【正文】 長(zhǎng)，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的總結(jié)工作還有待完成， 目前，尚難于給出較準(zhǔn)確的答案。 4．地源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用怎樣？經(jīng)濟(jì)性如何？ 這是用戶(hù)最關(guān)心，也是大家最容易提出的一個(gè)問(wèn)題，然而，也是目前最難回答的一個(gè)問(wèn)題。 工程技術(shù)部 12/11/2020 7 （ 3）地表水式熱泵：其優(yōu)點(diǎn)有：在 10米或更深的湖中，可提供 10℃的直接制冷，比地下埋管系統(tǒng)投資要小，水泵能耗較低，高可靠性，低維修要求、低運(yùn)行費(fèi)用，在溫暖地區(qū)，湖水可做熱源，其缺點(diǎn)有：在淺水湖中，盤(pán)管容易被破壞，由于水溫變化較大，會(huì)降低機(jī)組的 效率。 （ 1）直接利用地下井水的地源熱泵系統(tǒng)：其最大優(yōu)點(diǎn)是非常經(jīng)濟(jì)，占地面積小，但要注意必須符合下列條件：水質(zhì)良好；水量豐富；符 合標(biāo)準(zhǔn)。一般地說(shuō)，以下幾種情況可考慮使用 WLHP：①有低 品位穩(wěn)定可靠的廢熱可以利用；②建筑物內(nèi)同時(shí)有制冷和供熱的需要；制冷量不大，且又要求獨(dú)立計(jì)量電費(fèi)，使用時(shí)間不一，個(gè)別房間或區(qū)域經(jīng)常需在夜間或節(jié)假日獨(dú)立使用的建筑。 對(duì)于 WLHP 系統(tǒng)適用于什么場(chǎng)合，有研究認(rèn)為，單純的供冷或單純的供熱選用水環(huán)路熱泵是不合理的；對(duì)同時(shí)具有制冷和制熱需要的空調(diào)建筑，當(dāng)其內(nèi)部余熱量較小或較大時(shí)，使用 WLHP 系統(tǒng)節(jié)能效果不明顯，只有當(dāng)機(jī)組排出的熱量與部分水源熱泵機(jī)組吸收的熱量相近時(shí)，才具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。 工程技術(shù)部 12/11/2020 6 常見(jiàn)問(wèn)題討論 、歐洲以及中國(guó)，尤其是近些年來(lái)為越來(lái)越多的用戶(hù)所認(rèn)識(shí)，市場(chǎng)日趨活躍呢？ 一方面是由于全世界范圍內(nèi)比以往更加關(guān)注能源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題，對(duì)于中國(guó)由于以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)造成了極為嚴(yán)重的大氣污染，因此，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須盡可能多地利用清潔的可再生能源，必須加大節(jié)能的力度，而既能在冬季供暖、又能在夏季制冷空調(diào)的地源熱泵系統(tǒng)是很好的一個(gè)選擇；另一方面是地源熱泵系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的研究， 在技術(shù)上已經(jīng)非常成熟，而且經(jīng)過(guò)多年的示范與實(shí)踐，確認(rèn)了地源熱泵系統(tǒng)的很多優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源、舒適、安全、性能穩(wěn)定、清潔、使用靈活等。 ：每臺(tái)熱泵空調(diào)機(jī)在任何時(shí)間可以選擇供冷或供熱。 水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)除具有顯著節(jié)能特點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)： ：不設(shè)大的冷凍機(jī)房，沒(méi)有冷卻塔系統(tǒng)。這種制冷供熱同時(shí)進(jìn)行，能量在建筑物內(nèi)部轉(zhuǎn)移，運(yùn)行費(fèi)用最少，節(jié)能效果明顯。 夏季運(yùn)行： 全部或大多數(shù)機(jī)組為供冷，熱量水環(huán)路排至室外的冷源，如地源或冷卻塔。這些機(jī)組由一個(gè)閉式的循環(huán)水管路連在一起，該水管路既作空調(diào)工況下的冷源，又作供暖工況下熱泵熱源。 分散系統(tǒng)或混合系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種水環(huán)路熱 泵空調(diào)系統(tǒng)形式。北方地區(qū)，熱負(fù)荷大，冷負(fù)荷低，冬季適合聯(lián)合使用地源和鍋爐，夏季只使用地源。 混合系統(tǒng) 將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類(lèi)似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。 分散系統(tǒng) 用中央水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶(hù)作為冷熱源， 用戶(hù)單獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組調(diào)節(jié)空氣。 家用系統(tǒng) 工程技術(shù)部 12/11/2020 5 用戶(hù)使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶(hù)式空調(diào)。此外，還有一種 “ 直接膨脹式 ” ，它不象上述系統(tǒng)那樣采用中間介質(zhì)水來(lái)傳遞熱量，而是直接將熱泵的一個(gè)換熱器（蒸發(fā)器）埋入地下進(jìn)行換熱。 閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤(pán)管方式 （垂直埋管或 水平埋管），地表水安置換熱器方式。 地源分類(lèi) 地源按照室外換熱方式不同可分為三類(lèi)： ， ， 統(tǒng)。（ 2）冬季運(yùn)行不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的損失。 地源熱泵同空氣源熱泵相 比，有許多優(yōu)點(diǎn)：（ 1）全年溫度波動(dòng)小。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水 — 水式或水 — 空氣式。 地源熱泵工作原理及分類(lèi) 地源熱泵則是利用水源熱泵的一 種形式，它是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進(jìn)行冷熱交換來(lái)作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來(lái)，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來(lái)，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時(shí)地能為“冷源”。 利用水作冷熱源的熱泵，稱(chēng)之為水源熱泵。但由于地區(qū)空氣溫度的差別，在我國(guó)典型應(yīng)用范圍是長(zhǎng)江以南地區(qū)。 利用 空氣作冷熱源的熱泵，稱(chēng)之為空氣源熱泵。 蒸發(fā)器冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，主要分為空氣換熱和水換熱兩種形工程技術(shù)部 12/11/2020 4 式。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，壓縮機(jī)所消耗的功（電能）起到補(bǔ)償作用，使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱，并向高溫環(huán)境放熱，周而往復(fù)地進(jìn)行循環(huán)。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，提成高溫位進(jìn)行利用，而整個(gè)熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低，這 也是熱泵的節(jié)能特點(diǎn)。 工作原理與分類(lèi) 熱泵工作原理 作為自然界的現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫。此外，機(jī)組使用壽命長(zhǎng)，均在 15 年以上；機(jī)組緊湊、節(jié)省空間；維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，可無(wú)人值守。該裝置的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒(méi)有燃 燒，沒(méi)有排煙，也沒(méi)有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。 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(dāng)于減少 40％以上，與電供暖相比，相當(dāng)工程技術(shù)部 12/11/2020 3 于減少 70％以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會(huì)更明顯。另外，地能溫度較恒定的特性 ，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)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。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了 47％的太陽(yáng)能量，比人類(lèi)每年利用能量的 500 倍還多。 地源熱泵特點(diǎn) 屬可再生能源利用技術(shù) 地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于 400 米深）作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。在中國(guó)科學(xué) 院廣州能源研究所等單位還多次召開(kāi)全國(guó)性的有關(guān)熱泵技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的專(zhuān)題研討會(huì)。之所以對(duì)中國(guó)的地源熱泵市場(chǎng)發(fā)展前景持樂(lè)觀(guān)態(tài)度，一方面是要節(jié)約常規(guī)能源、充分利用可再生能源的國(guó)內(nèi)外大趨勢(shì)；另一方面，我國(guó)具有較好的熱泵科研與應(yīng)用的基礎(chǔ)，早在50 年代，天津大學(xué)熱能研究所呂燦仁教授就開(kāi)展了我國(guó)熱泵的最早研究， 1965 年研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)水冷式熱泵空調(diào)機(jī)。 我國(guó)的地源熱泵事業(yè)近幾年已開(kāi)始起步，而且發(fā)展勢(shì)頭看好。目前，這 3個(gè)地源熱泵示范工程正在落實(shí)，有的已進(jìn)入實(shí)施階段。據(jù) 1999 年的統(tǒng)計(jì)，為家用的供熱裝置中，地源熱泵所占比例，瑞士為 96％，奧地工程技術(shù)部 12/11/2020 2 利為 38％，丹麥為 27％。