第一篇：關于地源熱泵技術的開題報告

一、選題的依據(jù)及意義：

1.依據(jù)：

進入90年代后，我國的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應用熱水供應裝置，熱水供應裝置已成為現(xiàn)代學校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術提到了議事日程。近年來，由于能源結構的變化，促進了地源熱泵供熱機組的快速發(fā)展。

隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展,人類對地源熱泵供熱技術也進行了一系列的改進,同時也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產(chǎn)品和技術,現(xiàn)在利用成熟的電子技術來進行綜合的控制，并和太陽能結合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。

2.意義：

地源熱泵技術，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩(wěn)定的特性,，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉移到低位熱源中,達到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源,可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時,它還可供應生活用水，可謂一舉三得，是一種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成三類：

空氣源熱泵系統(tǒng)(air-source heat pump)ashp

水源熱泵系統(tǒng)(water-source heat pump)wshp

地源熱泵系統(tǒng)(ground-source heat pump)gshp

平時還有人把熱泵系統(tǒng)按照一次和二次介質的不同，分別叫做：

空氣---水熱泵系統(tǒng)

水---空氣熱泵系統(tǒng)

水---水熱泵系統(tǒng)

空氣---空氣熱泵系統(tǒng)

這些都是把熱源、熱匯以及空調系統(tǒng)的傳遞介質也包括進來分類形成的。

為了和國際標準接軌，我們還是應該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ashrae(美國采暖、制冷與空調工程師學會)統(tǒng)一了標準術語，無論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統(tǒng)。

另外，為了讓我們在學習和討論中更方便，介紹一些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：

土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)

地下水系統(tǒng)

地表水系統(tǒng)

這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見下圖)

圖.1.1土壤換熱器(水平埋管)圖

圖.1.2土壤換熱器(豎直埋管)圖

圖.1.3 地表水系統(tǒng)圖

圖.1.4 地下水系統(tǒng)圖

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.地源熱泵的發(fā)展歷史

地源熱泵是一種先進的技術，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項技術最先開始于19XX年，瑞士zoelly提出了“地熱源熱泵”的概念。1946年美國開始對地源熱泵進行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第一個地源熱泵系統(tǒng)，運行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國的商用高潮。1985年美國安裝地源熱泵14000臺，1997年則安裝了45000臺，目前已安裝了400000臺以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調系統(tǒng)已經(jīng)占到空調保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國家里更多的是利用淺層地熱資源，來供熱或者取暖。上個世紀70年代以來,隨著能源和環(huán)境問題的逐漸變得嚴重,在各個方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地熱源為能源的地源熱泵又引起了人們的重視。尤其是近年來,隨著能源和環(huán)境問題的日益突出,地源熱泵的研究和應用發(fā)展迅速,國內(nèi)外的很多高校和研究機構相繼開展了理論和實際應用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國范圍內(nèi)舉行了各種交流探討會。中國制冷學會第二專業(yè)委員會主辦了“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國應用與發(fā)展問題專家研討會”;中國能源研究會地熱專業(yè)委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第四次全國地熱能開發(fā)利用研討會;從90年代開始，每屆全國暖通制冷學術年會上都有“熱泵應用”的專題;xx年6月19～23日，中美地源熱泵技術交流會在北京召開，會議介紹了地源熱泵技術，國外的應用狀況和在中國的推廣;山東建筑工程學院地源熱泵研究所與山東建筑學會熱能動力專業(yè)委員會聯(lián)合發(fā)起并承辦“國際地源熱泵新技術報告會”于xx年3月17日在山東建筑工程學院舉行，加強了國內(nèi)外地源熱泵先進技術的交流。

盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資一般會便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故一般采用垂直埋管布置方式。

3.1 水平埋管

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管等形式，由于多層埋管的下層管處于一個較穩(wěn)定的溫度場，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應用多層管的較多。(單層管最佳深度1.2～2.0m，雙層管1.6～2.4m)

近年來國外又新開發(fā)了兩種水平埋管形式，一種是扁平曲線狀管，另一種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點是使地溝長度縮短，而可埋設的管子長度增加。

3.2 垂直埋管

根據(jù)埋管形式的不同，一般有單u 形管，雙u 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。

1)u 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝u 形管，一般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，u 形管徑一般在φ50mm 以下

2)套管式換熱器：的外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25mm。其換熱效率較u 形管提高16.7%。

第二篇：關于地源熱泵技術的畢業(yè)論文開題報告

一、選題的依據(jù)及意義：1．依據(jù)：

進入90年代后，我國的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應用熱水供應裝置，熱水供應裝置已成為現(xiàn)代學校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術提到了議事日程。近年來，由于能源結構的變化，促進了地源熱泵供熱機組的快速發(fā)展。

隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展,人類對地源熱泵供熱技術也進行了一系列的改進,同時也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產(chǎn)品和技術,現(xiàn)在利用成熟的電子技術來進行綜合的控制，并和太陽能結合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。

2．意義：

地源熱泵技術，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩(wěn)定的特性,，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉移到低位熱源中,達到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源,可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時,它還可供應生活用水，可謂一舉三得，是一種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源（heat source）和熱匯（heat sink）（冷源）的不同，主要分成三類：

空氣源熱泵系統(tǒng)(air-source heat pump)ashp

水源熱泵系統(tǒng)(water-source heat pump)wshp

地源熱泵系統(tǒng)(ground-source heat pump)gshp

平時還有人把熱泵系統(tǒng)按照一次和二次介質的不同，分別叫做：

空氣---水熱泵系統(tǒng)

水---空氣熱泵系統(tǒng)

水---水熱泵系統(tǒng)

空氣---空氣熱泵系統(tǒng)

這些都是把熱源、熱匯以及空調系統(tǒng)的傳遞介質也包括進來分類形成的。

為了和國際標準接軌，我們還是應該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ashrae（美國采暖、制冷與空調工程師學會）統(tǒng)一了標準術語，無論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統(tǒng)。

另外，為了讓我們在學習和討論中更方便，介紹一些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：

土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器（水平埋管、豎直埋管）

地下水系統(tǒng)

地表水系統(tǒng)

這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。（具體參見下圖）

圖.1.1土壤換熱器（水平埋管）圖

圖.1.2土壤換熱器（豎直埋管）圖

圖.1.3 地表水系統(tǒng)圖

圖.1.4 地下水系統(tǒng)圖

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.地源熱泵的發(fā)展歷史

地源熱泵是一種先進的技術，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項技術最先開始于1912年，瑞士zoelly提出了“地熱源熱泵”的概念。1946年美國開始對地源熱泵進行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第一個地源熱泵系統(tǒng)，運行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國的商用高潮。1985年美國安裝地源熱泵14000臺，1997年則安裝了45000臺，目前已安裝了400000臺以上的地源熱泵，并且以每年10％的速度遞長。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調系統(tǒng)已經(jīng)占到空調保有量的19％以上，其中在新建筑里面占30％。在歐洲國家里更多的是利用淺層地熱資源，來供熱或者取暖。上個世紀70年代以來,隨著能源和環(huán)境問題的逐漸變得嚴重,在各個方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地熱源為能源的地源熱泵又引起了人們的重視。尤其是近年來,隨著能源和環(huán)境問題的日益突出,地源熱泵的研究和應用發(fā)展迅速,國內(nèi)外的很多高校和研究機構相繼開展了理論和實際應用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國范圍內(nèi)舉行了各種交流探討會。中國制冷學會第二專業(yè)委員會主辦了“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”；1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國應用與發(fā)展問題專家研討會”；中國能源研究會地熱專業(yè)委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第四次全國地熱能開發(fā)利用研討會；從90年代開始，每屆全國暖通制冷學術年會上都有“熱泵應用”的專題；XX年6月19～23日，中美地源熱泵技術交流會在北京召開，會議介紹了地源熱泵技術，國外的應用狀況和在中國的推廣；山東建筑工程學院地源熱泵研究所與山東建筑學會熱能動力專業(yè)委員會聯(lián)合發(fā)起并承辦“國際地源熱泵新技術報告會”于XX年3月17日在山東建筑工程學院舉行，加強了國內(nèi)外地源熱泵先進技術的交流。

2．地源熱泵在中國的發(fā)展現(xiàn)狀及前景：

目前在中國，地下水熱泵系統(tǒng)已開始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機構工程摸索和研究階段。

從有關調查來看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實現(xiàn)100%的回灌，并回灌到同一含水層，不污染地下水，且能長時間穩(wěn)定運行，并不容易做到。同時，還出現(xiàn)了大量不進行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現(xiàn)了直接利用地下水通入風機盤管內(nèi)進行空調。這樣做，一則污染水體，二則浪費水資源。

對于土壤源熱泵的發(fā)展主要是從1998年開始。國內(nèi)數(shù)家大學建立了土壤源熱泵實驗臺，且大多數(shù)進行了地下?lián)Q熱器與地面熱泵設備的長期聯(lián)合運行。其中1998年重慶建筑大學建設了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內(nèi)的熱泵系統(tǒng)；1998年青島建工學院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統(tǒng)；湖南大學1998年建設了水平埋管土壤源熱泵系統(tǒng)；1999同濟大學建設了垂直土壤源熱泵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為中國推廣土壤源熱泵奠定了基礎。從XX年開始，在國內(nèi)長春、濟南、溫州、重慶、米泉建立了一系列土壤源熱泵系統(tǒng)的示范工程。土壤源熱泵系統(tǒng)越來越多的被房地產(chǎn)商所關注和采用。

