油等这些常规的不可再生能源；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的水耗。

（二）环保。利用地源热泵系统供热、制冷无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染，不产生废渣、废水、废气和烟尘。

（三）运行效能高、费用低。夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得地源热泵系统换热效率很高。因此，产生同样热量或冷量，其只需小功率的压缩机就可实现，大大减少了电能消耗。其耗能仅为普通中央空调和锅炉系统的50%～60%。

Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｘｃｈａｎｇｅ　Ｉ技术交流　

地热及地源热泵技术在我国的应用　陈燕民。刘　伟，张文秀　（北京市华清地热开发有限责任公司，北京１　Ｏ　２　２　１　８）　摘耍：通过对目前中国地热和热源热泵技术应用情况调查分析，结合典型项目应用情况，发现　目前应用中存在的问题，结合目前的社会大环境情况，论述其发展潜力。　关键词：地热；地源热泵；应用　一、地热及地源热泵技术在我国的应用现状　中国是以中低温为主的地热资源大国，拥有丰富的地热　资源。据统计，高温地热资源（≥１　５Ｏ℃）主要分布在藏南、　川西、滇西和台湾省，中低温资源可谓几乎遍布全国各地。但　是，我国的地热利用起步较晚，无论在资源勘查、发电、非　电利用技术、规模、设备和热利用效率方面，还是在科学管　理方面与先进国家相比尚存在一定的差距。　目前我国的地热应用情况大致如下：　１、地热发电现状　中国的地热发电始建于２Ｏ世纪７Ｏ年代初，目前，全国　（包括台湾）地热发电装机总量为３２．Ｏ８ＭＷ，其中８８％都在　西藏。中国地热发电装机容量在世界２０多个发电国家中排名　第１４位，日本排名第６位。　２、地热直接利用现状　地热直接利用包括住宅供热、医疗保健、水产养殖、温　室种植、温泉洗浴和旅游度假、农业灌溉和工业利用等。截　至到１　９９９年的统计，中国的地热直接利用设备装机容量为　２２８２ＭＷ，年产出的能量为１０５３１ＧＷ・ｈ，在全球５８个有地　热直接利用记录的国家中居首位。　住宅供热：中国的地热直接供热面积在全球居第一位，　供暖面积约２０００万ｍ　，其中天津为１　Ｏ６家单位供暖，供暖面　积９４０万ｍ　，位全国第一，年节约原煤２２　５１万Ⅱ屯。　医疗保健：中国大多数地热温泉均具有医疗矿水特性，　不少地热水均可作为医疗矿泉水予以开发利用，开发利用也　较普遍，遍布全国各省区市。目前，中国的温泉疗养院、康　复中心等数以千计。　水产养殖：中国有１　９个省市自治区利用地热水越冬养　鱼，总养殖面积２０００万ｍ　，其中福建省有近７００万ｍ　，较　多的用于养殖鳗鱼、罗非鱼、对虾、河蟹、甲鱼等，养殖的　品种也越来越多。　温室种植：中国现建有地热温室总面积６００万ｍ　，分布　在１３个省市自治区内，比较有代表性的农业利用地热典型是　北京小汤山地区的现代农业园，利用不同作物对最低温度要　求，梯级利用地热种植名贵花卉、特色蔬菜、反季节蔬菜和　发展观光农业，效果十分显著。　农业灌溉：水质好、温度一般在４０ｏＣ以下的地热水或利　用后的地热尾水，一般都直接用于农田灌溉。　工业利用：主要用于印染、粮食烘干和生产矿泉水等。　３、地源热泵应用现状　地源热泵（Ｇ　ｒｏｕｎｄ　ｓｏｕ　ｒｃｅ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ）是以地源能（土　壤、地下水、地表水、低温地热水和地热尾水）作为热泵机　组夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源，同时是实　现采暖、制冷和制取生活热水的一种系统。　中国具有较好的热泵科研成果和应用基础，早在２Ｏ世纪　５Ｏ年代天津大学开展了热泵技术的研究。２Ｏ世纪８Ｏ年代末以　后，国内各大院校开始了研究地源热泵的热潮，近几年来国　内加强了地源热泵的应用研究力度，自行研究和生产地热热　泵机组的厂家已达十几家。目前，中国利用热泵技术的城市　达３Ｏ多个，全国范围内利用地源热泵技术的面积已经超过　３０００万ｍ　。　北京是中国应用地源热泵技术开采浅层地热能对建筑物　进行供暖空调较早且发展最快的地区之一，近几年来，采用　浅层地热能为建筑物供暖空调的工程数量迅速增加。据不完　全统计，至２００５年底北京市利用地源热泵技术实现供冷、供　热面积超过８６０万ｍ　。　二、地热及地源热泵开发利用中的典型案例　１、世界屋脊上的一颗明珠——羊八井地热发电站　羊八井地热发电站位于中国西藏自治区首府拉萨市北约　９０ｋｍ的一断陷盆地之中，盆地海拔４２００～４５００ｍ，．西北侧的　

