地源熱泵應用淺析

謝曉峰

（山東大眾華泰印務公司，山東濟南250101）

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地源熱泵應用淺析

謝曉峰

（山東大眾華泰印務公司，山東濟南250101）

【摘要】介紹了地源熱泵系統的工作原理、主要類型和優缺點，以實例分析了地源熱泵的投資、運行費用和效益。

【關鍵詞】地源熱泵；運行費用；效益分析

地源熱泵系統是一種利用淺層地熱資源的既可供熱又可制冷的高效節能空調設備。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源，實現由低溫位熱能向高溫位熱能轉移。地能在冬季作為熱泵供熱的熱源，夏季作為制冷的冷源，通常地源熱泵消耗1 kWh的能量，用戶可以得到4 kWh以上的熱量或冷量。

1　地源熱泵系統工作原理

目前，地源熱泵已成功利用地下水、江河湖水、水庫水、海水、城市中水、工業尾水、坑道水等各類水資源以及土壤源作為熱泵的冷熱源。

熱泵實質上是一種熱量提升裝置，工作時它本身消耗很少一部分電能，卻能從環境介質（水、空氣、土壤等）中提取4～7倍于電能的裝置，提升溫度進行利用，這也是熱泵節能的原因。

2　地源熱泵系統主要類型

根據地熱交換系統形式的不同，地源熱泵系統分為地埋管地源熱泵系統、地下水地源熱泵系統和地表水地源熱泵系統。

3　地源熱泵系統主要優缺點

受限制項目　　地埋管地源熱泵　　地下水源熱泵　　地表水源熱泵水資源法規　國家鼓勵。　　受限制，審批嚴格。　　受限制，需審批。地理緯度　　適用我國長江以北地區。　　適用我國長江以北地區。　　要求地表水溫冬季＞7°C，夏季＜30°C。建筑物與地源距離　　不受影響，在建筑物周圍垂直埋管即可。　長期抽水會造成地面沉降，井位密度和井距都有嚴格要求。　　取水距離不宜過遠。壽命及可靠性　　不受影響，地下埋管可使用50年。　　水井的取水量受地下水位的變化影響很大，水井的使用壽命受很多因素的影響。取水量受地表水位的變化影響，輸水管道的使用壽命比土壤源垂直埋管低得多。

1）地源熱泵技術屬可再生能源利用技術，利用了地球表面淺層地熱資源（通常小于400 m深）作為冷、熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

2）地源熱泵屬經濟有效的節能技術，地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%，因此要節能和節省運行費用40%左右。

3）地源熱泵環境效益顯著。地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比相當于減少40%以上，與電供暖相比相當于減少70%以上，如果結合其它節能措施節能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規空調裝置減少25%的充灌量；因此，制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區內，且不用遠距離輸送熱量。

4）地源熱泵一機多用，可供暖、制冷，還可提供生活熱水。一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統；可應用于賓館、商場、辦公樓、學校、住宅等建筑。

5）地源熱泵空調系統維護費用低，在同等條件下，采用地源熱泵系統的建筑物能夠減少維護費用。地源熱泵非常耐用，它的機械運動部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護空調，節省了維護費用，使用戶的投資在5年左右即可收回。

6）地源熱泵應用會受到不同地區、不同用戶以及國家能源政策、燃料價格的影響。一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同，尤其是一次性投資費用，可能會根據項目所在地地質條件的不同而存在大的差異，一般情況下都高于其他形式空調系統。

4　一次性投資及運行費用分析

地源熱泵系統的一次性投資費用需在項目所在地的地下巖土構造與熱物性測試報告做以后進行測算。通常情況下，其比普通空調系統單位面積投資額增加80～120元/m2。

以北京某住宅（10 000 m2）做為樣本，對各種空調系統運行費用進行分析，得出結果如下：

注：1.機組冬季運行129 d，夏季運行90 d；2.采暖熱負荷平均系數為0.726；3.制冷負荷平均系數為0.5；4.冬季每天運行15 h，夏季每天運行12 h；5.電費按0.5元/度計，天然氣費按2.05元/m3計，蒸汽按140元/t計，市政熱力按23元/m2計。

5　各種空調系統綜合比較

注：供暖收費標準按照當地市政府價格計取。

以上為地源熱泵系統目前應用情況的概述。通過綜合分析，可以看出淺層地熱資源作為一種可再生能源，同時具有無污染的巨大優勢。如果能夠解決好地下水的循環回補問題，未來必將有廣闊的發展空間。

（責任編輯遲明春）

作者簡介：謝曉峰（1979—），男，工程師

收稿日期：2015-07-22

【中圖分類號】TU833

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2016）-01-0030-02