鑒于國內(nèi)的國情和地源熱泵系統(tǒng)自身的特點，我們對其各自的前景作一分析。隨著地下水熱泵工程技術改進和規(guī)范化，由于其突出的節(jié)能和保護大氣環(huán)境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表換熱可以自然恢復地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區(qū)應用比較有優(yōu)勢。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專業(yè)安裝隊伍的發(fā)展，鉆孔設備的完善，勢必會使造價大幅度降低，無疑會成為今后最有競爭力空調方式。

三、本課題研究方案：

本課題屬于設計改造現(xiàn)有熱水系統(tǒng)，學校宿舍的熱水供應系統(tǒng)。在改造中應該充分考慮到：

1、學生的定時供熱，需要的功率及系統(tǒng)響應時間問題。

2、屬于改造系統(tǒng)，要和現(xiàn)有的系統(tǒng)相結合。

3、考慮到成本問題，造價是否合理。

4、在使用過程中維護的費用及技術的要求是否合理。

5、運行的安全及噪音處理問題。

6、廢物的處理及環(huán)保問題。

四、本課題研究的內(nèi)容：

廣西工學院北區(qū)5#的熱水供應改裝。

1、該大樓空調工程包括：

1-6層的熱水供應，所有宿舍。

2、設計參數(shù)：

每層有14個房間，每間8人，共6層。

3、柳州地區(qū)基本氣象參數(shù)：

根據(jù)物候報告，五月一號到十月一號之間為高溫區(qū)很少用熱水，寒假期間不用熱水

4、本課題具體研究內(nèi)容：

（1）、循環(huán)水換熱器的計算

（2）、土壤熱泵系統(tǒng)（gchp）的土壤換熱器設計

地下埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的關鍵組成部分，是土壤源熱泵系統(tǒng)設計的核心內(nèi)容，其選擇的形式是否合理，設計的是否正確，關系到整個地源熱泵系統(tǒng)能否滿足要求和正常使用。

地下埋管換熱器設計主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長及豎井數(shù)目、間距確定，管道阻力計算及水泵選型等

（3）、布置型式

目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場地大小、當?shù)赝寥李愋鸵约巴诰虺杀荆绻麍龅刈銐虼笄覠o堅硬巖石，則水平式較經(jīng)濟；如果場地面積有限時則采用垂直式布置，很多場合下這是唯一的選擇。

盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資一般會便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故一般采用垂直埋管布置方式。

3.1 水平埋管

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管等形式，由于多層埋管的下層管處于一個較穩(wěn)定的溫度場，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應用多層管的較多。（單層管最佳深度1.2～2.0m，雙層管1.6～2.4m）

近年來國外又新開發(fā)了兩種水平埋管形式，一種是扁平曲線狀管，另一種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點是使地溝長度縮短，而可埋設的管子長度增加。

3.2 垂直埋管

根據(jù)埋管形式的不同，一般有單u 形管，雙u 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式；按埋設深度不同分為淺埋（≤30m）、中埋（31～80m）和深埋（>80m）。

1）u 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝u 形管，一般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，u 形管徑一般在φ50mm 以下（

2）套管式換熱器：的外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25ｍｍ。其換熱效率較u 形管提高16.7%。缺點：⑴下管比較困難，初投資比u 形管高。⑵在套管

第三篇：關于地源熱泵技術的畢業(yè)論文開題報告

一、選題的依據(jù)及意義：1．依據(jù)：

進入90年代后，我國的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應用熱水供應裝置，熱水供應裝置已成為現(xiàn)代學校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術提到了議事日程。近年來，由于能源結構的變化，促進了地源熱泵供熱機組的快速發(fā)展。

隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展,人類對地源熱泵供熱技術也進行了一系列的改進,同時也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產(chǎn)品和技術,現(xiàn)在利用成熟的電子技術來進行綜合的控制，并和太陽能結合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。

2．意義：

地源熱泵技術，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩(wěn)定的特性,，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉移到低位熱源中,達到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源,可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時,它還可供應生活用水，可謂一舉三得，是一種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源（heat source）和熱匯（heat sink）（冷源）的不同，主要分成三類：

空氣源熱泵系統(tǒng)(air-source heat pump)ashp

水源熱泵系統(tǒng)(water-source heat pump)wshp

地源熱泵系統(tǒng)(ground-source heat pump)gshp

平時還有人把熱泵系統(tǒng)按照一次和二次介質的不同，分別叫做：

空氣---水熱泵系統(tǒng)

xiexiebang.com范文網(wǎng)(FANWEN.CHAZIDIAN.COM)

