关于地源热泵认知论文
摘要：地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》显示，地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式企业都参与到其开发、应用之中，尤以中小项目居多，这说明地源热泵发展潜力巨大。可以说，地源热泵在我国长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区，具有较高适用性，在我国有很好的应用前景。
关键字：地源热泵 原理 应用及分析 国内发展及分析
1. 地源热泵系统介绍
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸收的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。其所耗能量的作用是使制冷剂氟利昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。
如《建筑节能技术》所述，通常地源热泵消耗1KW的能量，
用户可以得到5KW以上的热量或4KW以上的冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。
与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70-90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10-25摄氏度，其制冷、制热系数可达3.5-4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50-60%。因此，这十几年来，尤其是最近五年来，地源热泵空调系统在北美、欧洲如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供空调技术。
作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温流向低温。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温吸到高温。所以热泵实际上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。
如《蓄能空调技术》所述：热泵与制冷的原理与系统设备组成及功能是一样的，对蒸汽压缩式热泵（制冷系统）主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成；压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制冷）系统的心脏；蒸发器是
输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；膨胀阀或节流阀对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。
根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。
地热源泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中去，此时地能为“冷源”。
地源热泵具有很大发展优势和市场，以下是地源热泵的发展历程。
美国（The United States）1946年，美国第一台地源热泵系统在饿勒冈州的波兰特市中心去安装成功。
1973年，美国阿克拉荷马大厦安装了地源热泵空调，并且进行全面的系统研究。
1978年，美国能源部（DOE）开始对地源热泵投入了大量的科技研发基金。
1979年，美国阿克拉荷马州能源部成立了地源热泵系统科技研
发基金。
1987年，国际地源热泵协会（IGSHPA）在阿克拉荷马州大学成立。
1988年，美国阿克拉荷马商务部开始对地源热泵进行商务推广。
1993年，美国环保署（EPA）大力宣传地源热泵系统，加深美国民众对地源热泵的认识。
1994年，美国政府第一套地源热泵空调系统在俄冈州国会大学安装，地源热泵从此在美国政府、军队、电力公司等得到了大量应用。
1998年，美国环保署（EPA）颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地源热泵系统。美国总统布什在他的德克薪斯州宅邸中也安装了地源热泵空调系统。目前，全球75%的地源热泵系统安装在北美地区。
美国，是世界上地源热泵生产、使用和发展的头号大国。 1985年：美国安装的地源热泵为14，000台。
1997年：45，000台。
2000年：400，000台。
2004年：670，000台。
2005年：1，000，000台。
加拿大，2005年地源热泵系统新增比例增加了50%。
瑞士、挪威，是世界上地源热泵应用人均上最高的国家，应用比例高达96%。
奥地利，应用比例达到45%。
丹麦，应用比例达到35%。
日本，是亚洲地源热泵技术最先进，使用比例最高的国家。 中国，1997年，美国能源部（DOE）和中国科技部签署了《中美能效与可再生能源合作议定书》，其中主要内容之一是“地源热泵”项目的合作。
1998年，重庆建筑大学、青岛建工学院、湖南大学、同济大学等数家大学开始建立了地源热泵试验台，对地源热泵技术进行系统研究。
2006年，1月，国家建设部颁布《地源热泵系统工程技术规范国家标准》。
2006年，9月，沈阳被国家建设部确定为地源热泵技术推广试点城市，到2010年底，实现全市地源热泵技术应用面积约占总供暖面积的1/3.
