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【摘 要】 地源热泵是一种利用地球浅层资源的既可供暖又可制冷的高效节能的空调系统。它利用铺设在土壤、地表水等中的换热管道，实现空调房间和土壤、地表水等的换热，以达到建筑空调的效果，能够为包括夏季空调制冷、冬季供暖以及生活用热水、地板采暖等提供解决方案。
【关键词】 地源热泵空调系统;效率;应用
引言：
由于地源热泵适用范围广，运行费用低，节能和环保效益显著已得到广泛的应用，采用地源热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少温室效应气体C02和其它燃烧产生的污染物的排放，是一种可持续发展的建筑节能新技术。
一、地源热泵的形式和特点
1、节约能源
地源热泵可以吸收低温热源中的热量并传输到高温处，因此从原理上来说，只要热泵的COP值大于1，这套系统就是节能的.实际上，市场上地源热泵的COP值大多数都在3或者4以上，这就意味着地源热泵系统的耗能低于输出能量的1/3，拥有非常可观的节能效果.通常，地源热泵每消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或3kW以上的冷量，而锅炉供热只能将90%以上的电能或70%～90%的燃料内能转换为热量，因此地源热泵要比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃料锅炉节省1/2以上的燃料.另外，地源热泵的热源温度全年较为稳定，其性能要比空气源热泵高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50%-60%。
2、降低污染
与空气源热泵相比，地源热泵的污染物排放相当于减少了40%以下的排放量;与电供暖相比，相当于减少70%以下的排放量;可比燃煤锅炉减少30%的CO2的排放量.同时其制冷剂的充注量约为常规空调的75%。
3、维护费用低
地源热泵系统运行部件比常规系统少，因而维护次数少，维护费用低;机组紧凑，空间节省;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;系统安装在室内，不暴露在风雨中，可免遭损坏，更加可靠，使用寿命更长.
4、有效利用时间长
地源热泵系统可以满足夏季制冷和冬季供暖的需求，还可以供应四季的生活用热水，有效利用时间长.
5、节省设备空间
地源热泵系统代替了原来的锅炉加空调的两套裝置，系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省了建筑空间.
6、制热制冷系数较高
相比目前常用的空气源热泵，地源热泵的优越性较为明显.全年温度波动小，冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵.
二、优点
1、地能，指的是土壤、地下水以及河流湖泊能够吸收和存储太阳能以及地热能后所具有的一种低温位的热能。地热可以说是一种无限可再生的能源，因为深度小于四百米的浅层地表实在可以看做是一个太阳能的吸收集热装置，其对太阳能的吸收达到了47%相当于人类每年消耗的能量的五百余倍，并且只要是存在地表的地方就可以收集，不受到地域限制以及资源限制，是一种真正的可再生清洁能源。可以说其储量是无限的，因此地源热泵技术是现代社会的需求的真正的满足技术。其利用了浅层地表作为温度源，将其能量应用于室内温度的调控中。
2、地源热泵属经济有效的低碳节能技术
地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，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%，据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30-40%的供热制冷空调的运行费用。
3、地源热泵环境效益显著
地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。据测算，若安装地源热泵40万台，和采用“化石能源”比，相当于降低温室气体排放100万吨，和50万辆汽车的污染排放物。同时，热泵空调在每个房间都有单独的能量分配器，温度可以自主调节。
