（温州市现代服务业投资集团有限公司 浙江 温州 325000）
【摘 要】在当前世界范围内力求实现低碳经济和节能的大趋势下，地源热泵技术以其节能、环保、高效等特点引起了世界各国的关注，该技术已成为一种广泛采用的空调、供暖和热水供应技术。本文介绍了土壤源地源热泵技术在温州地区的推广应用情况，根据实际情况就初期投资、能源、环境保护和国家政策的影响等方面分析了这项技术在温州的发展优势、应用前景及推广价值。
【关键词】地源热泵；工程实例；节能环保；应用前景
【中图分类号】TU833 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）16-0220-03
1.前言
地源热泵是一种利用地下浅层资源（也称地能，包括地下水、土壤岩石或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统，主要由三部分组成：室外地能换热系统、地源热泵机房和室内空调末端系统。在冬季，通过热泵把大地中的热量经过冷媒水的交换提升温度后，对建筑供热，同时使大地中的温度降低，蓄存冷量，供夏季使用；在夏季，通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。地源热泵一年四季均能可靠的提供高品质的冷暖空气，为我们营造一个非常舒适的室内环境。
我国人口众多，人均占有资源相对贫乏，能源资源不足是我国目前面临的一个严重问题。据相关资料统计，我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气占1.2%，我国人口约占世界人口的20%，人均能源占有量不到世界水平的一半。而环境污染则是我国面临的另一大问题，其中CO2、SO2、烟尘排放量约占总排放量的70~80%。除此之外，城市热岛效应也日益严重。能源和环保问题已经成为制约我国经济增长、实现2020年国民经济发展战略目标的瓶颈因素。国家非常重视能源安全战略，重点支持相关领域中应用可再生能源的示范工程、技术集成及标准制定，有关专家指出，在节能、环保的社会需求日益强烈的情况下，我国大部分地区以高效节能地源热泵取代传统供热、制冷方式的时机已经成熟，它有望成为我国能源利用的最优方式之一。
2.工程实例分析
2.1 温州的自然地理及地质条件
温州市位于浙江东南部，全境介于北纬27°03′~28°36′、东经119°37′~121°18′之间。境内地势是由西南向东北呈现梯形倾斜，东部滨海平原地区地势平坦，人工河道纵横交错。本区属中亚热带季风气候，年降水量在1113~2494毫米之间，各地平均年降雨量约1800毫米，全年日照数在1442~2264小时之间。本区域土地的地质环境条件良好，浅层堆积有厚20~80米的软土层，为海相沉积，浅部的软土层、卵砂石、中细砂、粉砂中储有丰富的浅层地热能，而深部则蕴藏有较丰富的低温地热资源深层地热能。优越的浅层地质条件，为浅层地热能的开发奠定了基础，地源热泵技术还有很大的推广应用空间。浅层地热能隶属可再生能源范畴，符合绿色建筑、低碳生态城市评定标准。
2.2 工程概况
温州现代农贸城一期工程位于温州市三溪片区瓯海中心西单元，总用地62.906亩，包括一幢四层的农贸批发交易市场和十八层的商务酒店，市场建筑占地面积12815平方米，酒店建筑占地面积1688平方米，总建筑面积8.7万平方米。酒店的使用功能包括客房、餐饮、办公等。
2.3 技术方案
本工程酒店采用垂直埋管式的地源热泵系统来提供该建筑的冬季供暖、夏季制冷以及全年生活热水，其中生活热水由地源热泵系统加热后，通过生活热水循环泵直接供给用户。地下埋管采用双U型PE管PE100-De25，设置地下换热器数量为215个，地下换热器沿绿地均匀布置，孔径160mm，孔间距为4.5m，孔深82m，地下埋管长度为82m,有效管深为80m。选择2台全热回收型地源热泵机组，该机组在供冷的同时，可以通过吸收空调系统中的废热来制取生活热水，空调侧循环水泵、地源侧循环水泵以及机房热水循环水泵各选三台。
地源热泵系统主要是地埋管与土壤进行热量交换，地埋管的施工是整个地源热泵工程中的关键。室外地埋管换热系统是先钻换热孔，再在换热孔内安装高密度聚乙烯管（HDPE管）。通过HDPE管内的液体不断循环，实现地层与换热液、换热液与机组、机组与房间内空气之间的热交换。
2.4 能效分析
地源热泵机组总制冷量为702kW，输入功率124.2KW；总制热量 905kW，输入功率226.6KW；空调循环水泵功率为30KW，机房热水循环水泵功率为8KW，地源侧循环水泵功率为30KW。夏季综合能效比为3.57，冬季综合能效比为3.24，地源热泵系统全年累计冷负荷
为909792KWh,全年累计热负荷为781920KWh，系统的采暖能耗为81.78吨标准煤，燃煤锅炉房的采暖能耗为141.4吨标准煤，地源热泵系统夏季制冷的能耗为78.36吨标准煤，常规电制冷冷水系统的能耗为121.63吨标准煤，整个项目的节能量为102.89吨标准煤。
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通过该项目的实施可实现节约标煤 102.89吨/年，减少 CO2 排量266.44吨/年，减少 SO2排量2.16吨/年，减少氮氧化物排量5.18 吨/年，减少烟尘排量1.08吨/年。
