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现在，武汉越来越多的建筑投入使用，24小时恒温房的概念也被引入。结果，地源热泵突然进入了人们的视野。与普通中央空调相比，地源热泵有哪些优势和发展情况？现在让我们一起来看看边肖。

什么是地源热泵？

图灵地源热泵示意图

地热是一种可再生的自然能源。尽管地热能的应用不如传统能源(煤、石油、天然气、水能和核能)广泛，但由于地壳中有丰富的地热能，尤其是在传统能源日益稀缺的今天，地热能的利用在许多国家受到了相当大的关注。地源热泵中央空调系统是一种利用地表浅层地热资源(通常深度不到400米)作为冷热源进行能量转换的供暖和空调系统。地表浅层地热资源可称为地源，是指通过吸收太阳能和地热能储存在地表土壤、地下水或河流湖泊中的低温热能。地球表面的浅层是一个巨大的太阳能收集器，收集了47%的太阳能，是人类每年使用能量的500多倍。它不受地区或资源的限制。它非常普遍，无处不在。这种储存在地球表面浅层的几乎无限的可再生能源使得地面能源成为一种清洁的可再生能源。

地源热泵中央空调系统利用水和地源(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换，作为水源热泵的冷热源。在冬天，来自地面源的热量被“提取”并提供给室内供暖。这时，地源是“热泵”。在夏季，室内热量被“提取”并释放到地下水、土壤或地表水中，而地面源是“冷源”。地源热泵中央空调系统通过输入少量高品位能量(如电能)，将低温热能转化为高温热能。与锅炉(电、燃料)供暖系统相比，锅炉供暖只能将90%以上的电能或70-90%的燃料能量转换成热能供用户使用，因此地源热泵中央空调系统与电锅炉供暖相比，可节约2/3以上的电能和1/2以上的能源。由于地源热泵中央空调系统的热源温度全年相对稳定，通常为9-16℃，制冷制热系数可达3.5-6.3，比传统的空气源热泵高40%左右，运行成本是普通中央空调的50-60%。

地源热泵中央空调系统的污染物排放量相当于比空气源热泵减少40%以上，比常规电加热减少70%。如果与其他节能措施相结合，减排将更加明显。虽然也使用制冷剂，但与传统空调设备相比，加注量减少了25%。该装置运行无污染，可建在居民区，无燃烧、无排烟、无废弃物，不需要堆放燃料废弃物的场地，也不需要远距离传热。

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中国地源热泵发展简史

夏季地源热泵示意图

地源热泵不是一种新的空调系统。早在20世纪30年代，工程应用就出现在欧洲，主要用于冬季供暖。20世纪70年代，发生了一场能源危机。地源热泵系统的工程应用达到高潮，技术日趋成熟。由于空调技术在我国的应用较晚，地源热泵作为传统空调的一个分支，对大多数人来说是陌生的。

我国地源热泵领域的研究始于20世纪80年代初的天津大学和天津商学院。从那以后，其他几个单位也对地热供暖进行了一系列的理论和实验研究。然而，由于我国能源价格的特殊性和其他因素的影响，地源热泵的应用和推广非常缓慢。自20世纪90年代以来，由于

1998年是我国这一领域的一个里程碑。今年以来，我国几所高校相继建立了地源热泵实验台。其中，重庆建筑工程学院于1998年建成了浅埋垂直管换热器和水平埋管换热器实验装置。1998年，青岛建筑工程学院建成了聚乙烯垂直地源热泵装置。1998年，湖南大学建成了水平埋管地源热泵实验装置。1999年，同济大学建成了一座垂直地源热泵。与此同时，中国也成立了一些专业制造商，开始大规模生产相关产品。这些科研单位和企业相互合作，在地源热泵技术的开发和利用方面取得了很大进展。他们做了大量的实验研究和工程演示，并产生了大量有效的数据。这些宝贵的经验和教训必将大大加快我国地源热泵的发展步伐。

地源热泵的发展趋势

武汉万景国际大厦地图

地源热泵与中央空调连接的采暖/制冷系统是当前的发展趋势。低品位热能综合利用、热能高效利用、简化集成地源热泵系统等。都是当前地源热泵系统技术的前沿课题。根据GSHP近20年的发展趋势，其系统技术的发展大致有以下三个方向:

(1)热能综合利用的趋势。未来，地源热泵系统不仅将用于普通住宅和办公用户的供暖和制冷，还将趋向于综合利用供暖(冷能)和制冷(热能)的废能，如利用供暖的废冷能运行冰箱和自动售货机，利用制冷的废热供应温室栽培、种植和生活热水等。