三、地源热泵系统的应用
1、地源热泵系统的适用条件
地源热泵系统通常需要具有处于地下30m到300m深度、而且温度不低也不高的恒温带成为其热泵系统的“源”以及“汇”的地下工作环境，以及一年四季空调热泵本身需夏季排热以及冬季取热的优势特点。为保证热泵的高效性、稳定性、以及可持续性地工作，建设地源热泵系统需要遵循下面适用条：一年四季需要室外空气平均气温达到温度10至20摄氏度，（或者地下恒温带温处于10—20℃）的地域;打井的地质条件要具有经济可能性的地域，并具有一定量的浅层地下水资源条件的的地域;一年四季向地下总排热量同总取热量保持相等或着维持接近状态的供热供冷工程，否则需要一定量的工程的补救辅助手段和措施;夏季供冷温度可达到不低于五摄氏度，冬季供热温度可达到不高于六十摄氏度的工程。
2、地源热泵系统的应用方式
（1）地源热泵加太阳能集热器系统
地源热泵加太阳能集热器系统
随着季节的变化，该系统的工作模式需经历直接供冷模式、地源热泵制冷模式、蓄热工作模式、直接供热模式和地源热泵制热模式5个阶段.初夏时，由于气温不是太高，冷量的需求不大，同时土壤在经历一个冬季的抽热后温度很低，此时可以采用地下埋管中的液体循环方式直接对用户供冷;盛夏时冷量需求增大，地源热泵机组投入运行;夏末秋初，系统基本没有制冷任务，热水消耗量也不大，为了冬季供热需要，将太阳能集热器的热水打入地下进行蓄热;深秋或初冬季节开始供热时，由于经过了一个秋季的地下蓄热，土壤温度较高，此时可以利用土壤热源直接供热;直接供热一段时间后用户的需热量逐渐到达峰值，此时将地源热泵机组投入运行。在冬季太阳能有两个作用：一是供应热水;二是给地下土壤补充能量.地源热泵和太阳能集热器在不同季节的功能转换，可以通过控制夏季阀门和冬季阀门开关实现. （2）地源热泵空调加生活热水系统
在夏季制冷时，常规的地源热泵系统机组的冷凝热被直接排放，造成了一定的能源浪费.而在该系统中，冷凝热被用来加热生活用水，若其温度未达到用户需求，可以采用其他途径，如电加热器，进一步加热热水，可以节约相当一部分能量.冬季时使用热泵循环水加热生活用水并供暖.春秋季节既无制冷又无供暖需求时，热源热泵机组可以全部用来制造生活热水.
（3）地源热泵加冰蓄冷系统
该系统的设计主要是从经济性方面来考虑的.由于我国夜间电价较低，因此夏季晚上可以通过制冷机组将冷量储存在蓄冰系统中，白天用电高峰时段，用储存的冷量来供应全部或部分空调负荷，少开或不开制冷机，这对城市电网具有明显的“移峰填谷”作用，社会效益显著;用户侧的生活热水可通过机组自带的热回收模块制取，未用掉的热水可在蓄水箱蓄存，若热水量不够，则采用电加热方式补充热水供应.该方案可减少地下换热器的一次性投资费用，避免冬夏土壤的热不平衡;同时系统效率高，运行费用低;但由于增加了冰蓄冷装置，系统控制较复杂.
四、如何实施地下埋管形式的地源系统
通过地下管道采集能源是热泵技术发展的最新技术成果。这一技术的理论构想产生于40年代，但是，直到最近几年，热泵技术设计上的革新和地下管道材料技术的发展，才使得以地热为能源的热泵技术，达到了商业化应用的最佳要求。到目前为止，地源热泵技术在经济和技术方面，已经成为与传统的供暖、制冷技术同时存在并在现实中应用的成熟技术。地埋管换热器一经投入使用将难以维修，因此在施工中对应严格根据工艺连接各并联环路的管道，并在各施工阶段执行分步的和集中的多次试压。各并联环路应合理设计以保证流量相等在垂直地埋管工程中，热交换器管道在钻孔内就位后，用泥浆泵和注浆管将灌注材料从钻孔底部充填钻孔的施工程序。在水平地埋管工程中，热交换器管道在管沟内就位后，用砂石土壤材料充填管沟的底部。水平式地埋管工程造价相对垂直式低，但对场地面积要求大。对于别墅中安装地源热泵空调，可以把中央空调系统、采暖系统结合起来，真正达到节能，系统优化，但是仅适用于有较大花园面积的别墅，其他联排别墅受所需热交换面积的影响，排地埋管面积不够，不适合安装。
五、加强地源热泵技术推广的措施
