关于地源热泵技术的开题报告（五篇）

第一篇：关于地源热泵技术的开题报告

一、选题的依据及意义：

1.依据：

进入90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用热水供应装置，热水供应装置已成为现代学校居住必备。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，热泵供热技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进了地源热泵供热机组的快速发展。

随着生产和科技的不断发展,人类对地源热泵供热技术也进行了一系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的地源热泵供热产品和技术,现在利用成熟的电子技术来进行综合的控制，并和太阳能结合更注意能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。

2.意义：

地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性,，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源,可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时,它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效地利用能源的方式。通常根据热泵的热源(heat source)和热汇(heat sink)(冷源)的不同，主要分成三类：

空气源热泵系统(air-source heat pump)ashp

水源热泵系统(water-source heat pump)wshp

地源热泵系统(ground-source heat pump)gshp

平时还有人把热泵系统按照一次和二次介质的不同，分别叫做：

空气---水热泵系统

水---空气热泵系统

水---水热泵系统

空气---空气热泵系统

这些都是把热源、热汇以及空调系统的传递介质也包括进来分类形成的。

为了和国际标准接轨，我们还是应该依照国际惯例来命名。在1997年由美国的ashrae(美国采暖、制冷与空调工程师学会)统一了标准术语，无论是wshp、gshp都叫做gshp--地源热泵系统。

另外，为了让我们在学习和讨论中更方便，介绍一些地源热泵室外能量交换系统的概念：

土壤埋管系统----土壤换热器(水平埋管、竖直埋管)

地下水系统

地表水系统

这些都是地源热泵的热源或热汇形式。(具体参见下图)

图.1.1土壤换热器(水平埋管)图

图.1.2土壤换热器(竖直埋管)图

图.1.3 地表水系统图

图.1.4 地下水系统图

二、国内外研究现状及发展趋势

1.地源热泵的发展历史

地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。这项技术最先开始于19XX年，瑞士zoelly提出了“地热源热泵”的概念。1946年美国开始对地源热泵进行系统研究，在俄勒冈州建成第一个地源热泵系统，运行很成功，由此掀起了地源热泵系统在美国的商用高潮。1985年美国安装地源热泵14000台，1997年则安装了45000台，目前已安装了400000台以上的地源热泵，并且以每年10%的速度递长。1998年美国商用建筑的地源热泵空调系统已经占到空调保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在欧洲国家里更多的是利用浅层地热资源，来供热或者取暖。上个世纪70年代以来,随着能源和环境问题的逐渐变得严重,在各个方面节能也被更多的考虑，以可再生的地热源为能源的地源热泵又引起了人们的重视。尤其是近年来,随着能源和环境问题的日益突出,地源热泵的研究和应用发展迅速,国内外的很多高校和研究机构相继开展了理论和实际应用方面的研究。随着研究的深入，我们的地源热泵研究工作者在全国范围内举行了各种交流探讨会。中国制冷学会第二专业委员会主办了“全国余热制冷与热泵技术学术会议”;1988年中科院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”;中国能源研究会地热专业委员会于1994年9月6日至8日在北京召开了第四次全国地热能开发利用研讨会;从90年代开始，每届全国暖通制冷学术年会上都有“热泵应用”的专题;xx年6月19～23日，中美地源热泵技术交流会在北京召开，会议介绍了地源热泵技术，国外的应用状况和在中国的推广;山东建筑工程学院地源热泵研究所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合发起并承办“国际地源热泵新技术报告会”于xx年3月17日在山东建筑工程学院举行，加强了国内外地源热泵先进技术的交流。

尽管水平布置通常是浅层埋管，初投资一般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，故一般采用垂直埋管布置方式。

3.1 水平埋管

水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式，由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场，换热效率好于单层，而且占地面积较少，因此应用多层管的较多。(单层管最佳深度1.2～2.0m，双层管1.6～2.4m)

近年来国外又新开发了两种水平埋管形式，一种是扁平曲线状管，另一种是螺旋状管。它们的优点是使地沟长度缩短，而可埋设的管子长度增加。

3.2 垂直埋管

根据埋管形式的不同，一般有单u 形管，双u 形管，套管式管，小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管，立式柱状管、蜘蛛状管等形式;按埋设深度不同分为浅埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。