地源热泵应用现状调研及优化建议

摘要：热泵是在电能驱动下，通过热力学逆循环连续地将热量从低位热源转移到高温物体或者介质，并用于制取热量的装置。可以利用一份电能提取3~4份可再生能源中的低位热能，共同向用户供热，因此，热泵供热是一种节能、环保、高效的供热方式，在建筑供暖和生活热水供应上获得了广泛应用。正是由于其这一特性，热泵技术的发展始终同能源与环境问题息息相关，紧密联系在一起。进入21世纪，气候变化及能源问题更加严峻，热泵技术作为可再生能源利用的有效途径，成为国际能源署认定的节能减碳关键技术之一，在我国获得了广泛的应用。

关键词：地源热泵；应用现状；优化建议

引言

能源革命、低碳能源、清洁供暖目前已经成为我国能源战略的重要组成部分。面对严峻的能源危机，国家大力支持低碳清洁能源的开发和利用，建筑行业领域也迎来能源革命。在建筑领域，地源热泵系统作为一种使用清洁能源的采暖（制冷）系统，可以利用少量的高位能（一般为电能），将浅层的地热能转化为高位热能。地源热泵主要是将土壤所储藏的庞大太阳能作为热源，通过热泵系统进行能量的相互转换，是一种实用的节能技术。从长期来看，地源热泵系统具有良好的发展前景，国家大力支持，随着科学技术的进步，未来，其势必获得更广泛的利用。

1热泵发展现状

根据热泵利用的低位热源不同分为：空气源热泵、地源热泵、太阳能热泵，其中地源热泵包括地埋管地源热泵、地下水地源热泵和江、河、湖、海、污水及再生水等地表水源热泵。按照低位热源的可得性、稳定性及技术经济性，空气源热泵和地源热泵是我国热泵应用主要类型。空气源热泵早期以冷暖空调形式应用推广，以供冷为主、供热为辅，主要应用于分散式短期供暖的长江流域及以南地区。近年来随着我国清洁取暖国家战略的实施，空气源热泵供暖成为分散电代煤的主要技术形式，应用范围不断北扩。长江流域供暖需求的日益增加，空气源热泵在这一区域的应用也进一步推广。建筑节能工作的不断深入推进，迈入近零能耗时代，建筑负荷需求大幅度降低，供能灵活性要求提升，空气源热泵集成新风、净化、除湿的多功能产品不断涌现。地源热泵引入我国晚于空气源热泵，在我国历经起步阶段、推广阶段、快速增长阶段后目前已进入平稳发展阶段，我国地源热泵的应用面积超过5亿平米。目前我国空调热泵产业制造能力已居世界首位，地源热泵应用量也是世界第一。

