北美地区的地源热泵技术与应用

地源热泵技术在加拿大的发展——北京枫叶能源科技有限公
司(中加合资)总经理戴九霄访谈
邓海燕;周沫
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2007(000)007
【摘要】加拿大是一个十分注重环保节能技术发展和应用的国家，当地源热泵技
术凭借良好的环保节能优势进入加拿大市场后，很快得到了加拿大政府的大力支持，同时也得到了用户的良好反映。

本刊专访了中加合资企业北京枫叶能源科技有限公司的总经理戴九霄先生，请他介绍了地源热泵技术在加拿大的发展情况。

【总页数】2页(P30-31)
【作者】邓海燕;周沫
【作者单位】《工程建设与设计》记者
【正文语种】中文
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热泵产业研究报告一、引言随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，寻求高效、清洁的能源利用方式成为当务之急。

热泵作为一种节能、环保的技术，在供热、制冷和热水供应等领域展现出了巨大的潜力。

本文将对热泵产业进行深入研究，分析其市场现状、技术发展趋势、应用领域以及面临的挑战和机遇。

二、热泵的工作原理及分类（一）工作原理热泵是一种通过消耗少量电能或热能，将低温热源中的热量转移到高温热源的装置。

其工作原理基于热力学第二定律，利用逆卡诺循环，从低温环境中吸收热量，并在高温环境中释放热量，从而实现供热或制冷的目的。

（二）分类1、空气源热泵以空气为低温热源，通过换热器与空气进行热量交换。

具有安装方便、适用范围广等优点，但在低温环境下制热效率会有所下降。

2、水源热泵利用地表水、地下水或废水等水源作为低温热源。

其能效比较高，但受水源条件限制较大。

3、地源热泵通过地下土壤、岩石或地下水等储存的热能作为低温热源。

具有稳定性好、能效高的特点，但初期投资较大。

三、市场现状（一）全球市场近年来，全球热泵市场呈现出快速增长的趋势。

在欧洲，由于政策支持和环保意识的提高，热泵的安装数量持续增加。

北美和亚太地区的市场也在逐步扩大。

（二）国内市场我国热泵市场发展迅速，尤其是在北方“煤改电”政策的推动下，空气源热泵采暖市场得到了极大的发展。

同时，南方的制冷和热水市场也对热泵有着较高的需求。

四、技术发展趋势（一）高效化提高热泵的能效比是技术发展的重要方向。

通过优化压缩机、换热器等关键部件的性能，以及采用先进的控制技术，不断提升热泵的效率。

（二）智能化结合物联网、大数据等技术，实现热泵的远程监控、智能控制和故障诊断，提高系统的运行稳定性和用户体验。

（三）多能互补将热泵与太阳能、风能等可再生能源相结合，实现多种能源的协同利用，提高能源综合利用效率。

五、应用领域（一）建筑供热与制冷在住宅、商业建筑和公共建筑中，热泵可以提供冬季采暖和夏季制冷，有效降低能源消耗和运行成本。

浅谈地源热泵技术【摘要】地源热泵是地热能源利用中最有发展前景的领域。

地源热泵也是直接利用地热资源的一个重要领域。

本文讨论了地源热泵技术的原理和优缺点、分析了地源热泵技术需要注意问题，并介绍了地源热泵技术的发展和应用用前景.【关键词】地源热泵；环保高效；发展趋势一、地源热泵技术的优点什么是地源热泵呢？地源热泵是通过外加电能实现能量从低温热源转移到高温热源，有效地利用浅层的地热资源的一种环保高效的空调系统。

在冬季，土壤中为高温热源，地源热泵技术把土壤中的热量提取出来，提高温度后可以用于采暖；在夏季，室内为高温热源，地源热泵技术把屋内的热量取出来释放到土壤中去，这样一取一放，可以常年能保证地下温度的均衡。

可以看出地源热泵（也称地热泵）正是利用地下的常温土壤和地下水温度相对稳定的特特点，通过深埋于建筑物地下的管路系统，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量交换的一种技术。

这种技术有以下优点：第一地源热泵技术是利用可再生能源的一项技术地源热泵是利用了土地的浅层的地能（一般小于400米）作为热源。

土地的浅层的地能属于低温位热能，而地表浅层更是一个无比巨大的太阳能吸收器，收集了约47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。

而且地能不受区域，环境的等限制，面广而又无处不在，是取之不尽用之不竭的近乎无限的可再生能源。

第二地源热泵还属于高效节能的一项技术。

地能的温度在一年四季都是相对稳定，冬季是很好的热泵热源，夏天是很好的空调冷源。

这种温度的特性可以大大提高系统的运行效率，根据统计地源热泵比传统的技术节能30%-40%左右。

另外，还可以大幅度减少供热制冷空调的运行费用，因为地能的温度相对恒定特性，温差变化少可以使得热泵机组运行更稳定、安全从而保证了系统的高效性和经济性，据资料统计表明地源热泵比风冷热泵大约节能40%，比电采暖更是节能70%左右，比通常的燃气炉的效率要提高48%，它所需的制冷剂也比比一般热泵空调减少50%。