2006年，12月，建设部发布文件《“十一五”重点推广技术领域》。作为新型高效，可再生能源新技术的水源热泵技术被列入目录。
当前，中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》显示，地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式企业都参与到其开发、应用之中，尤以中小项目居多，这说明地源热泵发展潜力巨大。
可以说，地源热泵在我国长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区，具有较高适用性，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热
量需求地区也有一定适用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷地区更可说是最佳选择。
地源热泵系统价格差别主要来自于系统使用的地区不同、建筑围护结构节能水平差别、项目类别和功能差别。据测算，虽地源热泵系统初投资要高，但地源热泵系统提高供暖空调生活热水多重功能，而传统集中供热基本为单一供暖功能，二者不可完全类比。采用地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。如北京11个建筑地源热泵项目2003-2004年冬季运行费用调查结果表明，7项工程低于燃煤集中供热的采暖价格，所有被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格；用地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调系统降低15%-30%。折算到一次能源，以能源利用系统总能效进行比较，现有地下水热泵系统供热总能效最高，约为115%，土壤源热泵系统供热总能效约为100%，燃煤集中锅炉房供热总能效约为55%左右，燃气集中锅炉房供热总能效约为65%左右，热电厂供热总能效约为70%。地源热泵系统其静态投资增量回收期约4-10年。
伴随着地源热泵技术逐渐推广应用，政府补贴的逐步完善，产业化规模不断加大，生产厂家和集成商逐渐增多，市场竞争逐渐加剧，地源热泵系统的初投资还会进一步降低。
2. 地源热泵发展存在的障碍。
在我国当前地源热泵发展存在的障碍主要表现在以下几个方面：
2.1 政府政策支持与财政补贴稍显薄弱。地源热泵是一项节能
环保的技术体系，但在房地产应用推广中投资还是相对较高，开发商不愿意在自己的系统中使用这种技术，政府在政策上的支持力度也还是稍显单薄，鼓励与补贴政策也还不很明确。建议应向国外机构一样对此类系统设立专项基金给予支持。地源热泵的市场需要政府从可持续发展的角度，综合能源、环保和资源等各个方面的考虑，调整政策，促使其健康有序发展。
2.2 对地源热泵系统研发还不够深入。地源热泵目前在国家标准、宣传材料、系统图集方面还有所欠缺，同时在科研上还有一些问题没有取得突破，如土壤源地源热泵系统的地下温度场的计算方法不统一；海水源地源热泵系统海水取水口的设置；地下水地源热泵的地下管井的设计与施工、水源的探测开采、供水过滤、水质防腐处理等问题都还没有较好解决方法；对于已经完成并且运行的地源热泵系统，对其能效性能缺乏正确的评估体系也是影响其正常发展的原因之一。
“十一五”国家科技支撑计划项目中对地源热泵系统拟解决的问题有：地下水地源热泵采用抽水和回灌方式对地下生态环境的影响；地下水地源热泵的成井技术和取水技术与回灌技术，维护与保养技术，取水温度的计算方法研究；采用土壤源地源热泵的地下水文地质条件等。
2.3 国内地源热泵产品生产商的产品型号不全、可靠性不高也是问题之一；已经成熟的技术没有得到及时广泛的推广和普及，也给此项技术应用造成了一些障碍。
3. 地源热泵发展空间广阔
如《建筑通风空调新技术及其应用》所述，目前，我国城乡既有建筑总面积约400亿平方米，其中城镇约为160亿平方米，在城镇中居住建筑面积约为105亿平方米，其中能达到建筑节能标准的仅占5%，其余95%都是未来需要陆续进行节能改造的高能耗建筑。同时，我国每年新增房屋建筑面积约20亿平方米，预计到2020年底，我国新增的房屋面积将近300亿平方米，新增城镇民用建筑面积将为100亿—150亿平方米。
据专家测算，目前我国发电装机容量为 5.08亿千瓦，百米内地下水每年可采集的低温能量约为2.2亿千瓦，相当于其43%，近百米内的土壤每年可采集的低温能量相当于1500亿千瓦，则是其2950倍，浅层地能的应用仍然有相当大的市场发展空间，如果全国每年在1亿平方米建筑中推广应用地源热泵系统供暖空调，则每个采暖季可替代374万吨左右标煤，或25亿立方米左右天然气，削减约6.4万吨氮氧化物、933万吨二氧化碳、约16万吨颗粒物的排放。鉴于此，建设部提出，在“十一五”期间，推广浅层低能使其使用面积达到2.4亿平法米。同时，北京发改委表示，北京将继续大力推广浅层地能，作为现行供暖的替代能源。今后凡是政府投资的项目如政府机构、医院、学校等公共建筑，有条件的要优先使用浅层地能。
为了大力发展可再生能源，当前政府、技术研究、工程设计与安装等部门需要共同努力做好以下几个方面：建议国家成立专项基金，鼓励地源热泵的推广应用；调查现有的地源热泵工程，总结经验；
收集现有的用于地源热泵的全国水文地质资料，建立基本资料库；建立专业的地源热泵用管井设计和施工队伍，完善地埋管换热器的安装和施工队伍，适当时候建立专项设计施工资质管理制度；开展国家级和城市级的地源热泵（海水源、污水源、余热热源）工程示范，以得到正确可靠的技术数据，指导工程设计、安装和运行，然后开发适合国情、因地制宜的地源热泵机组，完善产品系列和规格；加强政府对地源热泵工程质量的监管，防止假冒伪劣，使得地源热泵在建筑应用中能健康发展；开发地源热泵和其他能源互相补充的技术体系，拓宽其发展方向。