(2)整合趋势。随着新材料和新工艺的发展，未来的地源热泵系统可能会将热泵转换系统与地散热系统集成在一起，从而提高集热效率和传热效率。

(3)场地建设趋势。随着人们对生活和居住环境要求的不断提高，越来越多的建筑需要常年供暖、制冷、热水和蓄冷的功能。因此，充分利用建筑空间及周边自然环境和自然能源，因地制宜地设计、制造和安装相应的地源热泵系统也是一个发展方向。

中国地源热泵技术的发展优势

别墅地源热泵效果图

1)初期投资成本低。随着改革开放的深入，人民生活水平的不断提高和经济的持续高速增长，人们对舒适生活的追求，使得地源热泵这一全新的技术在中国具有巨大的市场潜力。与此同时，我们还应该注意到，我国的城市建设步伐正在加快，每年在城镇新建住宅建筑2.4亿平方米。然而，在建造新建筑之前采用集中式地源热泵系统的成本要比改造旧建筑的成本低得多(甚至比普通空调系统的成本还要低！)，这是一个“冷”和“冷”供热区，它几乎占全国土地面积的70%和全国总建筑面积的50%，节约了巨大的成本。在美国，由于能源相对便宜(靠近中国)，劳动力成本非常高，一户家庭的安装成本一般在3000美元左右，地源热泵仍具有很强的市场竞争力。然而，由于劳动力成本较低，与西方发达国家相比，中国的基础设施成本较低。基建费用是地源热泵最重要的成本增加部分。这表明，与国外发达国家相比，中国的初始投资相对较少。

2)可以改善城市环境质量。随着人们生活水平的提高，对生活质量的要求越来越高，环保意识越来越强。人们开始意识到高质量的空气是人类健康的保证。目前，居民越来越重视空气污染，城市(包括室内)对人们生活和身体的影响也越来越受到重视。当遇到身体不适时，许多居民开始考虑空气因素的影响。根据《中华人民共和国国家科学技术委员会和美利坚合众国能源部效率和可再生能源技术的发展与利用领域合作协议书》，中国的城市空气质量仍然处于相对严重的污染水平。据统计，在世界上空气污染最严重的10个城市中，中国占7席，这也从一个方面反映出我国城市的空气质量不容乐观。现在是加强空气管理的时候了。目前，中国能源结构中存在一个最不利的因素，即长期以来煤炭占能源生产和消费的70%左右。为了彻底清理环境和减少温室气体排放，中国政府正计划改变以煤为基础的能源结构，以实现可持续发展战略。南充和其他城市正在考虑用电代替煤来解决城市污染问题。地源热泵每千瓦时产生3至4千瓦的热量，是极具竞争力的技术。由于电是地源热泵的唯一动力，因此不会因燃料的分散燃烧而造成空气污染。同时，制造商密封了制剂。在使用过程中不会泄漏或补充，从而减少对臭氧层的破坏。分析和调查表明，地源热泵的应用对减少温室效应起到了积极的作用。显然，这项技术在中国的应用将缓解城市空气污染问题。

3)可以缓解能源短缺问题。进入新世纪，在生产力快速发展的条件下，人们越来越意识到地球的资源和能源越来越稀缺。中国能源短缺是一个不争的事实。同时，中国存在能源利用率低的矛盾。据统计，中国能源总利用率约为30%，仅相当于20世纪90年代发达国家的水平。中国建筑能耗约占总能耗的25%，其中采暖能耗约占一半。能源短缺导致中国的能源价格越来越接近发达国家的水平。我国要想实现国民经济8%-9%的持续年增长率和3%-5%的年增长率，就必须重视节能技术和节能产品的开发和利用，这就决定了我国必须在空调和供暖等主要能耗项目上有所改进。就当地源热泵技术而言，由于热泵仅用于传递热量而不是产生热量，所需热量的70%来自地下，而且在夏季制冷时，从建筑物向地下传热所消耗的电力也很少，因此在中国应用地源热泵节能技术可以在一定程度上缓解中国的能源压力。

4)得到相关国家政策的支持。为了减少我国冬季供暖造成的空气污染，降低我国现有制冷空调的能耗，寻求新的低能耗、无污染的供暖、制冷和空调技术，国家科技部和美国能源部分别代表两国政府签署了地源热泵合作协议，在美国引进和推广先进的地源热泵技术。这将极大地促进地源热泵技术在中国的推广。第八届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议审议通过《中华人民共和国国家科学技术委员会与美利坚合众国能源部地热开发利用的合作协议书》，其中第三十九条将热电联产技术列为国家鼓励的通用技术，这也将促进地源热泵的发展。自《1997年中国环境状况公报》在我国实施以来，建筑的保温性能得到了提高，建筑采暖能耗也有所降低。因此，地源热泵供热方式的年运行成本有