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【摘 要】文章简单介绍了地源热泵技术的概念和原理，以及这种技术目前在国内外的应用情况，详细分析了地源热泵技术对建筑节能的重要意义。
【关键词】地源热泵技术；建筑节能；环境保护
1地源热泵技术的概念和原理
在地下一定深度处（因各地区地形、地质、负荷等条件的不同深度差别较大），土壤和地下水的温度会一年四季保持在25℃左右。简而言之，地源热泵技术就是通过把建筑物供暖和制冷的管道系统填埋在这个深度处，利用热泵原理，实现低位热能与高位热能相互转移，从而完成热交换。地源热泵技术是一种新型高效的节能环保空调系统，它充分利用了地下浅层的地热资源[1]。在夏季，地源热泵系统可以把室内的热量带回到地下的土壤中去（系统简图如图1所示）。在冬天，地源热泵系统又可以把地下土壤中的热量取出来给建筑的室内供暖（系统简图如图2所示）；这样就可以常年保证室内温度的舒适性。
地源热泵空调系统主要由三部分组成：地能换热系统、热泵机组系统、室内空调系统。而热泵机组通常包括两种形式：水和空气型机组、水和水型机组。这样3个系统就可以通过空气或水这两种介质进行传递热量，在这里需要说明的是，地能换热系统的换热介质是水，而室内空调系统的换热介质选择水和空气都可以。
2当前地源热泵技术在国内外的发展和应用情况
2.1地源热泵技术在国外的发展和应用情况
20世纪初，瑞士的科学家首先提出了“地源热泵”这一概念，因其具有高效、节能、环保等优点，迅速在欧美等发达国家得到广泛的关注与研究。
在美国，地源热泵技术主要被应用于住宅和比较小型的商业建筑，前美国总统小布什就在自己德州的别墅里安装了这样的空调系统。在政府的大力支持和推广下，美国的地源热泵空调系统已经占国家整体空调系统的45%左右。欧洲国家（如德国、丹麦、奥地利等）经过40年的研究与发展，地源热泵技术已经相当先进和成熟，应用的场所更加广泛，除了住宅建筑外，很多公共场所（如地铁站、飞机场等）也都应用了该系统。
加拿大是地源热泵市场增长最快的国家，这主要得益于政府大力的财政支持。
日本在20世纪80年代开始大力推广地源热泵技术，还改进了设计，使之能够充分利用生活及工业废水。
图1夏季供冷原理图 图2冬季供暖原理图
2.2地源热泵技术在我国的发展和应用情况
我国对地源热泵的研究与引进始于20世纪80年代。经过近30年的发展，目前，我国地源热泵总的施工面积已经处于世界前列，其中以北京和沈阳最为突出。到2008年底，北京市的地源热泵施工面积达到约900万m2，而作为我国地源热泵试点城市的沈阳，截止到2008年，已完成了接近7000万m2的地源热泵建筑面积。根据最新的资料显示，目前我国应用到地源热泵技术的建筑应用面积已经超过1.5亿m2，仅次于美国，全球排名第二。预计在未来5年内，我国的地源热泵建筑面积将突破3亿m2，地源热泵技术在我国建筑市场的应用前景很广阔。
但是，根据我国节能委员会的统计数据显示，“十一五”期间，我国每年新增建筑面积约20亿m2，应用了地源热泵技术的建筑面积还占不到其中的5%，这种现象引起我们的思考。
3地源热泵技术对建筑节能的重要意义
建筑节能，通常指的是从建筑的规划、设计、建设到使用这一系列过程中，采用新型的节能材料、工艺及技术，提高了建筑的保温隔热性，使建筑用能系统达到最优化设计，充分利用可再生能源，减少建筑能耗，认真执行节能标准等。从建筑节能的含义中我们可以看出建筑节能是一个系统工程，需要多种新型节能技术的有机结合，而目前地源热泵作为一种成熟、先进、优势明显的技术，能在多个方面保证建筑物达到节能的要求，可在新建建筑中大力推广。
3.1地源热泵技术是我国建筑节能发展的有力保障