1)u 形管型：是在钻孔的管井内安装u 形管，一般管井直径为100～150mm，井深10~200m，u 形管径一般在φ50mm 以下

2)套管式换热器：的外管直径一般为100～200mm，内管为φ15～φ25mm。其换热效率较u 形管提高16.7%。

第二篇：关于地源热泵技术的毕业论文开题报告

一、选题的依据及意义：1．依据：

进入90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用热水供应装置，热水供应装置已成为现代学校居住必备。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，热泵供热技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进了地源热泵供热机组的快速发展。

随着生产和科技的不断发展,人类对地源热泵供热技术也进行了一系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的地源热泵供热产品和技术,现在利用成熟的电子技术来进行综合的控制，并和太阳能结合更注意能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。

2．意义：

地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性,，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源,可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时,它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效地利用能源的方式。通常根据热泵的热源（heat source）和热汇（heat sink）（冷源）的不同，主要分成三类：

空气源热泵系统(air-source heat pump)ashp

水源热泵系统(water-source heat pump)wshp

地源热泵系统(ground-source heat pump)gshp

平时还有人把热泵系统按照一次和二次介质的不同，分别叫做：

空气---水热泵系统

水---空气热泵系统

水---水热泵系统

空气---空气热泵系统

这些都是把热源、热汇以及空调系统的传递介质也包括进来分类形成的。

为了和国际标准接轨，我们还是应该依照国际惯例来命名。在1997年由美国的ashrae（美国采暖、制冷与空调工程师学会）统一了标准术语，无论是wshp、gshp都叫做gshp--地源热泵系统。

另外，为了让我们在学习和讨论中更方便，介绍一些地源热泵室外能量交换系统的概念：

土壤埋管系统----土壤换热器（水平埋管、竖直埋管）

地下水系统

地表水系统

这些都是地源热泵的热源或热汇形式。（具体参见下图）

图.1.1土壤换热器（水平埋管）图

图.1.2土壤换热器（竖直埋管）图

图.1.3 地表水系统图

图.1.4 地下水系统图

二、国内外研究现状及发展趋势

1.地源热泵的发展历史

地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。这项技术最先开始于1912年，瑞士zoelly提出了“地热源热泵”的概念。1946年美国开始对地源热泵进行系统研究，在俄勒冈州建成第一个地源热泵系统，运行很成功，由此掀起了地源热泵系统在美国的商用高潮。1985年美国安装地源热泵14000台，1997年则安装了45000台，目前已安装了400000台以上的地源热泵，并且以每年10％的速度递长。1998年美国商用建筑的地源热泵空调系统已经占到空调保有量的19％以上，其中在新建筑里面占30％。在欧洲国家里更多的是利用浅层地热资源，来供热或者取暖。上个世纪70年代以来,随着能源和环境问题的逐渐变得严重,在各个方面节能也被更多的考虑，以可再生的地热源为能源的地源热泵又引起了人们的重视。尤其是近年来,随着能源和环境问题的日益突出,地源热泵的研究和应用发展迅速,国内外的很多高校和研究机构相继开展了理论和实际应用方面的研究。随着研究的深入，我们的地源热泵研究工作者在全国范围内举行了各种交流探讨会。中国制冷学会第二专业委员会主办了“全国余热制冷与热泵技术学术会议”；1988年中科院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”；中国能源研究会地热专业委员会于1994年9月6日至8日在北京召开了第四次全国地热能开发利用研讨会；从90年代开始，每届全国暖通制冷学术年会上都有“热泵应用”的专题；XX年6月19～23日，中美地源热泵技术交流会在北京召开，会议介绍了地源热泵技术，国外的应用状况和在中国的推广；山东建筑工程学院地源热泵研究所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合发起并承办“国际地源热泵新技术报告会”于XX年3月17日在山东建筑工程学院举行，加强了国内外地源热泵先进技术的交流。

2．地源热泵在中国的发展现状及前景：

目前在中国，地下水热泵系统已开始广泛使用，而土壤源热泵系统尚处于研究机构工程摸索和研究阶段。

从有关调查来看，地下水热泵工程真正成功的并不多。原因在于要实现100%的回灌，并回灌到同一含水层，不污染地下水，且能长时间稳定运行，并不容易做到。同时，还出现了大量不进行回灌的热泵工程，更有甚者，出现了直接利用地下水通入风机盘管内进行空调。这样做，一则污染水体，二则浪费水资源。