美國(guó)計(jì)劃到 2020年達(dá)到每年安裝 40萬(wàn)臺(tái)地源熱泵的目標(biāo)，屆時(shí)將降低溫室氣體排放 1百萬(wàn)噸，相當(dāng)于減少 50萬(wàn)輛汽車(chē)的污染物排放或種植樹(shù) 1百萬(wàn)英畝，年節(jié)約能源費(fèi)用達(dá) 億美元，此后，每年節(jié)約能源費(fèi)用再增加 。 1998 年美國(guó)商業(yè)建筑中地源熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量的 19％，其中有新建筑中占 30％。 地源熱泵國(guó)內(nèi)外發(fā)展近況 地源熱泵的歷史可以追朔到 1912 年瑞士的一個(gè)專(zhuān)利，而地源熱泵真正意義的商業(yè)應(yīng)用也只有近十幾 年的歷史。 與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱只能將 90%以上的電能或 70～ 90%的燃料內(nèi)能為熱量，供用戶(hù)使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之 一以上的能量；由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為 10～ 25℃，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá) ～ ，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出 40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的 50～ 60％。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量 “ 取 ” 出來(lái)，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來(lái)，釋放到地能中去。工程技術(shù)部 12/11/2020 1 二十一世紀(jì)最有效的供暖、空調(diào)技術(shù) 山東貝萊特 節(jié)能環(huán)保型地源熱泵空調(diào)系統(tǒng) 什么是地源熱泵 地源熱泵國(guó)內(nèi)外發(fā)展近況 地源熱泵特點(diǎn) 工作原理與分類(lèi) 應(yīng)用方式 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性 工質(zhì)替代 常見(jiàn)問(wèn)題討論 什么是地源熱泵 地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱(chēng)地能，包括地下水、土壤或地表水 等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。通常地源熱泵消耗 1kW 的能量，用戶(hù)可以得到 4kW 以上的熱量或冷量。因此，近十幾年來(lái)，尤其是近五年來(lái)，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國(guó)、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國(guó)家取得了較快的發(fā)展，中國(guó)的地源熱泵市場(chǎng)也日趨活躍，可以預(yù)計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)成為 21 世紀(jì)最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。如美國(guó)，截止 1985 年全國(guó)共有 14,000 臺(tái)地源熱泵，而 1997 年就安裝了 45， 000 臺(tái)，到目前為止已安裝了 400， 000 臺(tái)，而且每年以 10％的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)。美國(guó)地源熱泵工業(yè)已經(jīng)成立了由美國(guó)能源部、環(huán)保署、愛(ài)迪遜電力研究所及眾多地源熱泵廠(chǎng)家組成的美國(guó)地源熱泵協(xié)會(huì)，該協(xié)會(huì)在近年中將投入一億美元從事開(kāi)發(fā)、研究和推廣工作。 與美國(guó)的地源熱泵發(fā)展有所不同，中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國(guó)等國(guó)家主要利用淺層地?zé)豳Y源，地下土壤埋盤(pán)管（埋深 400 米深）的地源熱泵，用于室內(nèi)地板輻射供暖及提供生活熱水。 美國(guó)特別看好中國(guó)市場(chǎng)，美國(guó)能源部和中國(guó)科技部于 1997 年 11 月簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書(shū)，其中主要 內(nèi)容之一是“地源熱泵”，該項(xiàng)目擬在中國(guó)的北京、杭州和廣州 3個(gè)城市各建一座采用地源熱泵供暖空調(diào)的商業(yè)建筑，以推廣運(yùn)用這種 “ 綠色技術(shù) ” ，緩解中國(guó)對(duì)煤炭和石油的依賴(lài)程度，從而達(dá)到能源資源多元化的目的。與此同時(shí)，科技部委托的中國(guó)企業(yè)公司正醞釀將美國(guó)的地源熱泵技術(shù)及設(shè)備引進(jìn)中國(guó)市場(chǎng)，這將促進(jìn)我國(guó)地源熱泵的市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，并使我國(guó)地源熱泵的研究開(kāi)發(fā)盡快跟上國(guó)際潮流。