水---空氣熱泵系統(tǒng)

水---水熱泵系統(tǒng)

空氣---空氣熱泵系統(tǒng)

這些都是把熱源、熱匯以及空調系統(tǒng)的傳遞介質也包括進來分類形成的。

為了和國際標準接軌，我們還是應該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ashrae（美國采暖、制冷與空調工程師學會）統(tǒng)一了標準術語，無論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統(tǒng)。

另外，為了讓我們在學習和討論中更方便，介紹一些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：

土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器（水平埋管、豎直埋管）

地下水系統(tǒng)

地表水系統(tǒng)

這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。（具體參見下圖）

圖.1.1土壤換熱器（水平埋管）圖

圖.1.3 地表水系統(tǒng)圖

圖.1.4 地下水系統(tǒng)圖

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1. 地源熱泵的發(fā)展歷史

2．地源熱泵在中國的發(fā)展現(xiàn)狀及前景：

目前在中國，地下水熱泵系統(tǒng)已開始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機構工程摸索和研究階段。

從有關調查來看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實現(xiàn)100%的回灌，并回灌到同一含水層，不污染地下水，且能長時間穩(wěn)定運行，并不容易做到。同時，還出現(xiàn)了大量不進行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現(xiàn)了直接利用地下水通入風機盤管內(nèi)進行空調。這樣做，一則污染水體，二則浪費水資源。

對于土壤源熱泵的發(fā)展主要是從1998年開始。國內(nèi)數(shù)家大學建立了土壤源熱泵實驗臺，且大多數(shù)進行了地下?lián)Q熱器與地面熱泵設備的長期聯(lián)合運行。其中1998年重慶建筑大學建設了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內(nèi)的熱泵系統(tǒng)；1998年青島建工學院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統(tǒng)；湖南大學1998年建設了水平埋管土壤源熱泵系統(tǒng)；1999同濟大學建設了垂直土壤源熱泵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為中國推廣土壤源熱泵奠定了基礎。從xx年開始，在國內(nèi)長春、濟南、溫州、重慶、米泉建立了一系列土壤源熱泵系統(tǒng)的示范工程。土壤源熱泵系統(tǒng)越來越多的被房地產(chǎn)商所關注和采用。

第四篇：地源熱泵技術特點

地源熱泵技術

1、地源熱泵技術屬可再生能源利用技術 地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源（通常小于400米深）作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統(tǒng)。地表淺層地熱資源可以稱之為地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

2、地源熱泵屬經(jīng)濟有效的節(jié)能技術 地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)運行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運行費用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設計安裝良好的地源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30～40%的供熱制冷空調的運行費用。

3、地源熱泵環(huán)境效益顯著 地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少40%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，如果結合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調裝置減少25%的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。

4、地源熱泵一機多用，應用范圍廣 地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)；可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調。

5、地源熱泵空調系統(tǒng)維護費用低 在同等條件下，采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑物能夠減少維護費用。地源熱泵非常耐用，它的機械運動部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護空調，節(jié)省了維護費用，使用戶的投資在3年左右即可收回。此外，機組使用壽命長，均在15年以上；機組緊湊、節(jié)省空間；自動控制程度高，可無人值守。地源熱泵缺點 當然，象任何事物一樣，地源熱泵也不是十全十美的，如其應用會受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響；一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，會受到當?shù)氐叵滤Y源的制約，實際上地源熱泵并不需要開采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不會對水質產(chǎn)生污染。

第五篇：中國地源熱泵技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

中國地源熱泵技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘要：本文分析了我國地源熱泵技術發(fā)展的背景，給出了地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點，并通過對目前我國地源熱泵的發(fā)展狀況進行調查，得出了地源熱泵技術的經(jīng)濟性分析并預測了此技術在未來發(fā)展中存在的障礙、市場潛力和發(fā)展趨勢。

關鍵詞：地源熱泵；市場；發(fā)展趨勢

一、中國地源熱泵發(fā)展的背景

發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是我國建筑節(jié)能發(fā)展的需要。目前，建筑用能已占全國總能耗的。因此，抓緊建筑節(jié)能，以較少的能源投入實現(xiàn)經(jīng)濟增長目標，對于我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，是一項十分迫切的任務。地源熱泵系統(tǒng)和常規(guī)的供熱空調系統(tǒng)相比大約節(jié)能50%，是一種利用可再生能源的高效節(jié)能、無污染的既可供暖又可制冷的新型空調系統(tǒng)。