通过权威部门的实地调查，我国有超过90%的既有建筑没有达到国家的节能标准，即使是正在建设的住宅和商业建筑，也有将近80%的建筑不能够达标。如果按照单位建筑面积能耗计算，发达国家的建筑仅是我国建筑能耗的35%～50%，过高的建筑能耗已经给我国造成了严重的能源浪费和环境污染，与我国“建设可持续发展经济”的目标背离。
在我国北部地区，长期以来都是以煤作为冬季供暖的主要能源，这也是导致现在“雾霾”天气的重要原因。从目前情况来看，太阳能、风能等清洁能源在建筑中的利用面较窄，而地源热泵技术则不同，我国大部分地区的建筑对冷热量都有需求；此外，我国的浅层地热资源丰富，为大力发展地源热泵技术提供了良好的基础。可见地源热泵技术是我国建筑节能发展的有力保障，是我国建筑节能的发展方向。
3.2地源热泵技术具有良好的经济性
地源热泵空调系统不仅可以给建筑物供热和制冷，还可以提供生活热水，能够达到一机多用的目的，这样的一套系统可以代替之前的供暖锅炉和制冷机两套系统，而且系统结构紧凑，可大大节约建筑空间和系统维护成本。除此之外，地源热泵空调系统提高了能源的利用率，比传统空调系统的运行效率要高50%左右，而且由于地源的温度恒定，机组的运行会更加稳定可靠。地源热泵系统这些高效、节能、可靠的特点使其相对于传统空调体系更具经济性。但不可否认的是，由于各地区地形、地质条件、能源结构的差别，地源热泵系统的前期投入比较大，根据国外的相关资料统计，使用5年左右才能收回增加的初投资成本，在之后的服务周期内，地源热泵系统的运行费用将大大低于传统空调系统。
3.3地源热泵技术是环保急先锋
我国历届政府始终没有放松对环境保护的投资力度，据保守估计，2003年～2013年期间，在治理环境污染上的花费共计近4万亿人民币，但令我们困惑的是，环境问题依然没得到有效的解决，究其原因，在于这10年间我国经济飞速增长，各行各业对石油、煤炭的消耗量惊人，这自然导致废气、废渣的大量产生。
绿色环保是建筑节能的一项重要指标，这就要求我们在新建的建筑中积极采用新技术和新工艺，而地源热泵技术以其“零污染”的特点成为建筑行业的环保急先锋，是“绿色工程”的典型代表。地源热泵系统不仅省去了燃煤、燃气以及燃油等锅炉系统，而且实现了废气、废水、废渣以及烟尘的“零排放”，环境效益十分显著。地源热泵作为一种可再生的能源技术，完全符合可持续发展的理念，它的推广和应用必将促进我国未来能源结构的优化，对我国的能源安全也有深远影响。
4结语
地源热泵技术以其独有的优势在欧美等国得到了较为广泛的应用，然而我国对地源热泵的应用比例依旧很小，很大程度上是因为地源热泵技术存在一些缺陷，例如：初期投资较大，如土方的开挖、地下各种管路的埋设等，很多开发商不愿把过多资金投入其中；地源热泵系统安装较为复杂，再加上我国在这方面的设计和施工人员不是很多，导致供需市场不平衡。地源热泵技术的推广离不开政府的鼓励和支持，各级政府部门应加大这方面的资金补助力度，积极建立相关人才的培训机构，宣传这种技术的优越性，使广大消费者愿意选择采用该技术的建筑产品，只有各部门通力合作，才能为地源热泵技术开拓更加广阔的市场。
参考文献：
[1]孙东良.浅谈地源热泵技术的应用[J].山西建筑，2009，25（9）：23-24.
[2]刘思海，赵丽影.土壤源热泵技术的应用现状和展望[J].山西建筑，2009，12（6）：5-6.
[3]柳晓雷，王德林，方兆红.竖直埋管地热换热器的传热模型与计算[J].建筑热能通风空调，2010，10（2）：1-3.
论文作者:顾金钟1,郑立刚2
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第15期
论文发表时间:2016/8/20
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