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摘要：本文分析了我国能源消费现状和地源热泵节能的意义，介绍了地源热泵技术原理和优缺点，就地源热泵设计提出了一些见解，供同行借鉴。
关键词：地源热泵；能源现状；节能
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的电能，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。地源热泵的由来，地源一词是从英文“ground source”翻译而来，在空调业内，目前仅指地壳表层（小于400米）范围内的低温热资源，它的热源主要是来自太阳能，极少能量来自地球内部的地热能。地源热泵系统（ground sourceheat pump systems）包括三种不同的系统：以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵，也有资料文献称之为地下耦合热泵系统（ground-coupled heat pumpsystems）；以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统（ground water heat pump systems）；以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统（surface-water heatpump systems）。这样的分类在国内的暖通空调界已经达成了共识。
一、能源消费现状
到21世纪末，国内每年最多可供应的一次能源生产量为32亿吨标准煤。我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气仅占1.2%，我国人口约占世界人口的20%，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中其余六国的的储量比都在200年以上，只有我国的储量比不足100年。石油的储量比为40年，并且中国石油、天然气的平均丰度值也仅为世界平均水平的57%和45%。长期以来，煤炭在我国能源生产结构、消费结构中一直占有绝对主导地位，尽管近年来，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈现出上升的迹象。特别在冬季,在国内几乎全部用煤取暖。煤是各种能源中污染环境最严重的能源,只有减少煤的使用,大气污染问题才可能得到解决。现在各地都在采取措施控制燃煤的数量,选用电采暖、燃油或者燃气采暖等措施,但都存在运行费用高、资源不足和排放CO2这些问题。受能源、特别是一次性能源与环保条件的限制，传统的燃油、燃煤中央空调方式将逐步受到制约。
二、地源热泵节能意义
面对如此严峻的能源形势，国家总的能源政策还是节能和新能源开发、再生能源利用并重，因此，地源热泵技术的推广应用在我国具有极大的现实意义。地源热泵比风冷热泵节能40%，比电采暖节能70%，比燃气炉效率提高48%，所需制冷剂比一般热泵空调减少50%。从降低运行费用、节省能源、减少排放CO2排放量来看,地源热泵技术是一个不錯的选择。地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。地源热泵的能量来源于自然能源，它不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统，该系统无论严寒地区还是热带地区均可应用，可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。
三、地源热泵技术原理和优缺点
3.1地源热泵的技术原理
地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方；在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。地表浅层地热资源的温度一年四季是相对稳定的，土壤与空气的温差一般为17℃，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，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%~60%，可以节能和节省运行费用40％~50％左右。
3.2地源热泵技术的优缺点
地源热泵的优点：（1）高效节能，稳定可靠。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以上冷量。（2）环保，无环境污染，无任何燃烧外排物，制冷剂对臭氧层零污染，具有良好的社会效益。它不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音。（3）一机多用，地源热泵系统可供暖、制冷，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。（4）使用寿命长，维护费用低。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年,是分体式或窗式空调器的2~4倍。地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。（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。（6）全电脑控制，性能稳定，可以电话遥控，可以进行温湿度控制和新风配送。当然，地源热泵技术不是十全十美的，例如其应用会受到不同地区、不同用户和国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约。
