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中國地源熱泵行業發展與分析報告

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瀏覽：- 發布日期：2017-07-27 16:10:28【大中小】

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雖然地源熱泵的研究始于1912年，但直到20世紀70年代初的世界一次能源危機才開始關注。此后，來自世界各地的科學家從未停止學習和討論。這些研究工作涉及一系列地源熱泵組件，地下熱交換器類型，土壤性質和系統運行壽命周期，成本分析等。由于其穩定的能源效率和優異的工作性能，在日本，北美和中國，斯堪的納維亞等國家已被廣泛使用。在美國，截至2001年4月已經安裝了4000多萬個地源熱泵，年均增長10％;同時已有多家生產地源熱泵和制冷系統的著名企業，如：水霧，地熱DX，氙氣等。在北歐國家，地源熱泵主要用于室內地板輻射采暖，并提供家用熱水，特別是在瑞士，在家用加熱裝置中，地源熱泵的比例非常大。中國在這一領域的研究剛剛開始，直到20世紀80年代末，只有幾個單位進行了這項工作。但國際環境和地源熱泵本身的影響本身具有節能環保的優勢，技術已經得到了人們的越來越多的關注，近年來研究也越來越活躍，取得了突破性進展。

地源熱泵的特點及基本形式

地源熱泵技術是利用淺層地熱資源可以加熱和可以冷卻穩定的節能空調技術。熱泵的理論基礎來自卡諾循環，它像冷水機一樣在相反的循環中運行。由于年度氣溫波動，東南涼涼所以可以在冬季作為熱泵熱源和夏季空調冷源，即冬季從土壤中收集熱量，增加室內供暖后的溫度加熱;夏天從土壤冷卻，室內多余的熱量去除地面去。地源熱泵主要有以下幾種形式：

（1）地下水熱泵：用于開放式系統。該系統占地面積小，非常經濟。要求水源穩定，保證裝置正常運行，溫度范圍為7-21℃，需鉆孔，以維持地下水位需要注意補給，以免破壞水資源。

（2）江湖水源熱泵：開或閉系統。系統投資小，水系能耗低，可靠性高，運行成本低，但線圈容易被破壞，單位效率不穩定。

（3）土壤熱泵：封閉系統。立管系統占地面積小，水系耗電少，但成本較高;水平管道安裝成本低，但面積大，供水系統功耗大。

2地源熱泵在傳統空調的特點

2.1在技術方面

（1）傳統的空調系統，無論是水還是風冷，由于其換熱器必須放置在暴露的空氣中，會對建筑造型造成不良影響，破壞建筑外觀;埋在地下，遠離主樓的加熱器不會對其形狀產生影響。

（2）風冷換熱器和水冷換熱器的熱交換環境是大氣，不可避免地受環境條件的變化的影響，會大大降低傳熱效率;和地源熱泵換熱器和地熱用，傳熱物體低于地層1m，初始溫度約等于年平均氣溫，基本不受外界環境的影響。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調運行效率提高了40％?60％。

（3）普通空調對環境的影響非常嚴重，不僅對臭氧層造成嚴重破壞，而且產生難以忍受的噪音，而且由于夏季的熱量將排放到大氣中，冬季吸熱氣氛離開大氣，住宅環境更加苛刻;和地源熱泵可以利用地球的蓄熱能力，冬季過多的夏季進入地球的熱量，夏季冬季寒冷可用于實現冬季和夏季室內供暖和制冷。同時該裝置的運行幾乎沒有排放和浪費，所以不僅對大氣沒有影響，而且使地球不至于過冷或過熱。

2.2經濟方面

（1）影響地源熱泵使用的因素，如國家能源政策，環境政策，電力和燃料價格，施工環境，用戶和氣候條件。根據中國目前的情況，由于運營成本造成的這些因素進一步研究，難以得出準確的結論，但可以借鑒美國等發達國家的經驗，世界環保組織報告空調的未來據了解，地源熱泵的設計和安裝可以節省加熱和制冷空調一體化運行成本的30％至40％以上。