为了能够进一步促进地源热泵技术的应用与推广，减少能源资源的消耗量，建立节能环保型社会，就需要我们从实际出发，不断改进地源热泵技术方法，提高地源热泵技术的经济效益，兼顾地下热平衡的问题，使地源热泵技术更加合理化。在设计地源热泵技术的应用方案上，我们应当注意保证整个区域的地下热源平衡，以确保地源热泵系统的长期稳定使用。除了技术方面以外，还需要在非技术方面为地源热泵技术的应用创造更多有利条件。如政府多出台一些优惠政策来支持地源热泵技术的应用与推广，加大对地源热泵专业技术的人员培训，不断提高地源热泵技术水平。在我国，地源热泵技术是一种具有很大应用前景与应用市场的新能源技术，因此我们应当不断创新地源热泵技术方法，提高其能源利用率和系统的经济效益，尽可能的降低地源热泵系统的安装维护成本。
六、结束语
我国政府已将淡水源、海水源、土壤源和污水源地源水泵技术列为重点支持的技术领域，推动低品位可再生能源在建筑中的应用，这是实施国家能源战略的重大决策和必然选择，对我国节能事业的发展具有重要战略意义，建议将低品位可再生能源的利用补充列入现已实施的《中华人民共和国可再生能源法》。地源水泵技术的应用在我国已受到广泛重视，其应用规模迅猛发展，但是产品和应用的技术水平尚有待进一步提高。强化传热、减少热阻和降低泵功率消耗都是是重要的技术发展发向。地源水泵技术在我国的应用将在近期形成前所未有的宏大规模，对于可能带来的生态问题应予充分的重视。面对这一重大发展机遇，应当进一步发展拥有自主知识产权的先进技术，为我国建筑节能事业的发展做出更大的贡献。
参考文献：
[1]孟祥恩.地源热泵技术应在节能减排中发挥积极作用[J].工程建设与设计，2008，（01）.
[2]马宏权，龙惟定，朱东凌.地源热泵的应用进展[J].建筑热能通风空调，2008（06）.
[3]劉学来，李永安，张耀鹏.地埋管地源热泵空调系统设计施工中应注意的问题[J].建筑技术，2010（11）.
[4]周道炯.地源热泵技术在城市节能中将发挥更大作用[J].工程建设与设计，2006，（12）.
【关键词】 地源热泵空调系统;效率;应用
引言：
由于地源热泵适用范围广，运行费用低，节能和环保效益显著已得到广泛的应用，采用地源热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少温室效应气体C02和其它燃烧产生的污染物的排放，是一种可持续发展的建筑节能新技术。
一、地源热泵的形式和特点
1、节约能源
地源热泵可以吸收低温热源中的热量并传输到高温处，因此从原理上来说，只要热泵的COP值大于1，这套系统就是节能的.实际上，市场上地源热泵的COP值大多数都在3或者4以上，这就意味着地源热泵系统的耗能低于输出能量的1/3，拥有非常可观的节能效果.通常，地源热泵每消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或3kW以上的冷量，而锅炉供热只能将90%以上的电能或70%～90%的燃料内能转换为热量，因此地源热泵要比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃料锅炉节省1/2以上的燃料.另外，地源热泵的热源温度全年较为稳定，其性能要比空气源热泵高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50%-60%。
2、降低污染
与空气源热泵相比，地源热泵的污染物排放相当于减少了40%以下的排放量;与电供暖相比，相当于减少70%以下的排放量;可比燃煤锅炉减少30%的CO2的排放量.同时其制冷剂的充注量约为常规空调的75%。
3、维护费用低
地源热泵系统运行部件比常规系统少，因而维护次数少，维护费用低;机组紧凑，空间节省;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;系统安装在室内，不暴露在风雨中，可免遭损坏，更加可靠，使用寿命更长.
4、有效利用时间长
地源热泵系统可以满足夏季制冷和冬季供暖的需求，还可以供应四季的生活用热水，有效利用时间长.
5、节省设备空间
地源热泵系统代替了原来的锅炉加空调的两套裝置，系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省了建筑空间.
6、制热制冷系数较高
相比目前常用的空气源热泵，地源热泵的优越性较为明显.全年温度波动小，冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵.