第１２卷　２０１２在　第ｚ１期　５月　Ｖｏ１．１２　Ｍａｙ　Ｎｏ．Ｚ１　２０１２　浅谈地源热泵技术的现状及应用前景　潘池泓　，王波　，蔡靖。　（浙江省第七地质大队，浙江杭州３１０００５）　摘要：文中介绍了地源热泵技术及其特点。此外，　发展所面临的问题，同时对其应用前景进行了展望。　关键词：地源热泵；现状；应用前景　中图分类号：ＴＵ８３１　文献标识码：Ａ　在介绍我国地源热泵开发利用现状的基础上，提出了地源热泵　～、引言　由于人类生产活动的影响，全球温室气体浓度显著增加，　导致气候变暖，对自然生态系统和人类生存环境产生了严重　的影响。气候变化问题引起了全世界的广泛关注，成为人类　社会亟待解决的重大问题。因此，节能减排成为了解决这一　问题的重要途径。　地源热泵是一种新型环保、高效、节能、无污染的即可　供热又可制冷的新型空调系统，它利用地下土岩或地下水源　温度相对稳定的特性，在夏季将室内余热转移到低温热源中，　达到制冷的目的；在冬季将低温热源中的热量转移到室内，　达到供热的目的，并且常年能保证地下温度的均衡。在倡导　低碳生活、节能减排的时代，作为建筑节能的有效途径和手　段，地源热泵正逐步得到发展重视。　二、地源热泵定义、分类及特点　１．地源热泵定义　热泵技术是一种能够将大自然中蕴藏着大量的较低温度　的低品位热能提取出来，使热量从温度低的介质流向温度高　的介质的节能技术。地源热泵系统是一种应用热泵技术的新　型空调系统，它通过输入少量的电能实现逆卡诺循环，可以　从地表浅层中采集低温能量，实现能量从低温热源向高温　热源的转移。冬季从地底吸收热量，夏季向地底释放热量，　用以满足向建筑物供暖（冷）的需求，同时实现供暖（冷）　区域的零污染排放，可广泛用于商业建筑、居住建筑和公共　建筑等类型的建筑物。　２．地源热泵的特点　（１）属于可再生能源利用技术。地表浅层似一个巨大的　太阳能集热器，收集了４７％的太阳能。这种近乎无限、不受　地域、资源限制的低焓热能，是人类理想的可利用的清洁可　再生能源，并且不受气候的影响，也不象深层地热受资源和　地质结构的限制。另外地源热泵冬季供热时，同时对地能储　存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物室内的热量转移　到地下，储备热量以备冬用。因此说地源热泵是可再生能源　利用技术。　（２）高效节能和低的运行费用。地源热泵可以建造在居　文章编号：１　００６－７９７３（２０１　２）ＯＺｌ一００３２—０２　民区内，可供热制冷，全年冷热供应，节省投资和占地。由　于地源温度全年相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比　环境空气温度低，是很好的热泵冷、热源，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％，同时节能和　节省运行费４０％左右。　（３）社会环境效益显著。既不破坏地下水资源，没有燃　烧、排烟、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。地源热泵这种可再生能源利用技术，顺应了　国际能源发展大趋势，也顺应了我国能源与环保政策，是值　得研究与大力发展的可再生能源利用方式。　三、我国目前地源热泵发展现状　从上世纪５０年代开始，国内一批大学、科研院所就从事　热泵的研究。但把热泵系统作为商业应用始于上世纪８０年　代，最初研究工作主要是探讨技术利用的可行性，而对于地　源热泵换热器的换热效果以及地源热泵机组的实际运行性能　没有进行太多的理论研究。　１９９６年，我国开始在北京、上海、江苏、辽宁等多个省　市，建成地源热泵工程。目前国内在国际地源热泵协会注册　的公司有八十多家，其地源热泵应用影响比较大的是中美合　作在中国建设的三个地源热泵示范工程。　１　９９７年，中国科技部与美国能源部签署中美能源效率及　可再生能源合作议定书，成为中国地源热泵发展的一个里程　碑。根据议定书在中国建立了一系列地源热泵的示范工程，　开创了政府扶持与引导地源热泵发展的先河。　进入２１世纪后，热泵在中国的应用越来越广泛。大批以　地源热泵的设计、制造和施工为主要业务方向的企业不断涌　现，全国范围内除港、澳、台地区外的３１个省市区均有地源　热泵项目。２００５年全国地源热泵系统的应用面积已经接近　３，１００万ＩＴＩ。。目前全国在建地源热泵项目约为５００万ｍ　，规　划使用地源热泵系统的建筑面积约为７００万ｍ　。　四、地源热泵目前发展所面临的问题　（１）观念转变。传统空气源热泵和燃气、燃煤供热技术相　对成熟，地源热泵作为一种新型空调系统，典型工程实例不多，　认识还不充分，而使得人们选择地源热泵系统时会遇到阻力。　收稿Ｅｌ期：２０１２—０３—０９　作者简介：潘池泓（１９８５一），男，浙江省第七地质大队助理工程师。　王波（１９７９一），男，浙江省第七地质大队工程师。　蔡靖（１９８５一），男，浙江省第七地质大队助理工程师。