地源熱泵應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景研究

曾艷

摘要：能源的短缺以及環(huán)境問題已被全世界所重視，在低碳經(jīng)濟與節(jié)能理念的大趨勢中，地源熱泵技術(shù)應(yīng)運而生。這種高效、節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)技術(shù)是節(jié)能型中央空調(diào)的發(fā)展趨勢。本文結(jié)合我國地源熱泵技術(shù)發(fā)展情況及地源熱泵系統(tǒng)的含義、分類及特點，分析了其在未來中的發(fā)展障礙與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：地源熱泵 節(jié)能 應(yīng)用現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

1 地源熱泵的發(fā)展情況

地源熱泵概念始于1912年，由瑞士Zoelly提出，1946年美國開始進行這項技術(shù)的研究工作并在俄勒岡州成功建成第一個地源熱泵系統(tǒng)。我國自20世紀80年代開始對地源熱泵也進行了一系列的探索，并在各高校和科研機構(gòu)相繼開展了理論與實際應(yīng)用方面的深入研究。

2 地源熱泵的含義

地源熱泵系統(tǒng)是一種通過利用淺層地熱資源來實現(xiàn)供熱與制冷的新型高效環(huán)保的節(jié)能技術(shù)，是節(jié)能中央空調(diào)的發(fā)展趨勢?！兜卦礋岜孟到y(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366-2005）規(guī)定地源熱泵系統(tǒng)是以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地熱能交換系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地下水源熱泵系統(tǒng)、地埋管地源熱泵系統(tǒng)和地表水源熱泵系統(tǒng)。

3 地源熱泵的分類與特點

3.1 地下水源熱泵系統(tǒng) 地下水源熱泵通常是指深井回灌水源熱泵系統(tǒng)，利用地層的隔熱作用使得深層地下水的水溫相對穩(wěn)定的原理，通過地質(zhì)勘探并打造深井群，將地下水抽出，通過開式系統(tǒng)或者閉式系統(tǒng)提取或釋放熱量后將水源進行回灌，最終回灌入地下。這個過程只進行了熱交換并沒有消耗水資源。由于開式地下水源熱泵系統(tǒng)是將地下水直接供應(yīng)到熱泵機組并經(jīng)過換熱后回灌入地下的，在這個過程中很難控制水質(zhì)以及水的潔凈度，極有可能對熱泵機組造成腐蝕或阻塞，因此一般不建議使用。而閉式地下水源熱泵系統(tǒng)則相對來說比較穩(wěn)定，它是用板式換熱器將建筑內(nèi)循環(huán)水與地下水隔離開，通過潛水泵進行取水與回灌，這對熱泵機組安全穩(wěn)定運行極其有利。地下水源熱泵系統(tǒng)存在初期造價較低，水井占地面積較小且系統(tǒng)簡便易行的優(yōu)點，但它對地下水源要求較高，再者就是水源如何能夠在不被污染的前提下完全回灌這一問題有待進一步研究。

3.2 土壤垂直埋管式地源熱泵系統(tǒng) 地埋管地源熱泵系統(tǒng)，又稱地下耦合熱泵系統(tǒng)，它是以水平或U形管狀形式垂直安裝在土壤內(nèi)部或豎井中，通過中間介質(zhì)為熱載體來實現(xiàn)熱泵系統(tǒng)與土壤間的熱量轉(zhuǎn)換。它對地下水不存在任何污染與破壞，而且熱泵系統(tǒng)不因地下水量的大小而影響供熱制冷效果，這就使得熱泵系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性與可靠性。然而相對于地下水源熱泵系統(tǒng)來講，地埋管地源熱泵系統(tǒng)前期因打井數(shù)量較多而總投入較高。