天津大學(xué)、清華大學(xué)分別與有關(guān)企業(yè)結(jié) 成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體開(kāi)發(fā)出中國(guó)品牌的地源熱泵系統(tǒng)，已建成數(shù)個(gè)示范工程，越來(lái)越多的中國(guó)用戶(hù)開(kāi)始熟悉地源熱泵，并對(duì)其應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚的興趣，可以預(yù)計(jì)中國(guó)的地源熱泵市場(chǎng)前景廣闊。重慶建筑大學(xué)、天津商學(xué)院等單位對(duì)地下埋盤(pán)管的地源熱泵也進(jìn)行了多年的研究。我們有理由相信，在充分學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在各級(jí)政府的有力支持下，中國(guó)的科技界與企業(yè)界攜手共進(jìn)，依靠自己的力量完全有能力在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)開(kāi)拓出具有中國(guó)特色的地源熱泵產(chǎn)業(yè)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱(chēng)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(yáng)能、地 熱能而蘊(yùn)藏的低溫位熱能。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無(wú)處不在。 屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù) 地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)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(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高 40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用 40%左右。據(jù)美國(guó)環(huán)保署 EPA 估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的地源熱泵，平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶(hù) 30～ 40％的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少 25％的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠(chǎng)車(chē)間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。 一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣 地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。當(dāng)然，象任何事物一樣，地源熱泵也不是十全十美的，如其應(yīng)用會(huì)受到不同地區(qū)、不同用戶(hù)及國(guó)家能源政策、燃料價(jià)格的影響；一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著 用戶(hù)的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，會(huì)受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約，實(shí)際上地源熱泵并不需要開(kāi)采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生污染。但人們可以創(chuàng)造機(jī)器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。 熱泵與制冷的原理和系統(tǒng)設(shè)備組成及功能是一樣的，對(duì)蒸氣壓縮式熱泵（制冷）系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流閥組成： 壓縮機(jī) 起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用，是熱泵（制冷）系統(tǒng)的心臟； 蒸發(fā)器 是輸出冷量的設(shè)備，它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā)，以吸收被冷卻物體的熱量，達(dá)到制冷的目的； 冷凝器 是輸出熱量的設(shè)備，從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走，達(dá)到制熱的目的； 膨脹閥或節(jié)流閥 對(duì)循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸 發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。 熱泵分類(lèi) 熱泵是需要冷凝器的熱量，蒸發(fā)器則從環(huán)境中取熱，此時(shí)從環(huán)境取熱的對(duì)象稱(chēng)為熱源；相反制冷是需要蒸發(fā)器的冷量，冷凝器則向環(huán)境排熱，此時(shí)向環(huán)境排熱的對(duì)象稱(chēng)為冷源。這樣熱泵或制冷機(jī)根據(jù)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，可分為水 — 水式，水 — 空氣式，空氣 — 水式，和空氣 — 空氣式共四類(lèi)。 空氣 源熱泵有著悠久的歷史， 而且其安裝和使用都很方便， 應(yīng)用較廣泛 。在華北地區(qū)，冬季平均氣溫低于零攝氏度，空氣源熱泵不僅運(yùn)行條件惡劣，穩(wěn)定性差，而且因?yàn)榇嬖诮Y(jié)霜問(wèn)題，效率低下。 水是一種優(yōu)良的熱源，其熱容