杂志汇节能与环保

文　郭爱丽 淄博市节能监察支队

地源热泵是一种利用浅层地热资源来实现供热与制冷的高效节能空调系统，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。它根据可逆卡诺循环原理，冬季从地源（岩土体、地下水或地表水）中吸收热量，向建筑物供暖；夏季从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物制冷。

2 地源热泵的分类及特点

根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管土壤源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。

2.1 地埋管土壤源热泵系统

地埋管土壤源热泵系统又称地下耦合热泵系统，是以水平或U形管状形式垂直安装在土壤内部或竖井中，通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在密闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。它对地下水不存在任何污染与破坏，不因地下水量的大小而影响供热制冷效果，因此具有较高的稳定性与可靠性，且使用寿命长。但相对于地下水源热泵系统来讲，由于管壁传热温差的存在，机组运行效率较低。地埋管土壤源地源热泵主要用于建筑物附近缺乏水源或因条件限制无法利用水源，且附近有足够场地铺设“地埋管”的地区。

2.2 地下水地源热泵系统

地下水地源热泵系统又称深井回灌水源热泵系统，是利用深井地下水的水温相对稳定的原理，通过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，再将水源回灌到地下的热泵系统。开式地下水地源热泵系统是将地下水直接供应到热泵机组，经过换热后再回灌到地下，由于难以保证水质及其洁净度，可能导致管路阻塞，甚至热泵机组的腐蚀，因此不建议使用。而在闭式地下水地源热泵系统中，地下水与建筑内循环水是用板式换热器分开的，通过潜水泵进行取水与回灌，因此相对比较稳定。地下水地源热泵系统简便易行，综合造价低，但对地下水源要求较高，需要有丰富、稳定、优质的地下水，且如何在不被污染的前提下完全回灌还有待于进一步探索研究。

2.3 地表水地源热泵系统

地表水地源热泵系统即通过直接抽取或间接换热的方式将江河湖海等地表水源作为热泵的冷热源，达到使建筑物制热或制冷的效果的热泵系统。它具有造价低、系统简便易行等优点，但由于受自然条件的限制，稳定性较差，同时也需要考虑热泵换热时对水体中生态环境的影响。

3 地源热泵的优势

地源热泵系统作为建筑节能新技术与其它空调技术相比，具有极大的经济与环境优势。

3.1 一机多用，使用寿命长

地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可提供生活热水，一套系统可以代替原来的锅炉加空调乃至热水的两套或三套系统。地源热泵的机械运动部件少，并且所有部件不是埋在地下便是安装在室内，避免了室外的恶劣气候，因此非常耐用。其系统主机寿命可达15~30年，地埋管的寿命可达40~50年。

3.2安全环保，节约用地

地源热泵系统没有冷却塔和其他室外设备，省去锅炉房及附属的煤场、渣场，没有中央空调集中占地问题，运行中没有任何污染和废弃物，且不用远距离输送热量，无燃烧设备，不存在爆炸、燃烧等隐患，因此可以安装在居民区内的绿地、停车场或地下室中，从而节省空间和地皮。

3.3节能高效，绿色环保

根据地域、建筑类型、地源热泵系统方式的不同，地源热泵供暖与传统燃煤供暖相比节能25%~50%，地源热泵制冷与传统冷水机组相比节能10%~30%。以1000万m 2供暖面积计算，可替代标准煤37万t，每个采暖季可减排烟气50亿m3、颗粒物1.6万t、CO2 94万t、SO2 8800t、氮氧化物6400t，节能环保效果十分显著。

3.4长期使用成本低

地源热泵与传统单一供暖方式或单一制冷方式相比初期投资确实偏大，但地源热泵系统可以提供供暖、制冷、生活用水多重功能，如果与冷水机组加集中供热或燃气锅炉的总造价相比，相差并不大。特别是在无集中供暖的地区，可大大节约基础设施投资和运行管理投入。地源热泵冷热源来自浅层地热能，不存在衰减问题，运行费用不会逐年增加。另外，地源热泵机组运行可靠、稳定，自动化程度高，也相应降低了维修保养费用。根据国内外的实例及经验，地源热泵系统增加的初投资一般可在3~10年内收回。

3.5 资源丰富，可循环再生利用

我国浅层地热能资源量相当于95亿t标准煤，增强型地热能理论资源量相当于860万亿t标准煤，大约相当于全国一年能源消费总量的20万倍。另外，浅层地热储能像一个巨大的热能调蓄器，冬季从地层取出热量给建筑物供暖，夏季吸收建筑物的热量释放到地层中储存，全年中建筑物冬季采暖所需的热量总体上可与来自地球深部的传导热量和夏季储存的热量实现平衡，使地热能源实现可持续利用。

4 影响地源热泵发展的制约因素

4.1公众对地源热泵认知度偏低，需求不旺

与传统供热方式相比，地源热泵技术的开发应用过程较短，初投资较大，公众对其认知度偏低。普通消费者更偏重商品房的价格、位置与安全，对于地源热泵等绿色节能型建筑缺少溢价效益。另外，房地产开发商也很少关注建筑的外部成本和远期生态环境效益，没有自觉应用地源热泵等绿色产品的动力。

4.2 地源热泵市场混乱无序

地源热泵项目是一个系统工程，需要施工团队具备丰富的专业知识和经验，而目前地源热泵行业从业门槛低，企业的产品质量良莠不齐，在设备生产、推广及应用过程中存在质量不过关、维修困难、标准不兼容等一系列问题，销售商的设计、服务水平也不尽如人意。加之缺少相应的市场规范、有效的行政监管体系和惩罚约束机制，导致地源热泵产品鱼龙混杂，“劣币驱逐良币”，市场混乱无序。

4.3标准体系和准入制度尚不完善

虽然地源热泵技术在我国得到了大力的推广和应用，但各项标准体系尚不完善，对地源热泵机组的设计、安装、运行、维护等各方面还没有成形的行业标准和规范，设备、材料、施工等环节也没有明确的规范细则。缺乏严格的市场准入制度和科学的评价监督体系，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。许多企业盲目进入地源热泵行业，专业知识和经验不足，施工不规范，最终产品往往达不到预期的节能效果，甚至会对地下水和地层造成破坏。

5对地源热泵应用和发展的对策建议

5.1 科学评估、适度发展

在应用实施地源热泵项目之前，应对当地的浅层地热情况进行全面系统的调查和资源评估，既要搞清水文地质条件，又要从项目的技术、经济和环境等方面充分调研，综合考虑节能、节水、节地等方面的要求，全面系统评价，设计出最合理的地源热泵方案。

5.2完善标准、加强指导

标准体系是技术发展的基础和保障，地源热泵是一个综合技术性很强的系统工程，尽管目前已有了大量的应用实例，但许多技术与设计仍不成熟，迫切需要制定相关的行业标准和规范，出台相应的实施细则，以指导设计、施工、运行等各个环节，保障地源热泵技术的规范建设和安全运行。

5.3加强监管、严格审批

地源热泵项目是一个系统工程，在实施过程中，通常需要水文地质勘察、市政管理、环保、电力、城建等不同部门的协调配合，为推进地源热泵系统更好地发展，需成立部门领导小组，明确责任主体，统一指导和监管。不仅要对勘察设计、施工安装和运行管理等过程进行监管和控制，还要对项目进行长期的跟踪和监控管理。

健全项目建设审批制度，实行市场准入制度和工程监理制度，加强行业资质管理，加强从业人员技术培训，建立相关产品、设备的认证标准体系，加大对产品、设备性能的检测力度，规范市场行为，确保产品质量。

5.4重视科研，加大推广力度