基于案例比较的地源热泵技术经济性分析

2020年春节以来，地源热泵利好政策不断，这在河北表现的尤为显现，“煤改地源热泵”正通过一个又一个标段落地，来彰显政府对这一技术应用形式的认可。

面对这种现象，业界人士关于“2020年我国的‘煤改地源热泵市场’是否要井喷”的话题讨论热烈。

基于此，《热泵》杂志编辑部收集了河北地源热泵市场的相关情况，供大家参考。

中国地源热泵行业整体，无论从研发到应用都走到世界前列，这离不开政府对地源热泵产业发展提供的政策支持。

一直以来，地热能和地源热泵受政策青睐程度较高，《中华人民共和国可再生能源法》明确提出：“可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源”，“地热能”包含在其中。

在国家能源规划中，“十三五”期间，国家发展改革委针对地热能单独出台了《地热能开发利用“十三五”规划》，关于北方地区的“冬季清洁取暖”，2017年12月国家发展和改革委员会等六部委联合发布了《关于加快浅层地热能开发利用促进北方采暖地区燃煤减量替代的通知》。

《可再生能源发展“十四五”规划研究（地热部分）》启动会也于2019年11月14日召开，地源热泵在冬季清洁取暖工作中关注度越来越高。

河北市场地源热泵将会有多火2018年4月,河北省住建厅、发改委和环保厅举办了冬季清洁取暖典型案例展示交流活动，广泛征集、认真筛选了92个典型案例,覆盖太阳能、地热能、生物质能、工业余热等8种能源形式,每种能源形式包括多种技术路线。

2018年5月21日，河北省住建厅、发改委、财政厅、国土资源厅、水利厅五部门联合印发《关于印发河北省农村地区地热取暖试点方案的通知》，通知要求：2018年在石家庄、保定、沧州、衡水、邢台、邯郸等6个设区市和定州、辛集两市的平原地区，优选地域相对集中的试点村开展地源热泵取暖试点，全省试点总规模控制在2000户内。

确保10月底前，建成一批可靠性好、性价比高、适宜推广的试点，为农村地区全面推广地源热泵取暖积累经验。

在地方政府逐步落实政策的过程中，河北的省级相关部门还进一步完善了地源热泵产品安装施工标准体系工作。

《基于近零能耗理念的山西省办公建筑设计研究》一、引言随着社会经济的持续发展和对环境保护的日益重视，建筑行业在追求高效、实用的同时，也越来越注重节能减排和环保设计。

近零能耗建筑作为一种新兴的建筑形式，其设计理念和建造技术正在逐渐成为建筑行业的新趋势。

山西省作为我国的重要省份，其办公建筑的设计与建设对于推动地区经济发展和绿色建筑发展具有重要意义。

本文旨在研究基于近零能耗理念的山西省办公建筑设计，以期为山西省的办公建筑设计提供新的思路和方法。

二、近零能耗建筑理念概述近零能耗建筑是指通过采用先进的建筑技术和设计理念，使建筑物在全生命周期内最大限度地减少能源消耗，同时保持良好的室内环境质量和舒适度的建筑。

近零能耗建筑的理念主要体现在以下几个方面：一是高效利用可再生能源；二是采用高效保温材料和建筑结构；三是通过自然通风、自然采光等手段优化建筑物的室内环境；四是合理配置建筑设备和系统，实现能源的高效利用。

三、山西省办公建筑设计现状及挑战山西省的办公建筑设计在近年来取得了一定的进步，但在节能减排和环保设计方面仍有较大的提升空间。

目前，山西省的办公建筑设计主要面临以下挑战：一是如何降低建筑物的能耗；二是如何提高建筑物的舒适度和室内环境质量；三是如何实现建筑物的可持续发展。

针对这些挑战，采用近零能耗建筑理念进行设计是一种有效的解决方案。

四、基于近零能耗理念的山西省办公建筑设计研究（一）设计原则基于近零能耗理念的山西省办公建筑设计应遵循以下原则：一是以人为本，注重建筑物的舒适度和室内环境质量；二是充分利用可再生能源，降低建筑物的能耗；三是采用高效保温材料和建筑结构，提高建筑物的保温性能；四是合理配置建筑设备和系统，实现能源的高效利用。

（二）设计策略1. 合理布局：根据地形、气候等因素，合理布局建筑物，使建筑物能够充分利用自然光、风能等可再生资源。

2. 高效保温：采用高效保温材料和建筑结构，减少热量的传递和散失，降低空调等设备的能耗。

马最良教授谈地源热泵的推广应用科学之道时间：2013-4-18作为国内最早研究地源热泵的知名专家之一——哈尔滨工业大学市政环境工程学院的马最良教授一直孜孜不倦的在地源热泵空调领域从事理论研究和教书育人工作，他不但亲身见证了我们国内地源热泵技术和应用的从无到有乃至挤入世界前例，还亲自参与了国内最早的地源热泵技术的研究工作和井水源热泵恒温恒湿机组样机的研发工作。

