论文部分内容阅读
摘要：本文分析了我国地源热泵技术发展的背景，给出了地源热泵系统的分类及特点，并能够对目前我国地源热泵的发展状况进行调查，得出了地源热泵技术在未来发展中存在的问题。
关键词：地源热泵 问题
Abstract: This paper analyzes the development of ground-source heat pump technology in China background, classification and characteristics of the ground source heat pump system, and carries on the investigation to the present development situation of ground-source heat pump in China, it is found that there exists in the future development of ground-source heat pump technology problems.
Keywords : ground source heat pump problem
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
发展地源热泵系统是我国建筑节能发展的需要。目前，建筑用能已占全国总能耗的20%。因此抓紧建筑节能以较少的能源投入实现经济增长目标，对于我国经济社会的可持续发展，是一项十分迫切的任务。地源热泵系统和常规的供热空调系统相比大约节能50%，是一种利用可再生能源的高效节能可供暖又可制冷的新型空调系统。
地源热泵供暖空调系统通过吸收大地的能量，再由热泵机组向建筑物供冷热，可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物，是可再生能源在建筑中应用的重要组成部分。
二、地源热泵系统的分类及特点
2.1 地源热泵的定义
《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）规定地源热泵系统以岩土体、地下水或地表水为低温热源，同水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
2.2地埋管地源热泵系统包括一个土壤耦合地热交换器，它垂直或是水平地安装在地沟中或是以U形管状垂直安装在竖井之中。不同的管沟或竖井中的热交换器并联连接，再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接，它通过循环液或以水为主要成分的防冻液在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。其优点是系统不受地下水量的影响，对地下水没有破坏或污染作用，系统运行具有高度的可靠性和稳定性。它的主要缺点是由于管壁传热温差的存在，机组冬季地源侧水温低于地下水式系统5-10度，机组夏季地源侧水温高于地下水式系统10-15度，机组运行条件相对较差，降低了运行效率埋地换热器受土壤性质影响较大连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动。土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率小，导致埋地换热器的面积较大等。
2.3地下水地源热系统分为两种，一种通常被称为开式系统，另一种则为闭式系统。开式地下水地源热泵系统是将地下水直接供应到每台热泵机组，之后将井水回灌地下，由于可能导致管路阻塞，更重要的是可能导致腐蚀发生，通常不建议在地源热泵系统中直接应用地下水。在闭式地下水地源热泵系统中，地下水和建筑内循环水之间 是用板式换热器分开的，系统包括取水井和回灌井，地下水位于较深的地方，由于地层的隔热作用，其温度随季节气温的波动很小，特别是深井水的水温常年基本不变，对热泵的运行十分有利、它的优点是系统简便易行，综合造价低，水井占地面积小，可以满足大面积建筑物的供暖空调的要求。缺点是地下水热泵系统需要有丰富、稳定、优质的地下水此外，即使能够全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。
2.4地表水地源热泵系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。地表水源热泵主要分为闭路系统和开路系统。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。地表水源热泵具有造价相对低廉、泵耗能低、维修方便以及运行费用少等优点。但这种地表水源热泵系统也受到自然条件的限制。在公用的河流中、管道或水中的其他设备容易受到损害。如果河流、湖泊过小或过浅，水的温度会随气候发生较大的变化，容易产生效率降低、制冷或供热能力降低的后果。
三、国内地源热泵系统的发展
我国地源热泵技术的研究始于上世纪80年代。首先是一些高校和科研机构纷纷建立实验系统，展开了全面的研究。同时，中国第一项真正的采用地源热泵系统的工程----上海闵行经济技术开发区办公楼于1989年10月投入使用。1997年，中国科技部与美国能源部签署中美能源效率及可再生能源合作议定书，成为中国地源热泵发展的一个里程碑。进入21世纪后，热泵在中国的应用越来越广泛。大批以地源热泵的设计、制造和施工为主要业务方向的企业不断涌现。建设部于2005年11月31日发布中国建筑科学研究院空气调节研究所主编的国家标准《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366-2005）,并将地源热泵技术列为建筑业十项新技术。
四、存在的问题
4.1管理监督机制不健全
地源热泵技术涉及了规划、建设、国土、水务和环境等多个部门，让诸多部门统一认识不是一件易事，需要各个部门协调配合，管理体制上的条块分割显然不利于地源热泵技术大规模推广。地源热泵工程把地下做为的热器，其正常运行要有一定的水环境和地下空间做保证，涉及地下水系统安全，关乎城市地下空间合理有效利用。地源热泵系统工程项目没有严谨的规划，任由发展，其后果是不可想象的。
4.2地质勘察、回灌等问题需要特别关注
地源热泵技术是资源条件型技术，对地质、水文环境的要求很高，同时对地下环境的影响也大。中国建筑科学研究院吴元炜教授指出，地下水是我们地球上最后一桶水，我们必须精心爱护，要对子孙后代负责。地质勘察、回灌等问题历来是地源热泵中的难点和重点。对于这些问题的控制和解决是地源热泵推广中需要重点解决的问题。目前，各地都在积极探索管理、监测的办法，目前，对这些问题尚无具有约束性的法规，需要全行业共同探讨，领导部门也应当予以特别关注。
五、结语
在世界能源日益紧缺的条件下，地源热泵作为一种环保、节能的空调方式，应该得到更为深入的研究和更为广泛的應用,这符合国家科学发展观的要求。地源热泵技术为解决能源危机和环境污染这两个困扰我国发展的重大问题，为我国的可持续发展带来新的契机。相信不远的将来，在政府部门、科研机构和工程技术人员的努力下，地源热泵技术在中国一定有更广阔的发展前景。
参考文献：
1、国内地源热泵应用情况调查报告[J].工程建设与设计，2005（6）：5-10
2、热泵系统在推广中应注意的问题[J] . 工程建设与设计，2007（7）：7-8
关键词：地源热泵 问题
Abstract: This paper analyzes the development of ground-source heat pump technology in China background, classification and characteristics of the ground source heat pump system, and carries on the investigation to the present development situation of ground-source heat pump in China, it is found that there exists in the future development of ground-source heat pump technology problems.