四、设计过程中存在的需要注意问题
地源热泵技术从开始研究到投入实际应用，一直在改进；虽然它是一种环保、节能、先进的空调方式，但仍然存在一些需要注意的问题：
4.1水源和取水许可。应建立在合理的基础之上，其前提是必须有可供采取的充足地下水源，有了水源以后，必须向水务局水资源管理处申报，申报时必须有权威部门的地下水开采和回灌设计报告，得到批复后还必须缴纳水资源使用费。申报时还必须附上第三方确认，特别是取水井邻近城市重大基础设施和重点工程时。
4.2取水和回灌。取水后不进行有效回灌或者回灌不慎造成地下水污染，这些都是极不负责任的行为，它造成的损失是无法挽回的，后果不堪设想。如天津唐沽地下水过量开采，导致海水渗透进去，对生态造成严重破坏；安阳某项目由于回灌不力，造成地源井塌陷，空调系统完全无效。所以除了加强对水井抽取后进行回灌，还要对水井进行维护，增加水井的使用寿命，回灌水不应污染地下水源。
4.3要注意水文地质问题。利用地下水源时，要了解地源热泵系统设计的基础资料。要在当地完成对工程所在地的井深、水温、水量、水质等原始资料的采集，并保证这些资料的有效性和正确性，对这些资料进行分析研究，这是一项很重要的工作，可是经常在工程实践中被忽视，从而造成了系统的失败。
4.4水质处理问题。如果水质不适合直接使用于地源热泵机组，那需要采取相应的水处理措施。比如用过滤器、水处理仪、旋流除砂器、沉淀池等装置处理后再用于地源热泵机组。一般情况下地下水不能直接用于供暖，因为地下水一般会含有一定数量的碳酸盐、硫酸盐、腐蚀性气体及泥沙等物质，可以经过板式换热器间接利用地下水，延长机组使用寿命，减少维修费用。
4.5地下换热器的设计。地下换热器的设计要注意对建筑负荷、回填材料、土壤地层特性等进行精确的勘测和分析。
4.6国产设备的质量问题。现在国内生产的地源热泵产品的厂家越来越多，但大部分的产品质量和性能欠佳。由于过去没有地源热泵的国家标准，所以各厂家的规格、参数不一。有的设备厂家直接从别的公司买进设备，拆了自己照着做，没有自己的设备研究和开发能力。2002年12月6日全国制冷设备标准化委员会会议已审订了《地源热泵》国家标准，以后可以逐渐达到统一。
4.7合理地配置整个系统。地源热泵虽然是绿色的空调方式，但是没有一套合理的系统，它的节能、环保的优势就无法发挥出来。
五、结束语
地源热泵作为一种环保节能的空调方式，在我国是一项新的技术，它是一项跨专业、跨学科的综合能源利用技术，需要通过相关专业技术人员的通力协作，对其进行更为深入的研究，探索其关键性技术，我相信在不远的将来，随着经济实力的提高和技术人员的努力，地源热泵这项可再生能源利用技术将得到健康的发展，在我国一定有广阔的市场前景。
参考文献：
[1]李翔.热泵热水器运行中常见问题分析及改进措施[J]. 建筑科学,2010 ，(4)
[2]黄文.节能地源热泵系统在武汉地区的应用[J].建材世界, 2010 ，(2)
关键词：地源热泵；能源现状；节能
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的电能，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。地源热泵的由来，地源一词是从英文“ground source”翻译而来，在空调业内，目前仅指地壳表层（小于400米）范围内的低温热资源，它的热源主要是来自太阳能，极少能量来自地球内部的地热能。地源热泵系统（ground sourceheat pump systems）包括三种不同的系统：以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵，也有资料文献称之为地下耦合热泵系统（ground-coupled heat pumpsystems）；以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统（ground water heat pump systems）；以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统（surface-water heatpump systems）。这样的分类在国内的暖通空调界已经达成了共识。
一、能源消费现状
到21世纪末，国内每年最多可供应的一次能源生产量为32亿吨标准煤。我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气仅占1.2%，我国人口约占世界人口的20%，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中其余六国的的储量比都在200年以上，只有我国的储量比不足100年。石油的储量比为40年，并且中国石油、天然气的平均丰度值也仅为世界平均水平的57%和45%。长期以来，煤炭在我国能源生产结构、消费结构中一直占有绝对主导地位，尽管近年来，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈现出上升的迹象。特别在冬季,在国内几乎全部用煤取暖。煤是各种能源中污染环境最严重的能源,只有减少煤的使用,大气污染问题才可能得到解决。现在各地都在采取措施控制燃煤的数量,选用电采暖、燃油或者燃气采暖等措施,但都存在运行费用高、资源不足和排放CO2这些问题。受能源、特别是一次性能源与环保条件的限制，传统的燃油、燃煤中央空调方式将逐步受到制约。
二、地源热泵节能意义