3.地源热泵技术的发展
1912年，地源热泵产生于瑞士，至今已有百年历史，据美国10年来的统计资料，地源热泵的运行费用（采暖）比耗电空调节约35%～50%，比燃油、燃煤锅炉运行费用节约40%～60%。因此，近十几年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为未来最有效的制冷、制热空调技术。
在各地政府的大力支持下，地源热泵技术已在许多具体工程项目中得以应用。迄今为止，我国已在北京、山东、河南、辽宁、河北、江苏、浙江、湖北、湖南、上海、西藏等地相继建成了地源热泵工程。地源热泵在我国长江黄河流域、东北、西北、华北等广大对冷热都有需求的地区，具有较高的适用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、气进行采暖供冷的地区可以说是最佳选择。
4.地源热泵技术的优势及应用前景
4.1 维护费用低
在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在三～五年左右即可收回。
4.2 受到国家相关政策的支持
为了减少我国由于冬季采暖所造成的大气污染, 减低国内现有制冷空调的能源消耗,寻求新的低能耗、无污染的供暖制冷空调技术, 国家科技部与美国能源部分别代表两国政府签署了中美两国政府地源热泵合作协议, 引进和推广美国先进的地源热泵技术。这对地源热泵技术在中国的推广起到巨大的推动作用。
《中华人民共和国节约能源法》, 其中第三十九条将热电冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术, 这也将促进地源热泵事业的发展。自从我国实施《民用建筑节能设计标准》后, 提高了建筑隔热保温性能, 降低了建筑采暖能耗, 结果是大幅度降低了地源热泵采暖方式的年运行费用, 增加了地源热泵与集中供热采暖方式的竞争能力。
4.3 节能环保
我国能源短缺是一个不争的事实, 与此同时, 我国又存在能源利用率低的矛盾。据统计, 我国总的能源利用率约为30 %, 这仅相当于发达国家50 年代的水平。通常地源热泵中央空调系统消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量，比空气源热泵节能30%，比燃油锅炉采暖节能50%，比电采暖节能70%。地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。
地源热泵环境效益显著，地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地。
4.4 应用前景
我国地源热泵经过几十年的发展已经具有很大的市场，生产地源热泵的厂家有一百多家，国外先进地源热泵技术也逐渐向国内引进，无论是在规模上还是在质量上，都在逐渐接近世界先进水平行列。同时，国内已有多家学术机构建立起土壤源热泵实验台，主要开展对地下换热器和地面热泵设备长期联合运行的研究。
地源热泵系统的能量来源于地下能源，它不向外界排放废气、废水、废渣，是一种高效节能系统，完全符合我国能源和经济可持续发展的方向。同时，作为可再生清洁能源，地热能已纳入“十二五”能源规划。国家初步计划在未来5年，完成地源热泵供暖(制冷)面积3.5亿平方米，按每平米200~300元的投资强度，总投资金额可达700~1050亿元。
我国城乡现有建筑总面积为500多亿平方米，城镇居住建筑面积约为105亿平方米，其中能达到建筑节能标准的仅占5%；同时，我国每年新增房屋建筑面积约20亿平方米，预计到2020年底，中国新增的房屋面积将近300亿平方米，建筑节能任务艰巨。地源热泵技术作为一种受国家政策支持的新型节能环保空调采暖技术将得到快速发展，从而推动地源热泵市场的快速发展，中国地源热泵市场前景看好。
5.总结
随着经济的发展和人们生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而燃油、燃气锅炉则运行费用很高。地源热泵就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。温州现代农贸城一期工程项目充分体现了“节能”、“资源综合利用”的理念。通过本节能示范项目的节能、环保效应的影响，将为温州市及全国的建筑节能技术的推广起到良好的示范作用，为与温州市具有类似自然条件的广大地区的浅层地热能的利用起到示范和带动作用，有利于推动我市循环经济和可持续发展战略的进程，为创建节约型社会做出贡献。由于地源热泵本身的优越性，以及人们环保、节能意识的日益增强，地源热泵在我国必将有着广阔的发展前景。
参考文献
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论文作者:张浙火
论文发表刊物:《建筑知识》2017年16期
论文发表时间:2017/7/19
标签：源热泵论文; 节能论文; 技术论文; 能源论文; 我国论文; 采暖论文; 空调论文; 《建筑知识》2017年16期论文;