对于土壤源热泵的发展主要是从1998年开始。国内数家大学建立了土壤源热泵实验台，且大多数进行了地下换热器与地面热泵设备的长期联合运行。其中1998年重庆建筑大学建设了包括浅埋竖埋管换热器和水平埋管换热器在内的热泵系统；1998年青岛建工学院建成了聚乙烯垂直土壤源热泵系统；湖南大学1998年建设了水平埋管土壤源热泵系统；1999同济大学建设了垂直土壤源热泵系统。这些系统为中国推广土壤源热泵奠定了基础。从XX年开始，在国内长春、济南、温州、重庆、米泉建立了一系列土壤源热泵系统的示范工程。土壤源热泵系统越来越多的被房地产商所关注和采用。

鉴于国内的国情和地源热泵系统自身的特点，我们对其各自的前景作一分析。随着地下水热泵工程技术改进和规范化，由于其突出的节能和保护大气环境的功能，还是存在着巨大的潜在的市场。水平埋管土壤源热泵，虽然占地面积大，但靠地表换热可以自然恢复地温，在年排热量和吸热量不平衡的地区应用比较有优势。而垂直埋管土壤源热泵，随着专业安装队伍的发展，钻孔设备的完善，势必会使造价大幅度降低，无疑会成为今后最有竞争力空调方式。

三、本课题研究方案：

本课题属于设计改造现有热水系统，学校宿舍的热水供应系统。在改造中应该充分考虑到：

1、学生的定时供热，需要的功率及系统响应时间问题。

2、属于改造系统，要和现有的系统相结合。

3、考虑到成本问题，造价是否合理。

4、在使用过程中维护的费用及技术的要求是否合理。

5、运行的安全及噪音处理问题。

6、废物的处理及环保问题。

四、本课题研究的内容：

广西工学院北区5#的热水供应改装。

1、该大楼空调工程包括：

1-6层的热水供应，所有宿舍。

2、设计参数：

每层有14个房间，每间8人，共6层。

3、柳州地区基本气象参数：

根据物候报告，五月一号到十月一号之间为高温区很少用热水，寒假期间不用热水

4、本课题具体研究内容：

（1）、循环水换热器的计算

（2）、土壤热泵系统（gchp）的土壤换热器设计

地下埋管换热器是地源热泵系统的关键组成部分，是土壤源热泵系统设计的核心内容，其选择的形式是否合理，设计的是否正确，关系到整个地源热泵系统能否满足要求和正常使用。

地下埋管换热器设计主要包括地下热交换器形式及管材选择，管径、管长及竖井数目、间距确定，管道阻力计算及水泵选型等

（3）、布置型式

目前地源热泵地下埋管换热器主要有两种布置型式，即水平埋管和垂直埋管。选择方式主要取决于场地大小、当地土壤类型以及挖掘成本，如果场地足够大且无坚硬岩石，则水平式较经济；如果场地面积有限时则采用垂直式布置，很多场合下这是唯一的选择。

尽管水平布置通常是浅层埋管，初投资一般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，故一般采用垂直埋管布置方式。

3.1 水平埋管

水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式，由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场，换热效率好于单层，而且占地面积较少，因此应用多层管的较多。（单层管最佳深度1.2～2.0m，双层管1.6～2.4m）

近年来国外又新开发了两种水平埋管形式，一种是扁平曲线状管，另一种是螺旋状管。它们的优点是使地沟长度缩短，而可埋设的管子长度增加。

3.2 垂直埋管

根据埋管形式的不同，一般有单u 形管，双u 形管，套管式管，小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管，立式柱状管、蜘蛛状管等形式；按埋设深度不同分为浅埋（≤30m）、中埋（31～80m）和深埋（>80m）。

1）u 形管型：是在钻孔的管井内安装u 形管，一般管井直径为100～150mm，井深10~200m，u 形管径一般在φ50mm 以下（

2）套管式换热器：的外管直径一般为100～200mm，内管为φ15～φ25ｍｍ。其换热效率较u 形管提高16.7%。缺点：⑴下管比较困难，初投资比u 形管高。⑵在套管

第三篇：关于地源热泵技术的毕业论文开题报告

一、选题的依据及意义：1．依据：

进入90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用热水供应装置，热水供应装置已成为现代学校居住必备。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，热泵供热技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进了地源热泵供热机组的快速发展。

随着生产和科技的不断发展,人类对地源热泵供热技术也进行了一系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的地源热泵供热产品和技术,现在利用成熟的电子技术来进行综合的控制，并和太阳能结合更注意能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。

