我國淺層地溫能與其他能源在供熱制冷方面的比較分析

關 鋅

(中國地質大學(武漢)經濟管理學院，湖北 武漢 430074)

1 國內外淺層地溫能應用情況概述

1.1 國外地源熱泵技術開發利用現狀

1.1.1 歐洲

歐洲地源熱泵市場發展迅速。瑞典是歐洲最大的地源熱泵市場，其地源熱泵銷售量每年保持強勁增長。其他歐洲國家，如，德國、法國、芬蘭、瑞士、奧地利和挪威等國家，地源熱泵應用也開始增加。例如，2006年奧地利的熱泵市場增長了45%，最熱門的是地源熱泵(占71%)。在德國，地源熱泵也占有舉足輕重的地位。根據歐洲住宅市場應用的研究數據，2008年歐洲的機組銷售量為190000臺左右。

隨著地源熱泵市場蓬勃發展，一些政策也先后出臺，歐盟各國通過了新的節能和氣候保護目標，計劃到2020年將溫室氣體排放量(不只是建筑物)在1990年的基礎上減少20%。據分析，到2020年，如果地源熱泵能占到建筑供熱的20%、30%或100%，地源熱泵對該目標的潛在貢獻率將分別達到5%、7.1%或20%。

1.1.2 美國

目前，美國至少有16家地源熱泵制造商服務于民用和商用市場。據美國能源部(DOE)能源信息署(EIA)的調查顯示，2007年地源熱泵機組的銷售量約為50000臺，其中63%為民用，37%為商用。

1.1.3 加拿大

加拿大地源熱泵市場正在急劇增長，其主要原因是加拿大聯邦政府的撥款支持，以及各省政府有針對性的補貼和公共服務部門對住宅改造的激勵。補貼程序由專門機構(如David Suzuki基金會)獨立研究發布。2004年加拿大的地源熱泵裝機機組為35000臺，2005年為37000臺。

1.1.4 亞洲

近年來，亞洲的地源熱泵需求也在迅速擴大，特別是中國和韓國。2005～2007年，韓國的地源熱泵機組銷售量增加了5.5倍。截至2007年底，中國地源熱泵服務的建筑面積超過3000萬m3。政府的扶持政策是中國和韓國地源熱泵市場高速增長的根本原因。

1.2 我國地源熱泵技術現狀及發展趨勢

在我國對地源熱泵技術的研究起始于20世紀80年代，近年來開始大量應用于工程實踐，自1996年至今在北京、山東、河南、遼寧、河北、江蘇、浙江、湖北、上海、西藏等地相繼建成了地源熱泵工程，應用范圍基本覆蓋了我國所有省份。僅以北京為例，2000年北京市利用淺層地能的面積僅為17萬m2，2005年初達到500萬m2，到2008年中旬，北京地區淺層地溫資源開發利用項目數量為548項，服務面積近1225萬m2；水源熱泵項目445項，服務面積約883萬m2，占72%；地源熱泵項目103項，服務面積約343萬m2，占28%。

2 與其他供熱制冷方式的比較

2.1 建設費用

根據現有實際工程測算，如采用地下水式地源熱泵系統，系統初投資約為250～420元/m2，其中冷熱源部分投資約為150～220元/m2；如采取土壤源地源熱泵系統初投資約為300～480元/m2，其中冷熱源部分投資約為200～270元/m2。若和目前常規單一供暖方式相比燃煤鍋爐房供暖系統投資約150～200元/m2，燃氣分散鍋爐房供暖系統投資約100～150元/m2，熱電聯產集中供熱系統投資約200元/m2(包括增容費)。從以上對比可見，地源熱泵系統的建設費用高于其他方式。

2.2 運行費用

采用地源熱泵系統作為樓宇空調系統，其運行費用可大大降低。用地源熱泵系統供暖時，根據不同的地域、氣候、資源、環境，其運行費用可比傳統中央空調系統降低25%～50%， 如北京市11個不同類型建筑地源熱泵項目2003～2004年冬季運行費用調查結果表明，7項工程低于燃煤集中供熱的采暖價格(18.5元/m2)，所有被調查項目均低于燃油、燃氣和電鍋爐供暖價格；用地源熱泵系統制冷時，其運行費用可比傳統中央空調系統降低15%～30%。

2.3 環保性

相對于燃煤鍋爐供熱系統，地源熱泵空調系統能大量減少污染物排放量，使冬季的城市空氣更清新。以每100萬m2建筑采用埋管式地源熱泵空調系統為例，每年可節約標準煤1.19萬t，減少煙氣排放量1.3億m3。

2.4 節能性

消耗1kg標準煤的不同空調系統形式獲取的熱量及冷量見下圖1，可以清楚看出同樣消耗1kg的標準煤通過埋管式地源熱泵空調系統所獲得的熱量和冷量明顯高于其他空調系統，節能優勢明顯。

圖1 消耗1kg標煤不同空調系統獲取的熱量及冷量

2.5 能效比

能效比，即制冷量或制熱量和輸入功率的比值，也就是輸入1kW的功率可以獲得的冷量或熱量。

從表1中可以清楚地看出，同樣輸入1kW的功率，埋管式地源熱泵空調系統獲得的冷量、熱量明顯的大于其他的制冷或供熱方式，由此可知達到同等制冷、供熱的標準，埋管式地源熱泵空調系統消耗的能源明顯低于其他方式。

表1 輸入1 kW功率可獲得的熱能效比及制冷能效比

3 結論

總體看來，我國淺層地溫能的開發利用近幾年發展迅速，特別是供暖制冷應用日漸受到重視，并且利用面積增長迅速。從以上的幾個方面綜合比較，淺層地溫能在供暖制冷方面具有高效率，低能耗，輕污染的特點，具有良好的經濟和社會效益。因此，在利用清潔無污染的新能源進行供熱制冷時，淺層地溫能具有較大優勢。

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[2] 陳墨香，汪集旸，鄧孝. 中國地熱資源：形成特點和潛力評估[M].北京：科學出版社，1994.

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