关于地源热泵认知论文
摘要：地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》显示，地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式企业都参与到其开发、应用之中，尤以中小项目居多，这说明地源热泵发展潜力巨大。可以说，地源热泵在我国长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区，具有较高适用性，在我国有很好的应用前景。
关键字：地源热泵 原理 应用及分析 国内发展及分析
1. 地源热泵系统介绍
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸收的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。其所耗能量的作用是使制冷剂氟利昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。
如《建筑节能技术》所述，通常地源热泵消耗1KW的能量，
用户可以得到5KW以上的热量或4KW以上的冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。
与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70-90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10-25摄氏度，其制冷、制热系数可达3.5-4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50-60%。因此，这十几年来，尤其是最近五年来，地源热泵空调系统在北美、欧洲如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供空调技术。
作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温流向低温。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温吸到高温。所以热泵实际上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。
如《蓄能空调技术》所述：热泵与制冷的原理与系统设备组成及功能是一样的，对蒸汽压缩式热泵（制冷系统）主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成；压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制冷）系统的心脏；蒸发器是
输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；膨胀阀或节流阀对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。
根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。
地热源泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中去，此时地能为“冷源”。
地源热泵具有很大发展优势和市场，以下是地源热泵的发展历程。
美国（The United States）1946年，美国第一台地源热泵系统在饿勒冈州的波兰特市中心去安装成功。
1973年，美国阿克拉荷马大厦安装了地源热泵空调，并且进行全面的系统研究。
1978年，美国能源部（DOE）开始对地源热泵投入了大量的科技研发基金。
1979年，美国阿克拉荷马州能源部成立了地源热泵系统科技研
发基金。
1987年，国际地源热泵协会（IGSHPA）在阿克拉荷马州大学成立。
1988年，美国阿克拉荷马商务部开始对地源热泵进行商务推广。
1993年，美国环保署（EPA）大力宣传地源热泵系统，加深美国民众对地源热泵的认识。
1994年，美国政府第一套地源热泵空调系统在俄冈州国会大学安装，地源热泵从此在美国政府、军队、电力公司等得到了大量应用。
1998年，美国环保署（EPA）颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地源热泵系统。美国总统布什在他的德克薪斯州宅邸中也安装了地源热泵空调系统。目前，全球75%的地源热泵系统安装在北美地区。
美国，是世界上地源热泵生产、使用和发展的头号大国。 1985年：美国安装的地源热泵为14，000台。
1997年：45，000台。
2000年：400，000台。
2004年：670，000台。
2005年：1，000，000台。
加拿大，2005年地源热泵系统新增比例增加了50%。
瑞士、挪威，是世界上地源热泵应用人均上最高的国家，应用比例高达96%。
奥地利，应用比例达到45%。
丹麦，应用比例达到35%。
日本，是亚洲地源热泵技术最先进，使用比例最高的国家。 中国，1997年，美国能源部（DOE）和中国科技部签署了《中美能效与可再生能源合作议定书》，其中主要内容之一是“地源热泵”项目的合作。
1998年，重庆建筑大学、青岛建工学院、湖南大学、同济大学等数家大学开始建立了地源热泵试验台，对地源热泵技术进行系统研究。
2006年，1月，国家建设部颁布《地源热泵系统工程技术规范国家标准》。
2006年，9月，沈阳被国家建设部确定为地源热泵技术推广试点城市，到2010年底，实现全市地源热泵技术应用面积约占总供暖面积的1/3.