2．意义：

地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性,，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源,可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时,它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效地利用能源的方式。通常根据热泵的热源（heat source）和热汇（heat sink）（冷源）的不同，主要分成三类：

空气源热泵系统(air-source heat pump)ashp

水源热泵系统(water-source heat pump)wshp

地源热泵系统(ground-source heat pump)gshp

平时还有人把热泵系统按照一次和二次介质的不同，分别叫做：

空气---水热泵系统

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水---空气热泵系统

水---水热泵系统

空气---空气热泵系统

这些都是把热源、热汇以及空调系统的传递介质也包括进来分类形成的。

为了和国际标准接轨，我们还是应该依照国际惯例来命名。在1997年由美国的ashrae（美国采暖、制冷与空调工程师学会）统一了标准术语，无论是wshp、gshp都叫做gshp--地源热泵系统。

另外，为了让我们在学习和讨论中更方便，介绍一些地源热泵室外能量交换系统的概念：

土壤埋管系统----土壤换热器（水平埋管、竖直埋管）

地下水系统

地表水系统

这些都是地源热泵的热源或热汇形式。（具体参见下图）

图.1.1土壤换热器（水平埋管）图

图.1.3 地表水系统图

图.1.4 地下水系统图

二、国内外研究现状及发展趋势

1. 地源热泵的发展历史

2．地源热泵在中国的发展现状及前景：

目前在中国，地下水热泵系统已开始广泛使用，而土壤源热泵系统尚处于研究机构工程摸索和研究阶段。

从有关调查来看，地下水热泵工程真正成功的并不多。原因在于要实现100%的回灌，并回灌到同一含水层，不污染地下水，且能长时间稳定运行，并不容易做到。同时，还出现了大量不进行回灌的热泵工程，更有甚者，出现了直接利用地下水通入风机盘管内进行空调。这样做，一则污染水体，二则浪费水资源。

对于土壤源热泵的发展主要是从1998年开始。国内数家大学建立了土壤源热泵实验台，且大多数进行了地下换热器与地面热泵设备的长期联合运行。其中1998年重庆建筑大学建设了包括浅埋竖埋管换热器和水平埋管换热器在内的热泵系统；1998年青岛建工学院建成了聚乙烯垂直土壤源热泵系统；湖南大学1998年建设了水平埋管土壤源热泵系统；1999同济大学建设了垂直土壤源热泵系统。这些系统为中国推广土壤源热泵奠定了基础。从xx年开始，在国内长春、济南、温州、重庆、米泉建立了一系列土壤源热泵系统的示范工程。土壤源热泵系统越来越多的被房地产商所关注和采用。

第四篇：地源热泵技术特点

地源热泵技术

1、地源热泵技术属可再生能源利用技术 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

2、地源热泵属经济有效的节能技术 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。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调的运行费用。

3、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，即该装置能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，且不用远距离输送热量。

4、地源热泵一机多用，应用范围广 地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

5、地源热泵空调系统维护费用低 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3年左右即可收回。此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。地源热泵缺点 当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，实际上地源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。

第五篇：中国地源热泵技术现状及发展趋势

中国地源热泵技术现状及发展趋势

摘要：本文分析了我国地源热泵技术发展的背景，给出了地源热泵系统的分类及特点，并通过对目前我国地源热泵的发展状况进行调查，得出了地源热泵技术的经济性分析并预测了此技术在未来发展中存在的障碍、市场潜力和发展趋势。

关键词：地源热泵；市场；发展趋势

一、中国地源热泵发展的背景

发展地源热泵系统是我国建筑节能发展的需要。目前，建筑用能已占全国总能耗的。因此，抓紧建筑节能，以较少的能源投入实现经济增长目标，对于我国经济社会的可持续发展，是一项十分迫切的任务。地源热泵系统和常规的供热空调系统相比大约节能50%，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。

发展地源热泵系统是确保我国能源结构调整的需要。基于我国的基本国情和经济状况，长期以来我国一直以煤采暖为主，北方地区污染严重、能源利用效率低，发展地源热泵技术是减少环境污染、确保能源安全的重要保障。