發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是確保我國能源結構調整的需要?；谖覈幕緡楹徒?jīng)濟狀況，長期以來我國一直以煤采暖為主，北方地區(qū)污染嚴重、能源利用效率低，發(fā)展地源熱泵技術是減少環(huán)境污染、確保能源安全的重要保障。

發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是運用可再生能源的重要技術手段。目前，用可再生能源逐步替代常規(guī)能源是一個世界趨勢，隨著我國《可再生能源法》的頒布，大力加快發(fā)展可再生能源是落實國家提出的“建設節(jié)約型社會，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟”方針的主要手段之一。地源熱泵供暖空調系統(tǒng)通過吸收大地的能量，再由熱泵機組向建筑物供冷供熱，可廣泛應用于商業(yè)樓宇、公共建筑、住宅公寓、學校、醫(yī)院等建筑物，是可再生能源在建筑中應用的重要組成部分。發(fā)展地源熱泵在中國有廣泛的地域要求。中國國土面積巨大，從北到南可劃分為五個主要氣候區(qū)，其中對冷熱量都有需求的地區(qū)占絕大部分同時中國淺層地表能量蘊藏豐富，適宜大力發(fā)展地源熱泵供暖空調系統(tǒng)。

發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是中國HVAC行業(yè)的技術發(fā)展方向。在中國某些地區(qū)，既沒有燃煤也沒有天然氣可以供熱，發(fā)展地源熱泵供暖空調系統(tǒng)是經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是市場發(fā)展的必然趨勢。

二地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點

1.地源熱泵的定義

《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》（GB50366-2005）規(guī)定地源熱泵系統(tǒng)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)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。

2地源熱泵的分類及特點

（1）地埋管地源熱泵系統(tǒng)

地埋管地源熱泵系統(tǒng)包括一個土壤禍合地熱交換器，它或是水平地安裝在地溝中，或是以U形管狀垂直安裝在豎井之中。不同的管溝或豎井中的熱交換器并聯(lián)連接，再通過不同的集管進入建筑中與建筑物內(nèi)的水環(huán)路相連接，它通過循環(huán)液水或以水為

主要成分的防凍液在封閉地下埋管中的流動，實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。其優(yōu)點是系統(tǒng)不受地下水量的影響，對地下水沒有破壞或污染作用，系統(tǒng)運行具有高度的可靠性和穩(wěn)定性。它的主要缺點是由于管壁傳熱溫差的存在，機組冬季地源側水溫低于地下水式系統(tǒng)5~10℃，機組夏季地源側水溫高于地下水式系統(tǒng)10~15℃，機組運行條件相對較差，降低了運行效率埋地換熱器受土壤性質影響較大連續(xù)運行時，熱泵的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而發(fā)生波動土壤導熱系數(shù)小而使埋地換熱器的持續(xù)吸熱速率小，導致埋地換熱器的面積較大等。

（2）地下水地源熱泵系統(tǒng)

地下水地源熱泵系統(tǒng)分為兩種，一種通常被稱為開式系統(tǒng)，另一種則為閉式系統(tǒng)。開式地下水地源熱泵系統(tǒng)是將地下水直接供應到每臺熱泵機組，之后將井水回灌地下，由于可能導致管路阻塞，更重要的是可能導致腐蝕發(fā)生，通常不建議在地源熱泵系統(tǒng)中直接應用地下水。在閉式地下水地源熱泵系統(tǒng)中，地下水和建筑內(nèi)循環(huán)水之間是用板式換熱器分開的，系統(tǒng)包括帶潛水泵的取水井和回灌井，地下水位于較深的地方，由于地層的隔熱作用，其溫度隨季節(jié)氣溫的波動很小，特別是深井水的水溫常年基本不變，對熱泵的運行十分有利。

它的優(yōu)點是系統(tǒng)簡便易行，綜合造價低，水井占地面積小，可以滿足大面積建筑物的供暖空調的要求。缺點是地下水熱泵系統(tǒng)需要有豐富、穩(wěn)定、優(yōu)質的地下水此外，即使能夠全部回灌，怎樣保證地下水層不受污染也是一個棘手的課題。

（3）地表水地源熱泵系統(tǒng)

地表水地源熱泵系統(tǒng)，由潛在水面以下的、多重并聯(lián)的塑料管組成的地下水熱交換器取代了土壤熱交換器，與土壤熱交換地源熱泵一樣，它們被連接到建筑物中，并且在北方地區(qū)需要進行防凍處理。地表水地源熱泵系統(tǒng)的熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。