面对如此严峻的能源形势，国家总的能源政策还是节能和新能源开发、再生能源利用并重，因此，地源热泵技术的推广应用在我国具有极大的现实意义。地源热泵比风冷热泵节能40%，比电采暖节能70%，比燃气炉效率提高48%，所需制冷剂比一般热泵空调减少50%。从降低运行费用、节省能源、减少排放CO2排放量来看,地源热泵技术是一个不錯的选择。地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。地源热泵的能量来源于自然能源，它不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统，该系统无论严寒地区还是热带地区均可应用，可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。
三、地源热泵技术原理和优缺点
3.1地源热泵的技术原理
地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方；在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。地表浅层地热资源的温度一年四季是相对稳定的，土壤与空气的温差一般为17℃，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，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%~60%，可以节能和节省运行费用40％~50％左右。
3.2地源热泵技术的优缺点
地源热泵的优点：（1）高效节能，稳定可靠。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以上冷量。（2）环保，无环境污染，无任何燃烧外排物，制冷剂对臭氧层零污染，具有良好的社会效益。它不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音。（3）一机多用，地源热泵系统可供暖、制冷，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。（4）使用寿命长，维护费用低。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年,是分体式或窗式空调器的2~4倍。地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。（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。（6）全电脑控制，性能稳定，可以电话遥控，可以进行温湿度控制和新风配送。当然，地源热泵技术不是十全十美的，例如其应用会受到不同地区、不同用户和国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约。
四、设计过程中存在的需要注意问题
地源热泵技术从开始研究到投入实际应用，一直在改进；虽然它是一种环保、节能、先进的空调方式，但仍然存在一些需要注意的问题：
4.1水源和取水许可。应建立在合理的基础之上，其前提是必须有可供采取的充足地下水源，有了水源以后，必须向水务局水资源管理处申报，申报时必须有权威部门的地下水开采和回灌设计报告，得到批复后还必须缴纳水资源使用费。申报时还必须附上第三方确认，特别是取水井邻近城市重大基础设施和重点工程时。
4.2取水和回灌。取水后不进行有效回灌或者回灌不慎造成地下水污染，这些都是极不负责任的行为，它造成的损失是无法挽回的，后果不堪设想。如天津唐沽地下水过量开采，导致海水渗透进去，对生态造成严重破坏；安阳某项目由于回灌不力，造成地源井塌陷，空调系统完全无效。所以除了加强对水井抽取后进行回灌，还要对水井进行维护，增加水井的使用寿命，回灌水不应污染地下水源。
4.3要注意水文地质问题。利用地下水源时，要了解地源热泵系统设计的基础资料。要在当地完成对工程所在地的井深、水温、水量、水质等原始资料的采集，并保证这些资料的有效性和正确性，对这些资料进行分析研究，这是一项很重要的工作，可是经常在工程实践中被忽视，从而造成了系统的失败。
4.4水质处理问题。如果水质不适合直接使用于地源热泵机组，那需要采取相应的水处理措施。比如用过滤器、水处理仪、旋流除砂器、沉淀池等装置处理后再用于地源热泵机组。一般情况下地下水不能直接用于供暖，因为地下水一般会含有一定数量的碳酸盐、硫酸盐、腐蚀性气体及泥沙等物质，可以经过板式换热器间接利用地下水，延长机组使用寿命，减少维修费用。
4.5地下换热器的设计。地下换热器的设计要注意对建筑负荷、回填材料、土壤地层特性等进行精确的勘测和分析。
4.6国产设备的质量问题。现在国内生产的地源热泵产品的厂家越来越多，但大部分的产品质量和性能欠佳。由于过去没有地源热泵的国家标准，所以各厂家的规格、参数不一。有的设备厂家直接从别的公司买进设备，拆了自己照着做，没有自己的设备研究和开发能力。2002年12月6日全国制冷设备标准化委员会会议已审订了《地源热泵》国家标准，以后可以逐渐达到统一。
4.7合理地配置整个系统。地源热泵虽然是绿色的空调方式，但是没有一套合理的系统，它的节能、环保的优势就无法发挥出来。
五、结束语
地源热泵作为一种环保节能的空调方式，在我国是一项新的技术，它是一项跨专业、跨学科的综合能源利用技术，需要通过相关专业技术人员的通力协作，对其进行更为深入的研究，探索其关键性技术，我相信在不远的将来，随着经济实力的提高和技术人员的努力，地源热泵这项可再生能源利用技术将得到健康的发展，在我国一定有广阔的市场前景。
参考文献：
[1]李翔.热泵热水器运行中常见问题分析及改进措施[J]. 建筑科学,2010 ，(4)
[2]黄文.节能地源热泵系统在武汉地区的应用[J].建材世界, 2010 ，(2)