发展地源热泵系统是运用可再生能源的重要技术手段。目前，用可再生能源逐步替代常规能源是一个世界趋势，随着我国《可再生能源法》的颁布，大力加快发展可再生能源是落实国家提出的“建设节约型社会，发展循环经济”方针的主要手段之一。地源热泵供暖空调系统通过吸收大地的能量，再由热泵机组向建筑物供冷供热，可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物，是可再生能源在建筑中应用的重要组成部分。发展地源热泵在中国有广泛的地域要求。中国国土面积巨大，从北到南可划分为五个主要气候区，其中对冷热量都有需求的地区占绝大部分同时中国浅层地表能量蕴藏丰富，适宜大力发展地源热泵供暖空调系统。

发展地源热泵系统是中国HVAC行业的技术发展方向。在中国某些地区，既没有燃煤也没有天然气可以供热，发展地源热泵供暖空调系统是经济发展的需要，也是市场发展的必然趋势。

二地源热泵系统的分类及特点

1.地源热泵的定义

《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）规定地源热泵系统以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。

2地源热泵的分类及特点

（1）地埋管地源热泵系统

地埋管地源热泵系统包括一个土壤祸合地热交换器，它或是水平地安装在地沟中，或是以U形管状垂直安装在竖井之中。不同的管沟或竖井中的热交换器并联连接，再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接，它通过循环液水或以水为

主要成分的防冻液在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。其优点是系统不受地下水量的影响，对地下水没有破坏或污染作用，系统运行具有高度的可靠性和稳定性。它的主要缺点是由于管壁传热温差的存在，机组冬季地源侧水温低于地下水式系统5~10℃，机组夏季地源侧水温高于地下水式系统10~15℃，机组运行条件相对较差，降低了运行效率埋地换热器受土壤性质影响较大连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率小，导致埋地换热器的面积较大等。

（2）地下水地源热泵系统

地下水地源热泵系统分为两种，一种通常被称为开式系统，另一种则为闭式系统。开式地下水地源热泵系统是将地下水直接供应到每台热泵机组，之后将井水回灌地下，由于可能导致管路阻塞，更重要的是可能导致腐蚀发生，通常不建议在地源热泵系统中直接应用地下水。在闭式地下水地源热泵系统中，地下水和建筑内循环水之间是用板式换热器分开的，系统包括带潜水泵的取水井和回灌井，地下水位于较深的地方，由于地层的隔热作用，其温度随季节气温的波动很小，特别是深井水的水温常年基本不变，对热泵的运行十分有利。

它的优点是系统简便易行，综合造价低，水井占地面积小，可以满足大面积建筑物的供暖空调的要求。缺点是地下水热泵系统需要有丰富、稳定、优质的地下水此外，即使能够全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。

（3）地表水地源热泵系统

地表水地源热泵系统，由潜在水面以下的、多重并联的塑料管组成的地下水热交换器取代了土壤热交换器，与土壤热交换地源热泵一样，它们被连接到建筑物中，并且在北方地区需要进行防冻处理。地表水地源热泵系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。

它的优点是系统简便易行，初投资较低。缺点是地表水地源热泵系统也受到自然条件的限制此外，由于地表水温度受气候的影响较大，与空气源热泵类似，环境温度越低热泵的供热量越小，而且热泵的性能系数也会降低一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因素有关，需要根据具体情况进行计算这种热泵的换热对水体中生态环境的影响有时也需要预先加以考虑。

总体来说，所有地源热泵系统都有着突出的技术优点高效、节能、环保、无污染，地源热泵系统在冬季供暖时，不需要锅炉或增加辅助加热器，没有氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放，因而无污染由于是分散供暖，大大提高了城市能源安全运行和维护费用低，简单的系统组成，使得地源热泵系统无需专人看管，也无需经常维护简单的控制设备，运行灵活，系统可靠性强节省占地空间，没有冷却塔和其它室外设备，节省了空间和地皮，并改善了建筑物的外部形象较长的使用寿命，通常机组寿命均在巧年以上供暖空调的同时，可提供生活热水。

