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从瑞士第一次提出地源热泵机组概念起,地源热泵至今已近百年历史。几十年后,最富有尝试精神的美国开始着力尝试其在商业中的应用价值,为地源热泵的成长奠定了发展的基调。经过半个世纪的摸索和努力,至今为止不完全统计,美国本土已经安装超过400,000台地源热泵,并每年以超过10%的速率在继续递增。欧洲发达国家也不甘落后,严谨的欧洲人进一步规范化了地源热泵的设计及应用要求,推广了土壤源地源热泵的应用领域和范围,让地源热泵技术的优势真正充分在商用和民用建筑中得到了充分的体现。时代在进步,而不断完善的地源热泵也再向世人展示它强大的生命力,正迅速的蓬勃发展。
地源一词是从英文“ground source”翻译而来,汉语的内涵则十分广泛,应包括所有地下资源的含义。但在空调业内,目前仅指地壳表层(小于400米)范围内的低温热资源,它的热源主要来自太阳能,地源热泵极少能量来自地球内部的地热能。
地源热泵技术,是一种利用浅层常温土壤中的能量作为能源的高效节能、无污染、低运行成本的既可采暖又可制冷、并可提供卫生热水的新型空调技术。地源热泵系统是利用地下土壤常年温度相对稳定的特性,通过埋入建筑物周围的地耦管与建筑物内部完成热交换的装置。冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑物供暖,同时把建筑物内的冷量储存至地下,以备夏季制冷使用;夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑物进行降温,同时储存热量,以备冬季制热时使用。如果夏热冬冷地区制冷和采暖天数基本一致,冷暖负荷大致相同,使用同一系统,可以充分发挥地下储能的作用,同时还能供应生活热水。因此地源热泵技术被称为二十一世纪的“绿色空调技术”, 地源热泵中央空调系统也成为目前中央空调方案中的最佳选择。
目前,在欧洲各国热泵的总装机量约115万台,其中用于供暖的热泵数量为60万台,地源热泵制取卫生热水的热泵数量为55万台,采用的主要是地源热泵系统、空气源热泵系统和水源热泵系统,分别占47.25%和41%,而水源热泵系统的份额较小,约为11.75%。
在北欧的瑞士、瑞典、奥地利、丹麦等国家,对地源热泵(土壤换热器)技术的利用处于领先地位,地源(地耦管土壤换热器)热泵得到广泛的应用。据统计,在这些国家中,地源热泵所占的份额为:奥地利80%、德国72%、瑞典72%、芬兰52%、瑞士40%、比利时30%、挪威17%、法国15%。
地源热泵是美国政府推荐的热泵技术,地源热泵占整个空调总量的20%。1998年美国能源部颁布法规,要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地耦管土壤换热器的地源热泵空调系统。同年,中国科技部与美国能源部共同签署了“中华人民共和国科学技术委员会和美利坚合众国能源部能源效率和可再生能源技术的发展和利用领域合作协议书”。
1998年11月,中美两国专家共同制定了《美国土--气型土壤源热泵技术在中国合作推广计划书》,并在华盛顿举行的中美两国《能源效率与可再生能源技术发展与利用领域合作议定书》工作小组工作会议上获得通过,地源热泵这将有利于我国地源热泵的推广应用。
我国当前的能源形势
我国能源消费总量位居世界第二;
我国能源总量人口平均水平不足世界平均值的50%;
中国建筑能耗的总量逐年上升,已经占到能源消费总量的27.45%;
我国9吹以上属于高能耗建筑;
我国建筑能耗是西方国家的三倍以上;
在建筑能耗中,有将近55%是采暖和空调能耗,且仍在上升中;
我国二氧化硫排放量居世界第一位;
我国二氧化碳排放量居世界第二位。
我国的地源热泵事业近几年已开始起步,而且发展势头看好。目前我国在建筑能耗中,有将近55%是采暖和空调能耗,并且仍在上升中。由于地源热泵是一种新的中央空调工艺方式,如科学合理的设计安装,该技术将不破坏地下水资源,不造成空气热污染,不产生任何废气和废弃物,具有零污染的良好品质,因此运用这项技术将会有巨大良好的节能前景。中国建筑业协会建筑节能专业委员会和全国地源热泵委员会于6月4日-5日在京举办了“2009年全国地源热泵委员会年会”暨“首届全国地源热泵技术高层论坛”。
下面我们对三种地源热泵形式进行对比分析:
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\ 类型 受限制项目\
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埋管式土壤源 |
地下水源 |
地表水源 |
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水资源法规 |
不受限制,国家鼓励 |
受限制,审批严格 |
受限制,需审批 |
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地理纬度 |
适用我国长江以北地区 |
适用我国长江以北地区 |
受影响,要求地表水温冬季大于7°C,夏季小于30°C |
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建筑物与地 源距离 |
不受影响,在建筑物周围垂直埋管即可 |
长期抽水会造成地面沉降,井位密度和井距都有严格要求 |
取水距离不宜过远 |
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寿命及可靠性 |
不受影响,地下埋管可使用50年 |
水井的取水量受地下水位的变化影响很大,水井的使用寿命受很多因素的影响 |
取水量受地表水位的变化影响,输水管道的使用寿命比土壤源垂直埋管低得多
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结论 |
通过以上类型对比分析,埋管式地源热泵是最适合我国的,虽然其他二种类型也有其固有的优点,但就我国的软硬件条件来看,还是存在一定的不合理和不可执行性,不宜在我国广泛推广。 | ||

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