地源热泵应用现状及发展前景研究

曾艳

摘要：能源的短缺以及环境问题已被全世界所重视，在低碳经济与节能理念的大趋势中，地源热泵技术应运而生。这种高效、节能、环保的空调技术是节能型中央空调的发展趋势。本文结合我国地源热泵技术发展情况及地源热泵系统的含义、分类及特点，分析了其在未来中的发展障碍与发展趋势。

关键词：地源热泵 节能 应用现状 发展趋势

1 地源热泵的发展情况

地源热泵概念始于1912年，由瑞士Zoelly提出，1946年美国开始进行这项技术的研究工作并在俄勒冈州成功建成第一个地源热泵系统。我国自20世纪80年代开始对地源热泵也进行了一系列的探索，并在各高校和科研机构相继开展了理论与实际应用方面的深入研究。

2 地源热泵的含义

地源热泵系统是一种通过利用浅层地热资源来实现供热与制冷的新型高效环保的节能技术，是节能中央空调的发展趋势。《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）规定地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、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下水源热泵系统、地埋管地源热泵系统和地表水源热泵系统。

3 地源热泵的分类与特点

3.1 地下水源热泵系统 地下水源热泵通常是指深井回灌水源热泵系统，利用地层的隔热作用使得深层地下水的水温相对稳定的原理，通过地质勘探并打造深井群，将地下水抽出，通过开式系统或者闭式系统提取或释放热量后将水源进行回灌，最终回灌入地下。这个过程只进行了热交换并没有消耗水资源。由于开式地下水源热泵系统是将地下水直接供应到热泵机组并经过换热后回灌入地下的，在这个过程中很难控制水质以及水的洁净度，极有可能对热泵机组造成腐蚀或阻塞，因此一般不建议使用。而闭式地下水源热泵系统则相对来说比较稳定，它是用板式换热器将建筑内循环水与地下水隔离开，通过潜水泵进行取水与回灌，这对热泵机组安全稳定运行极其有利。地下水源热泵系统存在初期造价较低，水井占地面积较小且系统简便易行的优点，但它对地下水源要求较高，再者就是水源如何能够在不被污染的前提下完全回灌这一问题有待进一步研究。

3.2 土壤垂直埋管式地源热泵系统 地埋管地源热泵系统，又称地下耦合热泵系统，它是以水平或U形管状形式垂直安装在土壤内部或竖井中，通过中间介质为热载体来实现热泵系统与土壤间的热量转换。它对地下水不存在任何污染与破坏，而且热泵系統不因地下水量的大小而影响供热制冷效果，这就使得热泵系统具有较高的稳定性与可靠性。然而相对于地下水源热泵系统来讲，地埋管地源热泵系统前期因打井数量较多而总投入较高。

3.3 地表水源热泵系统 地表水源热泵系统即通过直接抽取或间接换热方式，将湖水、河水等地表水源作为热泵的冷热源。它具有初投资低、简便易行的优点，但同时也受到了自然条件的制约，稳定性较低。无论哪种类型的地源热泵技术，都具有高效节能以及运行费用较低的技术优点，它节能、环保、无污染，属于可再生能源利用技术的典范。据统计，地源热泵的运行效率要高出传统空调系统的40%；再者，地源热泵技术对社会环境没有任何污染与破坏，这顺应了当前世界对可再生能源利用的理念，是能源发展的大趋势。

4 当前我国地源热泵的发展环境

4.1 地源热泵逐渐被广泛应用 目前地源热泵技术已从京津冀等率先应用的城市辐射向全国各地，其广泛应用在商业建筑及住宅建筑中，并取得了良好的效果。同时，地源热泵技术作为一种新型的清洁能源利用代表，得到了政府的高度重视与大力支持，这对此技术的应用及发展极为有利。

4.2 地源热泵技术正在多样化发展 地下水源热泵系统、土壤垂直埋管式地源热泵系统以及地表水源热泵系统三种方式在我国均得到了迅速发展；与此同时，地源热泵冷热源的类型也呈现出多样化趋势：地热，地下水，水库水，江、湖、海水以及污水热源，实际中可以针对工程的地理位置而选择合适的冷热源，这均表明我国近年来对地源热泵技术的探索与普及获得了较大的成功。

5 目前我国地源热泵发展中面临的障碍

5.1 暖通空调行业综合技术有待进一步提高 地源热泵技术是暖通空调技术与水利技术、地质勘探以及专业钻井等技术紧密相连的综合技术，这就要求施工团队必须具备丰富的专业知识和经验，通过合理制定方案，充分进行技术研究来保证技术的可实现性。

5.2 地源热泵系统研发工作需要进一步深入 目前我国的国家标准规范、系统图集和宣传材料等方面还有所欠缺，另外一些科研问题上还有待突破，例如水源的供水过滤、水质防腐处理以及取水回灌等技术问题依然没有完善的解决方案；再者，对已投入运行的地源热泵系统，其能效性能也缺乏正确的评估体系。

5.3 地源热泵系统的初投资相对较高 实际中，工程的区域性及规模性会使得工程初投资差别巨大，例如工程钻井费用因地质及施工队伍的专业程度可能会占据整个系统工程投资的一半以上，这就使得工程的经济性受到影响，从而导致投资者重新倾向选择传统中央空调形式。尽管我国的地源热泵技术起步相对较晚，但作为适合可持续发展理念的新型高效环保的节能技术，它具有良好的发展前景。我们应该在国家的支持与引导下，开发适合我国国情的地源热泵机组，并发展同类技术形式，建立完善的工程质量监管机制，使这项新技术在我国建筑行业应用中能够健康快速的发展。

参考文献：

[1]汪训昌.关于发展地源热泵系统的若干思考[A].首届中国地源热泵技术城市级应用高层论坛论文集[C].2006.

[2]谢冬梅，胡桂秋，陈军.地源热泵的开发和应用[J].节能与环保，2005（06）.