它的優(yōu)點是系統(tǒng)簡便易行，初投資較低。缺點是地表水地源熱泵系統(tǒng)也受到自然條件的限制此外，由于地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類似，環(huán)境溫度越低熱泵的供熱量越小，而且熱泵的性能系數(shù)也會降低一定的地表水體能夠承擔的冷熱負荷與其面積、深度和溫度等多種因素有關，需要根據(jù)具體情況進行計算這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境的影響有時也需要預先加以考慮。

總體來說，所有地源熱泵系統(tǒng)都有著突出的技術優(yōu)點高效、節(jié)能、環(huán)保、無污染，地源熱泵系統(tǒng)在冬季供暖時，不需要鍋爐或增加輔助加熱器，沒有氮氧化物、二氧化硫和煙塵的排放，因而無污染由于是分散供暖，大大提高了城市能源安全運行和維護費用低，簡單的系統(tǒng)組成，使得地源熱泵系統(tǒng)無需專人看管，也無需經(jīng)常維護簡單的控制設備，運行靈活，系統(tǒng)可靠性強節(jié)省占地空間，沒有冷卻塔和其它室外設備，節(jié)省了空間和地皮，并改善了建筑物的外部形象較長的使用壽命，通常機組壽命均在巧年以上供暖空調的同時，可提供生活熱水。

三、國內(nèi)地源熱泵系統(tǒng)的發(fā)展

在我國，地源熱泵的研究起始于20世紀80年代，最近年該項技術成了國內(nèi)建筑節(jié)能及暖通空調界的熱門研究課題，并開始大量應用于工程實踐，與此相關的熱泵產(chǎn)

品應運而生，掀起了一股“地熱空調”熱潮。在工程應用方面，地下水地源熱泵系統(tǒng)數(shù)量最多，應用范圍最廣，主要采用“異井抽灌”、“單井抽灌”技術，最大單項工程建筑面積已達16萬m2，土壤源地源熱泵發(fā)展最快，應用潛力最大，最大單項工程建筑面積已達13萬m2，地表水地源熱泵系統(tǒng)在城市級示范工程中單體規(guī)模最大。1996年至今在北京、山東、河南、遼寧、河北、江蘇、浙江、湖北、上海和西藏等地相繼建成了地源熱泵工程，應用范圍基本覆蓋了我國所有省份。僅以北京市為例，2000年利用淺層地能的面積僅為17萬m2，2005年初達到500萬m2，2005年新增淺層地能的建筑面積達到300萬m2，至此，僅北京市淺層地能利用面積達800萬m2，全國地源熱泵系統(tǒng)的應用面積已經(jīng)接近3000萬m2。其中，地下水地源熱泵系統(tǒng)應用面積約占全部市場份額的45%，土壤源地源熱泵系統(tǒng)約占35%，地表水地源熱泵系統(tǒng)約占20%。目前全國在建地源熱泵項目約為500萬m2，規(guī)劃使用地源熱泵系統(tǒng)的建筑面積約為700萬m2，其中北京、大連、重慶、南京、上海、成都、青島麥城、呼和浩特政府新區(qū)等地的項目都進入了建設部和財政部擬訂共同支持的“十一五”節(jié)能與可再生能源科技市級示范項目。

中國地源熱泵產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家已經(jīng)超過80家，大部分集中在山東、北京、廣東、上海、大連等地區(qū)?！兜卦礋岜孟到y(tǒng)應用情況調查研究分析報告》調查結果顯示參與調查的25個企業(yè)中，民營企業(yè)5個，股份制企業(yè)5個，外商獨資企業(yè)5個，中外合資2個，其他有限責任公司性質企業(yè)8個。說明地源熱泵這一新興技術受到廣泛關注，不同所有制形式的企業(yè)都參與到其開發(fā)、應用之中這些企業(yè)的規(guī)模從100萬至數(shù)億元不等，其中注冊資本在1億元以上的占25%，5000萬元~1億元的占12.5%，3000萬元~5000萬元的為25%，3000萬元以下的有37.5%?？梢娺€是以中、小企業(yè)居多，說明地源熱泵行業(yè)目前正處于起步階段：從現(xiàn)有工程空調供熱制冷面積來看，面積在50000m2以上的項目約占16%，在10000m2~50000m2的約占42%，10000m2以下的約42%；占從項目投資來看，1000萬元以上的項目占17%，500萬~1000萬元的項目占21%，500萬元以下的項目62%，可見中小項目居多，地源熱泵發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

整體來說，地源熱泵在我國長江黃河流域、東北、西北、華北等廣大對冷熱都有需求的地區(qū)，具有較高的適用性，對南方部分只有夏季冷量需求而無冬季熱量需求的地區(qū)也有一定的適用性，對于那些由于條件限制而不能用煤、電、燃氣進行采暖供冷的地區(qū)可以說是最佳選擇。