（2）由于技術優勢，可以節省運營成本40％?60％。

（3）地源熱泵系統也可以設置加熱，空調和冷卻，提供熱水一體。 - 熱泵系統可以代替原來的三組加熱系統，加熱空調和三套設備或系統的熱水供熱，這也增加了經濟性。可以得出結論，地面熱泵系統比普通空調系統復雜得多，因為室外部件比較復雜，但是普通空調的運行成本遠高于地源熱泵系統的運行成本。初期投資回收。

普通空調使用壽命一般在15年左右，地源熱泵地下換熱器由于采用高強度惰性材料，埋地壽命至少在50年以上。因此，從使用壽命和運行成本考慮，地源熱泵系統高于普通空調系統。

中國長江流域及周邊地區有幾個省市，是中國經濟快速發展的區域，面積18萬平方公里，人口5.5億，國家生產總值占全國約48％，人口密集，經濟，文化發達地區。根據中國的建筑氣候，該地區屬于“炎熱的夏季和寒冷的冬季”地區。也就是說，夏季氣候I：q熱，比較熱月份平均氣溫25?30℃和28?30℃多數，多數地方35℃以上熱天氣可達半個月至一個月，比世界同樣緯度其他區域高于2℃，除了比較熱區域以外的沙漠地區，地球的緯度范圍，相對濕度通常高達80％;冬天濕冷，比較冷月平均氣溫2?7℃，比較多在2?5℃之間，是冬季同緯度地球比較冷的部位。長江中下游和北側每日比較低氣溫5℃以下兩個月甚至3個月，相對濕度仍然很高，為73％?83％。所以冷卻和加熱區域大致相同，冷熱負荷基本相同，適合區域推廣地源熱泵技術，從而充分發揮地下儲能的作用。

長江流域及周邊地區人口集中，能源消耗大，污染嚴重等問題。而且該地區能源資源相對稀缺，能源供應形勢嚴峻。因此，從節能，提高能源結構和保護環境考慮這些問題，還應促進熱泵這種節能技術。

3展望與建議

（1）長江及周邊地區環境資源豐富，氣候條件冷熱，需要更多的暖氣空調裝置。所以在地源熱泵技術領域具有廣泛的推廣應用前景。加快研究，大力發展熱泵節能技術，促進合理利用自然資源，實現中國可持續發展戰略。

（2）地熱泵廣泛應用的主要原因是土壤源熱泵開發核心技術的研究和理解有限。據國際比較新研究顯示，其核心技術問題是埋地換熱器的傳熱，土壤源熱泵系統的模擬和比較佳匹配參數的研究。另一個主要原因是地源熱泵本身存在的缺點：地下熱交換器受土壤性質的影響較大;連續運行，熱泵冷凝溫度或蒸發溫度受土壤溫度波動的變化影響;土壤導熱性好，使埋地換熱器面積更大。因此，國家有關部門要加強熱泵研究的核心技術，可以提供一系列經濟激勵，鼓勵用戶使用地源熱泵系統。

（3）研究地熱熱泵需要解決的幾個問題：埋地線圈數學模型理論研究和土壤熱場理論研究不夠深入，仍處于實驗階段;涉及鉆井困難，系統投入相對較大。因此，在熱泵技術的開發應用中，應通過熱泵生產和技術改進降低成本，使熱泵技術的優勢更突出。

（4）中國地源熱泵的技術資料很少，在這方面的設計，生產，安裝，維護方面也缺乏廠家的生產，相關設備的生產也很少。因此，有必要增加技術資金投入和相關技術人員的培訓。同時世界熱泵技術更發達國家要學習，但在學習過程中應該注意的是：中國的氣候條件和那些國家的氣候條件是不同的，所以我們不能復制國外的技術成果，而應該注意吸收國外積極和消極的經驗，布局合理，發展平穩，在相對成熟的地區進行測試等。

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