水/地源热泵空调系统简介 |
| 1、背景 |
| 环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，如何在享受的同时付出最少的代价逐渐成为人类的共识，在这种背景下以环保和健康为主要特征的绿色建筑应运而生。尽可能少地消耗能源为建筑物创造舒适环境已经成为空调的发展方向，开发利用天然的冷/热源能够为空调带来节能和环保双重效益，因而越来越受到人们的重视。地下土壤层是一个巨大的天然热源，其热惰性极大，全年的温度波动很小，一般说来，地表50m以下可常年维持在该地区年平均温度左右，是一种理想的天然冷热源。 |
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| 2、水/地源热泵简介 |
水/地源中央空调系统是一种从地下土壤/地下水中提取热量的高效、节能、环保、再生的供热（冷）系统。该系统是成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地质勘察成井技术于一体，在相对稳定的土壤温度下高效、稳定、经济的运行。地源中央空调系统是由末端（室内空气处理末端等）系统、地源中央空调主机（又称为地源热泵）系统和地埋管或井水换热系统三部分组成。为用户供热时，水/地源中央空调系统从土壤/地下水中提取低品位热能，通过电能驱动的地源中央空调主机（热泵）“泵” 送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，中央空调系统的冷凝热量通过地源中央空调主机（制冷）转移到土壤/地下水中，以满足用户制冷需求。
水/地源热泵是利用了大地土壤所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的冷暖空调系统。地表土壤不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多，而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和地下水体自然地保持能量接受和发散相对的均衡。这使得利用储存于其中的似乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，地源热泵是利用可再生能源的一种有效途径。 |
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| 3、水源热泵中央空调系统的工作原理图 |
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| 4、地源热泵中央空调系统的工作原理图 |
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| 5、地源热泵特点 |
环保洁净
- 没有燃烧过程，避免了排放任何烟尘及有害物质，社会效益显著。
- 以地表土壤为源体，向其吸收或放出能量，介质水在埋设于土壤中的密闭系统中循环，即不消耗地下水资源，也不会对其造成污染。
- 省去了锅炉房供暖系统和夏季空调运行的冷却塔。
节能经济
- 能源利润率为传统方式的3—4倍，投入1KW的电能可得到4—5KW以上的制冷或供热的能量。
灵活安全
- 真正做到“一机两用”。利用地下土壤热能，热泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，提高了设备的利用率。
- 机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。系统末端亦可作多种选择。
- 无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。
- 机组运行自动化程度高，无需专业人员操控。
运行可靠
机组的运行工况稳定，几乎不受环境温度变化的影响（土壤恒温）。即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑。 |
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| 6、地源热泵中央空调的应用前景 |
1）． 本项目是一种利用低位能源（空气、土地、水、太阳能、工业废热等）代替高位能源（煤、石油、电能等）以实现节能目的的高新技术。由于其所具备的高热能转换效率（1：4），无污染，运行成本低，便于物业管理，系统使用寿命长等特点，备受世界能源、环保组织和发达国家推崇，并被市场广泛接受。自八十年代以来，年增长率一直保持在20%以上。如美国，85年只有14000台水/地源热泵，99年末统计，已安装了400000台。水/地源热泵系统已占空调总保有量的20%，其中新建筑中占30%。由此可降低温室气体1百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放，年节约能源费用达4.2亿美元。美国的水/地源热泵研究和应用偏重于住宅和商业小型系统（60KW以下）。而中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家则偏重于大型机组。据99年统计，水/地源热泵在新建房屋中的利用率，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。
2）． 在未来的几年中，中国面临着巨大的能源压力。中国经济在保持较高速度增长的同时,必须考虑环保和可持续发展问题。所以要求提高能源利用率，要求能源结构调整。调整能源结构的方向就是从以煤为主转为以燃气、电为主。国家建设部1999年提出在10年内建筑节能效率要在现有基础上提高50%；北京市政府已明令在四环以内，撤掉所有燃煤锅炉，在三年内改造1000万平方米建筑取暖方式，使用清洁能源。我国目前集中供暖单位建筑面积平均能耗是气候相近发达国家的2-3倍。
3）． 据调查统计，我国住宅空调安装率迅速增长。上海居民住宅空调拥有率已超过60%，北京34%，城镇居民拥有率20%，空调成为冰箱、彩电后普及的又一种主要家电。这样，对于黄河、长江中下游地区的城市，住宅环境就不再仅仅是采暖问题，而是要满足统一考虑采暖和空调需求的综合性问题。为此，采用具有诸多优势的地源热泵方式将成为这种需求最具竞争力的建筑供热空调方式。 |
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| 7、政府支持 |
地源热泵空调系统在北美和欧洲取得了迅速发展。瑞士96%新居民住宅和50%新建筑都安装了地源热泵系统。在加拿大、意大利、奥地利、瑞典，地源热泵系统都有广泛的应用。热泵系统可以运行30年到50年不出问题。到目前为止，美国的热泵已经成功运行了50年，而且还在继续运转。意大利、瑞士都用了30年也没出问题。由此可见，地源热泵中央空调应用技术十分成熟，节能、环保效益显著。因此，我国政府对此给予高度的重视和政策支持：
国发〔2007〕17号国务院关于印发中国应对气候变化国家方案的通知：
“积极推进地热能和海洋能的开发利用，推广满足环境和水资源保护要求的地热供暖、供热水和地源热泵技术，研究开发深层地热发电技术；在浙江、福建和广东等地发展潮汐发电，研究利用波浪能等其他海洋能发电技术。”
建设部贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》加快创新能力建设 促进建设事业又好又快发展：
“积极推进“可再生能源在建筑中推广应用项目”的实施，开展太阳能光热、光电、地源热泵和水源热泵规模化应用的城市级示范，带动具有自主知识产权的相关技术集成与开发及相关产业的发展。”
北京市“十一五”时期能源发展及节能规划
“积极推广热泵、分布式能源等新技术供热，实现可再生能源供热面积4000万平方米，约占全市总供热面积的6%，其中地热采暖500万平米、地源热泵采暖3500万平方米。”
同时，北京市政府为了支持鼓励应用地源热泵采暖技术，制定了相应的奖励政策：
（京发改〔2006〕839号）关于发展热泵系统的指导意见：
“按照我市能源发展战略、城市供热发展规划和合理开发、利用、保护资源的原则，优先发展再生水源热泵，积极发展地源热泵，适度发展地下（表）水源热泵，逐步提高热泵系统在城市供暖中所占比例。供热制冷系统选用热泵系统的，根据市规划委核定的建筑面积从本市固定资产投资中安排一次性补助，补助标准为：地下（表）水源热泵35元/平方米，地源热泵和再生水源热泵50元/平方米。” |
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| 8、结束语 |
| 地源热泵采暖技术在发达国家已经有了几十年成功应用的历史，我国引进并成功应用此项技术也有二十多年的历史。近几年，随着我国经济的不断发展，能源需求以及环境保护的要求越来越多地引起社会的广泛关注以及政府的高度重视。节能减排已经成为我国政府促进经济发展的核心问题。据统计，我国建筑能耗占全社会终端能耗的21%，因此建筑节能具有巨大的节能潜力。而地源热泵中央空调采暖技术作为高效节能的成熟技术在建筑节能领域有着举足轻重的地位。到目前为止，北京市已经有500万平方米的建筑采用了地源热泵中央空调采暖，距北京市“十一五”时期能源发展及节能规划中要求的3500万平方米的目标还有很大的差距。因此地源热泵中央空调采暖技术的推广应用有着广阔的市场前景。 |