三、国内地源热泵系统的发展

在我国，地源热泵的研究起始于20世纪80年代，最近年该项技术成了国内建筑节能及暖通空调界的热门研究课题，并开始大量应用于工程实践，与此相关的热泵产

品应运而生，掀起了一股“地热空调”热潮。在工程应用方面，地下水地源热泵系统数量最多，应用范围最广，主要采用“异井抽灌”、“单井抽灌”技术，最大单项工程建筑面积已达16万m2，土壤源地源热泵发展最快，应用潜力最大，最大单项工程建筑面积已达13万m2，地表水地源热泵系统在城市级示范工程中单体规模最大。1996年至今在北京、山东、河南、辽宁、河北、江苏、浙江、湖北、上海和西藏等地相继建成了地源热泵工程，应用范围基本覆盖了我国所有省份。仅以北京市为例，2000年利用浅层地能的面积仅为17万m2，2005年初达到500万m2，2005年新增浅层地能的建筑面积达到300万m2，至此，仅北京市浅层地能利用面积达800万m2，全国地源热泵系统的应用面积已经接近3000万m2。其中，地下水地源热泵系统应用面积约占全部市场份额的45%，土壤源地源热泵系统约占35%，地表水地源热泵系统约占20%。目前全国在建地源热泵项目约为500万m2，规划使用地源热泵系统的建筑面积约为700万m2，其中北京、大连、重庆、南京、上海、成都、青岛麦城、呼和浩特政府新区等地的项目都进入了建设部和财政部拟订共同支持的“十一五”节能与可再生能源科技市级示范项目。

中国地源热泵产品的生产厂家已经超过80家，大部分集中在山东、北京、广东、上海、大连等地区。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》调查结果显示参与调查的25个企业中，民营企业5个，股份制企业5个，外商独资企业5个，中外合资2个，其他有限责任公司性质企业8个。说明地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式的企业都参与到其开发、应用之中这些企业的规模从100万至数亿元不等，其中注册资本在1亿元以上的占25%，5000万元~1亿元的占12.5%，3000万元~5000万元的为25%，3000万元以下的有37.5%。可见还是以中、小企业居多，说明地源热泵行业目前正处于起步阶段：从现有工程空调供热制冷面积来看，面积在50000m2以上的项目约占16%，在10000m2~50000m2的约占42%，10000m2以下的约42%；占从项目投资来看，1000万元以上的项目占17%，500万~1000万元的项目占21%，500万元以下的项目62%，可见中小项目居多，地源热泵发展潜力巨大。

整体来说，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，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热量需求的地区也有一定的适用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷的地区可以说是最佳选择。

四、地源热泵的经济性分析

地源热泵系统价格差别主要来自于系统使用的地区不同、建筑围护结构节能水平差别、项目类别和功能差别。根据现有实际工程测算，如采用地下水式地源热泵系统，系统初投资约为250~420元/m2，其中冷热源部分投资约150~220元/m2；如采取土壤源地源热泵系统，初投资约300~480元/m2，其中冷热源部分投资约为200~270元/m2。和目前常规单一供暖方式相比，燃煤锅炉房供暖系统投资约150~200元/m2，燃气分散锅炉房供暖系统投资约100~150元/m2，热电联产集中供热系统投资约200元/m2（包括增容费），地源热泵系统初投资高，但地源热泵系统提供供暖空调、生活热水多重功能，而传统集中供热基本为单一供暖功能，不可完全类比。

采用地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。用地源热泵系统供暖时，根据不同的地域、气候、资源、环境，其运行费用可比传统中央空调系统降

低25%~50%，如北京市11个不同类型建筑地源热泵项目2003~2004年冬季运行费用调查结果表明，7项工程低于燃煤集中供热的采暖价格（18.5元/m2），所有被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格用地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调系统降低15%~30%。

折算到一次能源，以能源利用系统总能效进行比较，现有地下水热泵系统供热总能效最高，约为115%，土壤源热泵系统供热总能效约为100%，燃煤集中锅炉房供热总能效为55%左右，燃气集中锅炉房供热总能效为65%左右，热电厂供热总能效约为70%。

地源热泵系统其静态投资增量回收期约4~10年不等。如北京菊儿胡同小区地下水地源热泵供暖代替燃煤锅炉房供暖，初投资与燃气锅炉房相比增加约51元/m2，每平米供暖折15kg标准煤，与原燃煤锅炉房供暖能耗25kg标准煤/m2相比节能40%，静态经济效益回收期约为6年。

伴随着地源热泵技术逐渐推广应用，政府补贴的逐步完善，产业化规模的不断加大，生产厂家和集成商的逐渐增多，市场竞争逐渐加剧，地源热泵系统的初投资还会进一步降低，地源热泵系统成本应具有50~100元/m2左右的降价空间。

五、中国地源热泵发展存在的障碍

1.政府政策支持与财政补贴稍显薄弱

地源热泵是一项节能环保的技术体系，但目前来讲在房地产应用推广中投资还是相对较高，开发商不愿意在自己的系统中使用这种技术，政府在政策上的支持力度还是稍显单薄，鼓励与补贴政策也还不很明确。建议应象国外机构一样对此类系统设立专项基金给予支持。地源热泵的市场需要政府从可持续发展的角度，综合能源、环保和资源等各个方面的考虑，调整政策，促使其健康有序的发展。