二、优点
1、地能，指的是土壤、地下水以及河流湖泊能够吸收和存储太阳能以及地热能后所具有的一种低温位的热能。地热可以说是一种无限可再生的能源，因为深度小于四百米的浅层地表实在可以看做是一个太阳能的吸收集热装置，其对太阳能的吸收达到了47%相当于人类每年消耗的能量的五百余倍，并且只要是存在地表的地方就可以收集，不受到地域限制以及资源限制，是一种真正的可再生清洁能源。可以说其储量是无限的，因此地源热泵技术是现代社会的需求的真正的满足技术。其利用了浅层地表作为温度源，将其能量应用于室内温度的调控中。
2、地源热泵属经济有效的低碳节能技术
地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，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%，据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30-40%的供热制冷空调的运行费用。
3、地源热泵环境效益显著
地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。据测算，若安装地源热泵40万台，和采用“化石能源”比，相当于降低温室气体排放100万吨，和50万辆汽车的污染排放物。同时，热泵空调在每个房间都有单独的能量分配器，温度可以自主调节。
三、地源热泵系统的应用
1、地源热泵系统的适用条件
地源热泵系统通常需要具有处于地下30m到300m深度、而且温度不低也不高的恒温带成为其热泵系统的“源”以及“汇”的地下工作环境，以及一年四季空调热泵本身需夏季排热以及冬季取热的优势特点。为保证热泵的高效性、稳定性、以及可持续性地工作，建设地源热泵系统需要遵循下面适用条：一年四季需要室外空气平均气温达到温度10至20摄氏度，（或者地下恒温带温处于10—20℃）的地域;打井的地质条件要具有经济可能性的地域，并具有一定量的浅层地下水资源条件的的地域;一年四季向地下总排热量同总取热量保持相等或着维持接近状态的供热供冷工程，否则需要一定量的工程的补救辅助手段和措施;夏季供冷温度可达到不低于五摄氏度，冬季供热温度可达到不高于六十摄氏度的工程。
2、地源热泵系统的应用方式
（1）地源热泵加太阳能集热器系统
地源热泵加太阳能集热器系统
随着季节的变化，该系统的工作模式需经历直接供冷模式、地源热泵制冷模式、蓄热工作模式、直接供热模式和地源热泵制热模式5个阶段.初夏时，由于气温不是太高，冷量的需求不大，同时土壤在经历一个冬季的抽热后温度很低，此时可以采用地下埋管中的液体循环方式直接对用户供冷;盛夏时冷量需求增大，地源热泵机组投入运行;夏末秋初，系统基本没有制冷任务，热水消耗量也不大，为了冬季供热需要，将太阳能集热器的热水打入地下进行蓄热;深秋或初冬季节开始供热时，由于经过了一个秋季的地下蓄热，土壤温度较高，此时可以利用土壤热源直接供热;直接供热一段时间后用户的需热量逐渐到达峰值，此时将地源热泵机组投入运行。在冬季太阳能有两个作用：一是供应热水;二是给地下土壤补充能量.地源热泵和太阳能集热器在不同季节的功能转换，可以通过控制夏季阀门和冬季阀门开关实现. （2）地源热泵空调加生活热水系统
在夏季制冷时，常规的地源热泵系统机组的冷凝热被直接排放，造成了一定的能源浪费.而在该系统中，冷凝热被用来加热生活用水，若其温度未达到用户需求，可以采用其他途径，如电加热器，进一步加热热水，可以节约相当一部分能量.冬季时使用热泵循环水加热生活用水并供暖.春秋季节既无制冷又无供暖需求时，热源热泵机组可以全部用来制造生活热水.