2006年，12月，建设部发布文件《“十一五”重点推广技术领域》。作为新型高效，可再生能源新技术的水源热泵技术被列入目录。
当前，中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》显示，地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式企业都参与到其开发、应用之中，尤以中小项目居多，这说明地源热泵发展潜力巨大。
可以说，地源热泵在我国长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区，具有较高适用性，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热
量需求地区也有一定适用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷地区更可说是最佳选择。
地源热泵系统价格差别主要来自于系统使用的地区不同、建筑围护结构节能水平差别、项目类别和功能差别。据测算，虽地源热泵系统初投资要高，但地源热泵系统提高供暖空调生活热水多重功能，而传统集中供热基本为单一供暖功能，二者不可完全类比。采用地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。如北京11个建筑地源热泵项目2003-2004年冬季运行费用调查结果表明，7项工程低于燃煤集中供热的采暖价格，所有被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格；用地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调系统降低15%-30%。折算到一次能源，以能源利用系统总能效进行比较，现有地下水热泵系统供热总能效最高，约为115%，土壤源热泵系统供热总能效约为100%，燃煤集中锅炉房供热总能效约为55%左右，燃气集中锅炉房供热总能效约为65%左右，热电厂供热总能效约为70%。地源热泵系统其静态投资增量回收期约4-10年。
伴随着地源热泵技术逐渐推广应用，政府补贴的逐步完善，产业化规模不断加大，生产厂家和集成商逐渐增多，市场竞争逐渐加剧，地源热泵系统的初投资还会进一步降低。
2. 地源热泵发展存在的障碍。
在我国当前地源热泵发展存在的障碍主要表现在以下几个方面：
2.1 政府政策支持与财政补贴稍显薄弱。地源热泵是一项节能
环保的技术体系，但在房地产应用推广中投资还是相对较高，开发商不愿意在自己的系统中使用这种技术，政府在政策上的支持力度也还是稍显单薄，鼓励与补贴政策也还不很明确。建议应向国外机构一样对此类系统设立专项基金给予支持。地源热泵的市场需要政府从可持续发展的角度，综合能源、环保和资源等各个方面的考虑，调整政策，促使其健康有序发展。
2.2 对地源热泵系统研发还不够深入。地源热泵目前在国家标准、宣传材料、系统图集方面还有所欠缺，同时在科研上还有一些问题没有取得突破，如土壤源地源热泵系统的地下温度场的计算方法不统一；海水源地源热泵系统海水取水口的设置；地下水地源热泵的地下管井的设计与施工、水源的探测开采、供水过滤、水质防腐处理等问题都还没有较好解决方法；对于已经完成并且运行的地源热泵系统，对其能效性能缺乏正确的评估体系也是影响其正常发展的原因之一。
“十一五”国家科技支撑计划项目中对地源热泵系统拟解决的问题有：地下水地源热泵采用抽水和回灌方式对地下生态环境的影响；地下水地源热泵的成井技术和取水技术与回灌技术，维护与保养技术，取水温度的计算方法研究；采用土壤源地源热泵的地下水文地质条件等。
2.3 国内地源热泵产品生产商的产品型号不全、可靠性不高也是问题之一；已经成熟的技术没有得到及时广泛的推广和普及，也给此项技术应用造成了一些障碍。
3. 地源热泵发展空间广阔
如《建筑通风空调新技术及其应用》所述，目前，我国城乡既有建筑总面积约400亿平方米，其中城镇约为160亿平方米，在城镇中居住建筑面积约为105亿平方米，其中能达到建筑节能标准的仅占5%，其余95%都是未来需要陆续进行节能改造的高能耗建筑。同时，我国每年新增房屋建筑面积约20亿平方米，预计到2020年底，我国新增的房屋面积将近300亿平方米，新增城镇民用建筑面积将为100亿—150亿平方米。
据专家测算，目前我国发电装机容量为 5.08亿千瓦，百米内地下水每年可采集的低温能量约为2.2亿千瓦，相当于其43%，近百米内的土壤每年可采集的低温能量相当于1500亿千瓦，则是其2950倍，浅层地能的应用仍然有相当大的市场发展空间，如果全国每年在1亿平方米建筑中推广应用地源热泵系统供暖空调，则每个采暖季可替代374万吨左右标煤，或25亿立方米左右天然气，削减约6.4万吨氮氧化物、933万吨二氧化碳、约16万吨颗粒物的排放。鉴于此，建设部提出，在“十一五”期间，推广浅层低能使其使用面积达到2.4亿平法米。同时，北京发改委表示，北京将继续大力推广浅层地能，作为现行供暖的替代能源。今后凡是政府投资的项目如政府机构、医院、学校等公共建筑，有条件的要优先使用浅层地能。
为了大力发展可再生能源，当前政府、技术研究、工程设计与安装等部门需要共同努力做好以下几个方面：建议国家成立专项基金，鼓励地源热泵的推广应用；调查现有的地源热泵工程，总结经验；
收集现有的用于地源热泵的全国水文地质资料，建立基本资料库；建立专业的地源热泵用管井设计和施工队伍，完善地埋管换热器的安装和施工队伍，适当时候建立专项设计施工资质管理制度；开展国家级和城市级的地源热泵（海水源、污水源、余热热源）工程示范，以得到正确可靠的技术数据，指导工程设计、安装和运行，然后开发适合国情、因地制宜的地源热泵机组，完善产品系列和规格；加强政府对地源热泵工程质量的监管，防止假冒伪劣，使得地源热泵在建筑应用中能健康发展；开发地源热泵和其他能源互相补充的技术体系，拓宽其发展方向。