近年来，许多媒体都报道我国的地源热泵的发展和应用已占据世界第一的位置，我们的地源热泵真的是世界第一了么？地源热泵目前的红火还能持续多久？地源热泵要怎样发展才能长盛不衰？带着这些问题，记者于春节前专访了马最良教授。

马最良教授挑战世界第一：条件？实力？面对记者直截了当的询问“中国的地源热泵是否已具备世界第一的水平？”这一问题，马最良教授表示尚不认同这一说法，他认为我国地源热泵发展确实很迅速，具备了挑战世界第一的条件，但不具备挑战世界第一的实力，还有很长的路要走，目前，提世界第一还为时尚早。

为什么说我们具备了挑战的条件，其理由为：第一，我国是一个地大人多的国家，做什么事情，都会是世界级的。

当然对于地源热泵而言，从项目数量和单体项目服务面积上都是世界级的。

近年来我国地源热泵发展速度非常快，在建筑中使用数量急剧上升，截止到2009年底我国地源热泵服务面积已达1.4亿平方米。

项目的数量前几年每年在以20%-25%的速度增长，地源热泵应用示范项目全国有324个项目（第一批16项，第二批42项，第三批130项，第四批136项）。

我国热泵空调系统应用规模由中小单体建筑转向大型建筑群住宅小区，采用了地源热泵系统的几万平方米乃至几十万平方米的小区都已很多，个别城市甚至在建上百万平方米的超大型地源热泵项目。

而国外热泵空调系统应用规模大部分是中小型建筑。

与此同时，我国的热泵产品市场份额也逐年递增，地、水源热泵生产商和销售商、施工企业都逐年增多，整个行业这几年已进入快速成长期。

热泵介绍热泵原理热是一种能量形式，热量的多少与同时存在的温度高低是完全无关的。

在空气、土壤和水中，以及任何形式的废水、废气中都有大量的热，不能仅因温度太低弃置不用。

热泵(Heat Pump)是一种花费少量外加的、高品位能量为代价，将低温热源升级至可以利用的能源（高温热源）的装置。

它不同于人们所熟悉的可以提高位能的机械设备——“泵”热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品味热能。

热泵分类按热源种类不同分为：空气源热泵，水源热泵，地源热泵，双源热泵（水源热泵和空气源热泵结合）等热泵用途为建筑物提供持续的冷源（空调）、热源（采暖、热水），主要应用于商业、办公、学校、医院、矿山、厂矿等。

热泵优势1、热泵技术属可再生能源利用技术热泵是利用了空气、地表水、地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

这些能源不受地域、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、热泵属经济有效的节能技术热泵的平均能效比较高，比电采暖、传统中央空调系统节能。

3、地源热泵环境效益显著热泵的污染物排放几乎没有，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。

热泵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、办公楼、学校、工厂等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

5、节省空间没有冷却塔、锅炉房和其它设备，省去了锅炉房，冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。

水源热泵系统水源热泵系统地球表面浅层水源（一般在1000 米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。

基于机器学习算法的某地源热泵系统能耗研究目录1. 内容描述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 热泵系统的能耗问题 (4)1.3 机器学习在能耗研究中的应用 (5)2. 相关文献综述 (5)2.1 热泵系统基础理论 (7)2.2 影响热泵系统能耗的主要因素 (9)2.3 机器学习在能源领域中的应用成果 (10)3. 研究方法与数据准备 (12)3.1 研究方法的选定与适用 (13)3.2 数据采集与预处理 (14)3.3 样本集与模型训练 (15)4. 特征工程 (17)4.1 特征定义与选择 (18)4.2 特征提取方法 (19)4.3 特征缩放与处理 (20)5. 机器学习模型的建立与训练 (21)5.1 模型选择原则与对比 (23)5.2 模型参数调优与验证 (23)5.3 训练与优化过程描述 (24)6. 模型评估与能耗预测 (25)6.1 模型性能指标评估 (26)6.2 能耗预测模型验证 (27)6.3 预测结果的准确性与可靠性分析 (29)7. 影响能耗因素分析 (30)7.1 环境因素对能耗的影响 (32)7.2 系统运行参数与能耗的关系 (33)7.3 不同运行模式下的能耗差异 (34)8. 模型应用与实际案例研究 (35)8.1 模型在实际能耗监控中的应用案例 (37)8.2 将模型应用于热泵系统优化策略 (38)8.3 模型评估结果与系统能效改进建议 (39)9. 结论与展望 (41)9.1 研究结论 (42)9.2 研究局限性 (43)9.3 未来研究展望 (44)1. 内容描述本文旨在利用机器学习算法对某地源热泵系统能耗进行研究，分析影响热泵系统能耗的主要因素，并建立综合预估模型。