3.3 地表水源熱泵系統(tǒng) 地表水源熱泵系統(tǒng)即通過直接抽取或間接換熱方式，將湖水、河水等地表水源作為熱泵的冷熱源。它具有初投資低、簡便易行的優(yōu)點，但同時也受到了自然條件的制約，穩(wěn)定性較低。無論哪種類型的地源熱泵技術(shù)，都具有高效節(jié)能以及運行費用較低的技術(shù)優(yōu)點，它節(jié)能、環(huán)保、無污染，屬于可再生能源利用技術(shù)的典范。據(jù)統(tǒng)計，地源熱泵的運行效率要高出傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的40%；再者，地源熱泵技術(shù)對社會環(huán)境沒有任何污染與破壞，這順應(yīng)了當前世界對可再生能源利用的理念，是能源發(fā)展的大趨勢。

4 當前我國地源熱泵的發(fā)展環(huán)境

4.1 地源熱泵逐漸被廣泛應(yīng)用 目前地源熱泵技術(shù)已從京津冀等率先應(yīng)用的城市輻射向全國各地，其廣泛應(yīng)用在商業(yè)建筑及住宅建筑中，并取得了良好的效果。同時，地源熱泵技術(shù)作為一種新型的清潔能源利用代表，得到了政府的高度重視與大力支持，這對此技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展極為有利。

4.2 地源熱泵技術(shù)正在多樣化發(fā)展 地下水源熱泵系統(tǒng)、土壤垂直埋管式地源熱泵系統(tǒng)以及地表水源熱泵系統(tǒng)三種方式在我國均得到了迅速發(fā)展；與此同時，地源熱泵冷熱源的類型也呈現(xiàn)出多樣化趨勢：地熱，地下水，水庫水，江、湖、海水以及污水熱源，實際中可以針對工程的地理位置而選擇合適的冷熱源，這均表明我國近年來對地源熱泵技術(shù)的探索與普及獲得了較大的成功。

5 目前我國地源熱泵發(fā)展中面臨的障礙

5.1 暖通空調(diào)行業(yè)綜合技術(shù)有待進一步提高 地源熱泵技術(shù)是暖通空調(diào)技術(shù)與水利技術(shù)、地質(zhì)勘探以及專業(yè)鉆井等技術(shù)緊密相連的綜合技術(shù)，這就要求施工團隊必須具備豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗，通過合理制定方案，充分進行技術(shù)研究來保證技術(shù)的可實現(xiàn)性。

5.2 地源熱泵系統(tǒng)研發(fā)工作需要進一步深入 目前我國的國家標準規(guī)范、系統(tǒng)圖集和宣傳材料等方面還有所欠缺，另外一些科研問題上還有待突破，例如水源的供水過濾、水質(zhì)防腐處理以及取水回灌等技術(shù)問題依然沒有完善的解決方案；再者，對已投入運行的地源熱泵系統(tǒng)，其能效性能也缺乏正確的評估體系。

5.3 地源熱泵系統(tǒng)的初投資相對較高 實際中，工程的區(qū)域性及規(guī)模性會使得工程初投資差別巨大，例如工程鉆井費用因地質(zhì)及施工隊伍的專業(yè)程度可能會占據(jù)整個系統(tǒng)工程投資的一半以上，這就使得工程的經(jīng)濟性受到影響，從而導(dǎo)致投資者重新傾向選擇傳統(tǒng)中央空調(diào)形式。盡管我國的地源熱泵技術(shù)起步相對較晚，但作為適合可持續(xù)發(fā)展理念的新型高效環(huán)保的節(jié)能技術(shù)，它具有良好的發(fā)展前景。我們應(yīng)該在國家的支持與引導(dǎo)下，開發(fā)適合我國國情的地源熱泵機組，并發(fā)展同類技術(shù)形式，建立完善的工程質(zhì)量監(jiān)管機制，使這項新技術(shù)在我國建筑行業(yè)應(yīng)用中能夠健康快速的發(fā)展。

參考文獻：

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[2]謝冬梅，胡桂秋，陳軍.地源熱泵的開發(fā)和應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保，2005（06）.