四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析

地源熱泵系統(tǒng)價格差別主要來自于系統(tǒng)使用的地區(qū)不同、建筑圍護結構節(jié)能水平差別、項目類別和功能差別。根據(jù)現(xiàn)有實際工程測算，如采用地下水式地源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)初投資約為250~420元/m2，其中冷熱源部分投資約150~220元/m2；如采取土壤源地源熱泵系統(tǒng)，初投資約300~480元/m2，其中冷熱源部分投資約為200~270元/m2。和目前常規(guī)單一供暖方式相比，燃煤鍋爐房供暖系統(tǒng)投資約150~200元/m2，燃氣分散鍋爐房供暖系統(tǒng)投資約100~150元/m2，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)投資約200元/m2（包括增容費），地源熱泵系統(tǒng)初投資高，但地源熱泵系統(tǒng)提供供暖空調、生活熱水多重功能，而傳統(tǒng)集中供熱基本為單一供暖功能，不可完全類比。

采用地源熱泵系統(tǒng)作為樓宇空調系統(tǒng)，其運行費用可大大降低。用地源熱泵系統(tǒng)供暖時，根據(jù)不同的地域、氣候、資源、環(huán)境，其運行費用可比傳統(tǒng)中央空調系統(tǒng)降

低25%~50%，如北京市11個不同類型建筑地源熱泵項目2003~2004年冬季運行費用調查結果表明，7項工程低于燃煤集中供熱的采暖價格（18.5元/m2），所有被調查項目均低于燃油、燃氣和電鍋爐供暖價格用地源熱泵系統(tǒng)制冷時，其運行費用可比傳統(tǒng)中央空調系統(tǒng)降低15%~30%。

折算到一次能源，以能源利用系統(tǒng)總能效進行比較，現(xiàn)有地下水熱泵系統(tǒng)供熱總能效最高，約為115%，土壤源熱泵系統(tǒng)供熱總能效約為100%，燃煤集中鍋爐房供熱總能效為55%左右，燃氣集中鍋爐房供熱總能效為65%左右，熱電廠供熱總能效約為70%。

地源熱泵系統(tǒng)其靜態(tài)投資增量回收期約4~10年不等。如北京菊兒胡同小區(qū)地下水地源熱泵供暖代替燃煤鍋爐房供暖，初投資與燃氣鍋爐房相比增加約51元/m2，每平米供暖折15kg標準煤，與原燃煤鍋爐房供暖能耗25kg標準煤/m2相比節(jié)能40%，靜態(tài)經(jīng)濟效益回收期約為6年。

伴隨著地源熱泵技術逐漸推廣應用，政府補貼的逐步完善，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的不斷加大，生產(chǎn)廠家和集成商的逐漸增多，市場競爭逐漸加劇，地源熱泵系統(tǒng)的初投資還會進一步降低，地源熱泵系統(tǒng)成本應具有50~100元/m2左右的降價空間。

五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙

1.政府政策支持與財政補貼稍顯薄弱

地源熱泵是一項節(jié)能環(huán)保的技術體系，但目前來講在房地產(chǎn)應用推廣中投資還是相對較高，開發(fā)商不愿意在自己的系統(tǒng)中使用這種技術，政府在政策上的支持力度還是稍顯單薄，鼓勵與補貼政策也還不很明確。建議應象國外機構一樣對此類系統(tǒng)設立專項基金給予支持。地源熱泵的市場需要政府從可持續(xù)發(fā)展的角度，綜合能源、環(huán)保和資源等各個方面的考慮，調整政策，促使其健康有序的發(fā)展。

2.對地源熱泵系統(tǒng)研發(fā)還不夠深入

地源熱泵作為一種新的科學技術，目前在國家標準規(guī)范、宣傳材料、系統(tǒng)圖集方面還有所欠缺，同時在科研上還有一些問題沒有取得突破，比如土壤源地源熱泵系統(tǒng)的地下溫度場的計算方法不統(tǒng)一海水源地源熱泵系統(tǒng)海水取水口的設置地下水地源熱泵的地下管井的設計與施工、水源的探測開采、供水過濾、水質防腐處理、取水回灌的成套技術等問題都還沒有較好的解決方法對于已經(jīng)完成并且運行的地源熱泵系統(tǒng)，對其能效性能缺乏正確的評估體系也是影響其正常發(fā)展的原因之一。

“十一五”國家科技支撐計劃項目中對地源熱泵系統(tǒng)擬解決的問題有地下水地源熱泵采用抽水和回灌方式對地下生態(tài)環(huán)境的影響地下水地源熱泵的成井技術和取水技術與回灌技術，維護與保養(yǎng)技術，取水溫度的計算方法研究采用土壤源地源熱泵的地下水文地質條件不同的布孔密度對應的不同綜合傳熱系數(shù)的計算方法地源熱泵系統(tǒng)的評估指標體系污水、海水源地源熱泵的取水設備開發(fā)，污水換熱技術及專用換熱器開發(fā)等。