具体工作包括：数据的采集及 preprocessing:收集某地源热泵系统的运行数据，包括空气温度、地下温度、流媒体温度、运行时间、辅热使用情况等，并对数据进行清洗、缺失值处理和标准化等操作。

1.3 主要性能特点1.3.1 高效节能由工作原理可知，热泵机组能从周围空气获取大量的免费热量，一般情况下，每消耗1度电大约能产生3～4度电以上的热量。

机组的能效比（COP）平均可达3～4以上，相当于热效率超过300%～400%，比用直接电加热方式节能67～75%以上。

运行费用是普通电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，燃油热水器的1/2.5，太阳能热水器的1/1.5。

1.3.2 经济耐用由于效率高，运行费用低，是电锅炉的1/3～1/4还少，而且可以大大降低供电负荷，节约电力增容费。

跟燃气燃油锅炉比较，无需相应的燃料供应系统，因此无需燃料输送费用和管理费用。

设备紧凑，操作、维护简单，无需人工管理费用。

机组安装在室外，比如裙楼或顶层屋面、敞开的阳台等处，无需设立专门的设备房，不占用有效的建筑面积，节省土建投资。

压缩机、热交换器和主要零部件均选用名牌优质产品，运行可靠，使用寿命长。

外壳采用镜面不锈钢，高雅美观，经久耐用，不易生锈。

1.3.3 安全环保热泵机组对大气及环境无任何污染,而且节能效果明显,属于绿色环保类产品,符合我国目前的能源、环保方面的基本政策。

热泵机组设有高低压异常保护、压缩机过载保护、风机过热保护、缺相保护、漏电保护、传感器故障保护、限温保护等多种自动安全保护功能。

与传统的热水锅炉相比，没有相应的燃料供应和烟气排放系统，系统安全、卫生、清洁，没有燃料泄露、火灾、爆炸等安全隐患。

与传统的活塞压缩式热泵机组相比较，长菱热泵采用涡旋式压缩机，其噪音小，对周围环境不会产生不利影响。

1.3.4 适应性强空气源热泵型热水机组的工作性能随室外气候变化比较明显，室外环境温度在0～40℃范围内，热泵机组都能正常工作。

热泵机组提供可达60℃以上的热水，充分满足卫生热水、泳池恒温和采暖等各种需求。

与水箱配套使用，充分利用夜间优惠电价时段来加热，预先储存大量的热水。

可多台机组并联满足更大量的热水需求，另外，在热水需求量减少的季节或需要检修时，可以停用部分机组而不影响其他机组运行。

近十年，作为一种清洁、环保、节能的可再生能源技术，地源热泵技术在中国得到很大发展。

即使在经济危机来临的日子，地源热泵的安装总量仍保持着每年20％以上的增速。

目前，地源热泵系统主要有欧系和美系两种技术路线。

定义与优劣势从学术上讲，地源热泵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；而通俗意义上，地源热泵是指一种通过浅层土壤（或地下水）进行热交换的，既可供暖又可制冷，并可提供生活用水的，高效、节能、无污染的空气调节系统。

通常，地源热泵消耗1kW 的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量；同时，由于以0〜200m的浅层岩土体作为低温热源，并且不排放任何废气、废水、废渣，地源热泵是一种理想的“绿色技术”。

从能量转换角度来说，地源热泵是利用浅层岩土体作为蓄热体并利用其中的能量，而这些能量主要来源于太阳能和地热能，是一种用之不尽的可再生能源。

地源热泵节能节电，供暖时可节能40%〜60%，制冷时可节电30%〜50%；运行费用低，供暖时可节省50%〜70%的运行费用，制冷时可节省30%〜50%。

但是，地源热泵的初装费较高，并需要可供热交换用的土壤、地表水或地下水，推广受到以上条件的限制。

地源热泵系统分为室内系统和室外系统两个部分，其中室内系统有分散式和中央式两类。

中央式系统与传统的中央空调系统的室内部分相同，由主机和末端装置构成，这种室内系统在中国和欧洲被广泛采用。

分散式系统通常没有主机，热泵系统同风系统或水系统合二为一，机组小型化，分布于各个空调分区，每个分区单独工作，这种系统在北美地区被广泛使用，2000年后才逐步在中国得到应用。

根据换热方式不同，室外系统可以分为利用土壤换热的封闭式地源热泵系统和利用地下水、地表水及人工再生水换热的开放式地源热泵系统。

封闭式地源热泵系统是指通常所说的埋管式地源热泵系统，开放式地源热泵系则为通常所说的水源热泵系统。

技术路线发展史根据室内和室外系统形式不同，目前地源热泵有两种技术路线：美系的土-气（水）型地源热泵技术和欧系的水-水型地源热泵技术。