简述暖通空调节能中地源热泵技术的应用人们的生活水平不断提高，对建筑环境的要求也越来越高。

暖通空调作为高层建筑必不可少的机电设备，在给人们营造了舒适的居住环境的同时，也造成了很大的能源浪费，于是人们开始研究使用其他清洁能源代替电力维持暖通系统运转。

地源热泵技术就是这样一种新型的暖通空调技术，在节约能源、减少环境污染、控制碳排放方面有着广阔的发展空间。

1 地源热泵1.1 地源地源（groud source）有着十分丰富的汉语内涵，包括了所有地下资源。

但是现阶段，在暖通空调行业中，地源主要是指地壳以下400m以内范围的低温热资源，大部分热量来自太阳，少部分来自地热。

地表水体、土体均是大规模的太阳能集热器，太阳辐射能量的47%都被地表吸收，该能量规模远远超过人类活动能耗，是接近无限的清洁可再生能源。

地源热泵技术的基本思路就是通过少量高品位能源，将浅层热能转移为高位热能，在冬天供暖、夏天制冷。

1.2 地源热泵技术的发展20世纪中叶，能源与环境问题逐渐为人们所关注，关于地源热泵的研究就已经开始，在20世纪70年代之后，石油危机促进了地源热泵技术的发展，美国截至1985年，就已经发展出1万台左右的地源热泵，1998年则增加到5万套地源热泵系统，在空调总保有量中，地源热泵占据了19%的份额。

欧洲发达国家如瑞士、奥地利、德国均使用地埋管地源热泵为室内地板供暖，并提供生活热水，瑞士地源热泵的使用比例高达96%。

近些年，能源危机加剧，掀起了世界范围内的地源热泵研究热潮，地源热泵装机量空前增加。

我国从20世纪80年代开始关注地源热泵，一些高等院校开始了关于地热供暖的理论与实验研究，建立了一系列试验台，在螺旋盘管地源热泵供暖与过渡季制冷方面取得了一定的研究成果。

1989年，青岛建筑工程学院和瑞典皇家工学院建立了第一个关于水平埋管的地埋管地源热泵实验室，至2000年，重庆大学的50mU型管地下换热器经过冬夏运行性能测试，认为该地源热泵已经具有工业级应用价值。

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。

地源热泵的技术在全球发展迅速2022年世界地热大会在印度尼西亚巴厘岛刚刚结束，这是国际地热协会主办的五年一次地热盛会，今年大会的主题是“地热：转变世界的能源”。

2022年的大会有85个国家的2500名与会者，达到了历史最大规模。

同时，世界地热利用，尤其是地源热泵的利用，也达到了历史最大规模。

世界地热大会从各国提交的国家报告中，统计、总结了世界地热进展的总况，这是五年一次最精确的权威统计数字。

一、世界地热利用概貌地热发电在27个国家，总装机容量达到了10751MWe，年发电利用67246GWh，平均利用系数为72%（一年中有72%的时间在工作）。

近五年内增长最大的是美国530MWe、印尼400MWe、冰岛373MWe、新西兰193MWe。

地热发电装机容量和发电量的世界排名前十位的是：美国、菲律宾、印尼、墨西哥、意大利、冰岛、新西兰、日本、萨尔瓦多、肯尼亚。

印尼近5年的快速进展使其排名从2022年的第四位升为第三位，与墨西哥对换了位置。

地热直接利用在78个国家，总设备容量达到了50583MWt，年利用热能121696GWh，平均利用系数0.27。

利用热能量的世界排名前十位的是：中国、美国、瑞典、土耳其、日本、挪威、冰岛、法国、德国和荷兰。

在2022年世界地热大会统计中，瑞典因大力进展地源热泵，从2000年的第十位一下跃升至其次位；这五年其热泵进展减缓，与美国对换了位置，美国升为其次名。

二、世界地热直接利用数据的分析2022年世界地热直接利用的总设备容量50583MWt，比2022年世界地热大会的数据（统计截止至2022年）增长了78.9%。

这五年的平均年增长率是12.33%。

地热直接利用总设备容量的最大份额是地源热泵占69.7%，其次是洗浴游泳占13.2%，再次是常规地热供暖占10.7%，其余温室、水产、工业、融雪等所占比例很小。

2022年世界地热直接利用的能量是438071TJ（121696GWh），比2022年世界地热大会的数据（2022年）增长了60.2%。

地源热泵技术的应用分析社会经济的发展，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日益提高，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。

1 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。

2 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。