3.國內(nèi)地源熱泵產(chǎn)品生產(chǎn)商的產(chǎn)品型號不全，可靠性不高

目前國內(nèi)生產(chǎn)水一水熱泵的廠家已經(jīng)超過20個，但是產(chǎn)品的性能和質量令人擔

憂。大部水一水熱泵產(chǎn)品未進行正確、嚴格的設計計算，也未經(jīng)過權威機構的檢測，因此產(chǎn)品的性能與產(chǎn)品樣本差異較大，導致工程失敗的例子屢見不鮮。國產(chǎn)水一水熱泵的質量巫待提高，產(chǎn)品規(guī)格、型號、性能參數(shù)各異，難以評價。且目前國內(nèi)用于地源熱泵系統(tǒng)的產(chǎn)品規(guī)格型號較少，難以滿足工程的需要。

4.缺乏必要的宣傳推廣活動

已經(jīng)成熟的技術沒有得到及時廣泛的推廣和普及，也給此項技術的應用造成了一些障礙。地源熱泵工程設計作為一項技術含量較高的技術，目前僅掌握在少數(shù)科研單位手中，各大設計院的設計人員還沒有完全掌握。地源熱泵的推廣應用，目前缺乏各個專業(yè)、各個領域人們的共同配合，缺少從政府政策、主機設計制造、系統(tǒng)的設計和運行管理等各個方面的共同參與。

六、中國地源熱泵的市場潛力和發(fā)展趨勢

目前，我國城鄉(xiāng)既有建筑總面積約400億m2，其中城鎮(zhèn)約為160億m2，在城鎮(zhèn)中居住建筑面積約為105億m2，其中能達到建筑節(jié)能標準的僅占5%，其余95%都是未來需要陸續(xù)進行節(jié)能改造的高能耗建筑同時，我國每年新增房屋建筑面積約20億m2，預計到2020年底，我國新增的房屋面積將近300億m2，新增城鎮(zhèn)民用建筑面積將為100~150億m2。隨著人民生活水平提高，我國采暖線也將逐步南移，采暖面積會逐步增大，新建建筑將有70億m2以上需要供暖。

據(jù)專家測算，目前我國發(fā)電裝機容量為5.08億KW，百米內(nèi)地下水每年可采集的低溫能量約為2.2×108KW，相當于其43%，近百米內(nèi)的土壤每年可采集的低溫能量相當于1.5×1012KW，則是其2950倍，淺層地能的應用仍然有相當大的市場發(fā)展空間，如果全國每年在1億m2建筑中推廣應用地源熱泵系統(tǒng)供暖空調，則每個采暖季可替代374萬噸左右標煤，或25億m2左右天然氣，削減約6.4萬噸氮氧化物、933萬噸二氧化碳約16萬噸顆粒物的排放。

基于此種情況，建設部提出，在“十一五”期間，推廣淺層地能使其使用面積達到

2.4億m2。同時，北京市發(fā)改委表示，北京將繼續(xù)大力推廣淺層地能，作為現(xiàn)行供暖的替代能源。今后凡政府投資的項目如政府機構、醫(yī)院、學校等公共建筑，有條件的要優(yōu)先使用淺層地能。預計到2010年，北京市將有2000萬m2的建筑采用淺層地能來供暖。

為了順應國家大力發(fā)展可再生能源的號召，當前政府、技術研究、工程設計與安裝以及設備制造商等部門應共同努力做好以下幾方面工作建議國家建立專項基金，鼓勵地源熱泵的推廣應用調查現(xiàn)有的地源熱泵工程，總結經(jīng)驗收集現(xiàn)有的用于地源熱泵的全國水文地質資料，建立基本資料庫建立專業(yè)的地源熱泵用管井設計和施工隊伍，完善地埋管換熱器的安裝和施工隊伍，適當時候建立專項設計施工資質管理制度開展國家級和城市級的地源熱泵海水源、污水源、余熱熱源工程示范，以得到正確可靠的技術數(shù)據(jù)，指導工程設計、安裝和運行，然后開發(fā)適合國情、因地制宜的地源熱泵機組，完善產(chǎn)品系列和規(guī)格加強政府對地源熱泵工程的質量監(jiān)管，防止一哄而起，杜絕假冒偽劣，保證地源熱泵在建筑中應用中健康發(fā)展開發(fā)地源熱泵和其它能源互相補充的技術體系，拓寬其發(fā)展方向。