Keywords : ground source heat pump problem
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
发展地源热泵系统是我国建筑节能发展的需要。目前，建筑用能已占全国总能耗的20%。因此抓紧建筑节能以较少的能源投入实现经济增长目标，对于我国经济社会的可持续发展，是一项十分迫切的任务。地源热泵系统和常规的供热空调系统相比大约节能50%，是一种利用可再生能源的高效节能可供暖又可制冷的新型空调系统。
地源热泵供暖空调系统通过吸收大地的能量，再由热泵机组向建筑物供冷热，可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物，是可再生能源在建筑中应用的重要组成部分。
二、地源热泵系统的分类及特点
2.1 地源热泵的定义
《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）规定地源热泵系统以岩土体、地下水或地表水为低温热源，同水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
2.2地埋管地源热泵系统包括一个土壤耦合地热交换器，它垂直或是水平地安装在地沟中或是以U形管状垂直安装在竖井之中。不同的管沟或竖井中的热交换器并联连接，再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接，它通过循环液或以水为主要成分的防冻液在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。其优点是系统不受地下水量的影响，对地下水没有破坏或污染作用，系统运行具有高度的可靠性和稳定性。它的主要缺点是由于管壁传热温差的存在，机组冬季地源侧水温低于地下水式系统5-10度，机组夏季地源侧水温高于地下水式系统10-15度，机组运行条件相对较差，降低了运行效率埋地换热器受土壤性质影响较大连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动。土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率小，导致埋地换热器的面积较大等。
2.3地下水地源热系统分为两种，一种通常被称为开式系统，另一种则为闭式系统。开式地下水地源热泵系统是将地下水直接供应到每台热泵机组，之后将井水回灌地下，由于可能导致管路阻塞，更重要的是可能导致腐蚀发生，通常不建议在地源热泵系统中直接应用地下水。在闭式地下水地源热泵系统中，地下水和建筑内循环水之间 是用板式换热器分开的，系统包括取水井和回灌井，地下水位于较深的地方，由于地层的隔热作用，其温度随季节气温的波动很小，特别是深井水的水温常年基本不变，对热泵的运行十分有利、它的优点是系统简便易行，综合造价低，水井占地面积小，可以满足大面积建筑物的供暖空调的要求。缺点是地下水热泵系统需要有丰富、稳定、优质的地下水此外，即使能够全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。
2.4地表水地源热泵系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。地表水源热泵主要分为闭路系统和开路系统。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。地表水源热泵具有造价相对低廉、泵耗能低、维修方便以及运行费用少等优点。但这种地表水源热泵系统也受到自然条件的限制。在公用的河流中、管道或水中的其他设备容易受到损害。如果河流、湖泊过小或过浅，水的温度会随气候发生较大的变化，容易产生效率降低、制冷或供热能力降低的后果。
三、国内地源热泵系统的发展
我国地源热泵技术的研究始于上世纪80年代。首先是一些高校和科研机构纷纷建立实验系统，展开了全面的研究。同时，中国第一项真正的采用地源热泵系统的工程----上海闵行经济技术开发区办公楼于1989年10月投入使用。1997年，中国科技部与美国能源部签署中美能源效率及可再生能源合作议定书，成为中国地源热泵发展的一个里程碑。进入21世纪后，热泵在中国的应用越来越广泛。大批以地源热泵的设计、制造和施工为主要业务方向的企业不断涌现。建设部于2005年11月31日发布中国建筑科学研究院空气调节研究所主编的国家标准《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366-2005）,并将地源热泵技术列为建筑业十项新技术。
四、存在的问题
4.1管理监督机制不健全
地源热泵技术涉及了规划、建设、国土、水务和环境等多个部门，让诸多部门统一认识不是一件易事，需要各个部门协调配合，管理体制上的条块分割显然不利于地源热泵技术大规模推广。地源热泵工程把地下做为的热器，其正常运行要有一定的水环境和地下空间做保证，涉及地下水系统安全，关乎城市地下空间合理有效利用。地源热泵系统工程项目没有严谨的规划，任由发展，其后果是不可想象的。
4.2地质勘察、回灌等问题需要特别关注
地源热泵技术是资源条件型技术，对地质、水文环境的要求很高，同时对地下环境的影响也大。中国建筑科学研究院吴元炜教授指出，地下水是我们地球上最后一桶水，我们必须精心爱护，要对子孙后代负责。地质勘察、回灌等问题历来是地源热泵中的难点和重点。对于这些问题的控制和解决是地源热泵推广中需要重点解决的问题。目前，各地都在积极探索管理、监测的办法，目前，对这些问题尚无具有约束性的法规，需要全行业共同探讨，领导部门也应当予以特别关注。
五、结语
在世界能源日益紧缺的条件下，地源热泵作为一种环保、节能的空调方式，应该得到更为深入的研究和更为广泛的應用,这符合国家科学发展观的要求。地源热泵技术为解决能源危机和环境污染这两个困扰我国发展的重大问题，为我国的可持续发展带来新的契机。相信不远的将来，在政府部门、科研机构和工程技术人员的努力下，地源热泵技术在中国一定有更广阔的发展前景。
参考文献：
1、国内地源热泵应用情况调查报告[J].工程建设与设计，2005（6）：5-10
2、热泵系统在推广中应注意的问题[J] . 工程建设与设计，2007（7）：7-8