（3）地源热泵加冰蓄冷系统
该系统的设计主要是从经济性方面来考虑的.由于我国夜间电价较低，因此夏季晚上可以通过制冷机组将冷量储存在蓄冰系统中，白天用电高峰时段，用储存的冷量来供应全部或部分空调负荷，少开或不开制冷机，这对城市电网具有明显的“移峰填谷”作用，社会效益显著;用户侧的生活热水可通过机组自带的热回收模块制取，未用掉的热水可在蓄水箱蓄存，若热水量不够，则采用电加热方式补充热水供应.该方案可减少地下换热器的一次性投资费用，避免冬夏土壤的热不平衡;同时系统效率高，运行费用低;但由于增加了冰蓄冷装置，系统控制较复杂.
四、如何实施地下埋管形式的地源系统
通过地下管道采集能源是热泵技术发展的最新技术成果。这一技术的理论构想产生于40年代，但是，直到最近几年，热泵技术设计上的革新和地下管道材料技术的发展，才使得以地热为能源的热泵技术，达到了商业化应用的最佳要求。到目前为止，地源热泵技术在经济和技术方面，已经成为与传统的供暖、制冷技术同时存在并在现实中应用的成熟技术。地埋管换热器一经投入使用将难以维修，因此在施工中对应严格根据工艺连接各并联环路的管道，并在各施工阶段执行分步的和集中的多次试压。各并联环路应合理设计以保证流量相等在垂直地埋管工程中，热交换器管道在钻孔内就位后，用泥浆泵和注浆管将灌注材料从钻孔底部充填钻孔的施工程序。在水平地埋管工程中，热交换器管道在管沟内就位后，用砂石土壤材料充填管沟的底部。水平式地埋管工程造价相对垂直式低，但对场地面积要求大。对于别墅中安装地源热泵空调，可以把中央空调系统、采暖系统结合起来，真正达到节能，系统优化，但是仅适用于有较大花园面积的别墅，其他联排别墅受所需热交换面积的影响，排地埋管面积不够，不适合安装。
五、加强地源热泵技术推广的措施
为了能够进一步促进地源热泵技术的应用与推广，减少能源资源的消耗量，建立节能环保型社会，就需要我们从实际出发，不断改进地源热泵技术方法，提高地源热泵技术的经济效益，兼顾地下热平衡的问题，使地源热泵技术更加合理化。在设计地源热泵技术的应用方案上，我们应当注意保证整个区域的地下热源平衡，以确保地源热泵系统的长期稳定使用。除了技术方面以外，还需要在非技术方面为地源热泵技术的应用创造更多有利条件。如政府多出台一些优惠政策来支持地源热泵技术的应用与推广，加大对地源热泵专业技术的人员培训，不断提高地源热泵技术水平。在我国，地源热泵技术是一种具有很大应用前景与应用市场的新能源技术，因此我们应当不断创新地源热泵技术方法，提高其能源利用率和系统的经济效益，尽可能的降低地源热泵系统的安装维护成本。
六、结束语
我国政府已将淡水源、海水源、土壤源和污水源地源水泵技术列为重点支持的技术领域，推动低品位可再生能源在建筑中的应用，这是实施国家能源战略的重大决策和必然选择，对我国节能事业的发展具有重要战略意义，建议将低品位可再生能源的利用补充列入现已实施的《中华人民共和国可再生能源法》。地源水泵技术的应用在我国已受到广泛重视，其应用规模迅猛发展，但是产品和应用的技术水平尚有待进一步提高。强化传热、减少热阻和降低泵功率消耗都是是重要的技术发展发向。地源水泵技术在我国的应用将在近期形成前所未有的宏大规模，对于可能带来的生态问题应予充分的重视。面对这一重大发展机遇，应当进一步发展拥有自主知识产权的先进技术，为我国建筑节能事业的发展做出更大的贡献。
参考文献：
[1]孟祥恩.地源热泵技术应在节能减排中发挥积极作用[J].工程建设与设计，2008，（01）.
[2]马宏权，龙惟定，朱东凌.地源热泵的应用进展[J].建筑热能通风空调，2008（06）.
[3]劉学来，李永安，张耀鹏.地埋管地源热泵空调系统设计施工中应注意的问题[J].建筑技术，2010（11）.
[4]周道炯.地源热泵技术在城市节能中将发挥更大作用[J].工程建设与设计，2006，（12）.