2.对地源热泵系统研发还不够深入

地源热泵作为一种新的科学技术，目前在国家标准规范、宣传材料、系统图集方面还有所欠缺，同时在科研上还有一些问题没有取得突破，比如土壤源地源热泵系统的地下温度场的计算方法不统一海水源地源热泵系统海水取水口的设置地下水地源热泵的地下管井的设计与施工、水源的探测开采、供水过滤、水质防腐处理、取水回灌的成套技术等问题都还没有较好的解决方法对于已经完成并且运行的地源热泵系统，对其能效性能缺乏正确的评估体系也是影响其正常发展的原因之一。

“十一五”国家科技支撑计划项目中对地源热泵系统拟解决的问题有地下水地源热泵采用抽水和回灌方式对地下生态环境的影响地下水地源热泵的成井技术和取水技术与回灌技术，维护与保养技术，取水温度的计算方法研究采用土壤源地源热泵的地下水文地质条件不同的布孔密度对应的不同综合传热系数的计算方法地源热泵系统的评估指标体系污水、海水源地源热泵的取水设备开发，污水换热技术及专用换热器开发等。

3.国内地源热泵产品生产商的产品型号不全，可靠性不高

目前国内生产水一水热泵的厂家已经超过20个，但是产品的性能和质量令人担

忧。大部水一水热泵产品未进行正确、严格的设计计算，也未经过权威机构的检测，因此产品的性能与产品样本差异较大，导致工程失败的例子屡见不鲜。国产水一水热泵的质量巫待提高，产品规格、型号、性能参数各异，难以评价。且目前国内用于地源热泵系统的产品规格型号较少，难以满足工程的需要。

4.缺乏必要的宣传推广活动

已经成熟的技术没有得到及时广泛的推广和普及，也给此项技术的应用造成了一些障碍。地源热泵工程设计作为一项技术含量较高的技术，目前仅掌握在少数科研单位手中，各大设计院的设计人员还没有完全掌握。地源热泵的推广应用，目前缺乏各个专业、各个领域人们的共同配合，缺少从政府政策、主机设计制造、系统的设计和运行管理等各个方面的共同参与。

六、中国地源热泵的市场潜力和发展趋势

目前，我国城乡既有建筑总面积约400亿m2，其中城镇约为160亿m2，在城镇中居住建筑面积约为105亿m2，其中能达到建筑节能标准的仅占5%，其余95%都是未来需要陆续进行节能改造的高能耗建筑同时，我国每年新增房屋建筑面积约20亿m2，预计到2020年底，我国新增的房屋面积将近300亿m2，新增城镇民用建筑面积将为100~150亿m2。随着人民生活水平提高，我国采暖线也将逐步南移，采暖面积会逐步增大，新建建筑将有70亿m2以上需要供暖。

据专家测算，目前我国发电装机容量为5.08亿KW，百米内地下水每年可采集的低温能量约为2.2×108KW，相当于其43%，近百米内的土壤每年可采集的低温能量相当于1.5×1012KW，则是其2950倍，浅层地能的应用仍然有相当大的市场发展空间，如果全国每年在1亿m2建筑中推广应用地源热泵系统供暖空调，则每个采暖季可替代374万吨左右标煤，或25亿m2左右天然气，削减约6.4万吨氮氧化物、933万吨二氧化碳约16万吨颗粒物的排放。

基于此种情况，建设部提出，在“十一五”期间，推广浅层地能使其使用面积达到

2.4亿m2。同时，北京市发改委表示，北京将继续大力推广浅层地能，作为现行供暖的替代能源。今后凡政府投资的项目如政府机构、医院、学校等公共建筑，有条件的要优先使用浅层地能。预计到2010年，北京市将有2000万m2的建筑采用浅层地能来供暖。

为了顺应国家大力发展可再生能源的号召，当前政府、技术研究、工程设计与安装以及设备制造商等部门应共同努力做好以下几方面工作建议国家建立专项基金，鼓励地源热泵的推广应用调查现有的地源热泵工程，总结经验收集现有的用于地源热泵的全国水文地质资料，建立基本资料库建立专业的地源热泵用管井设计和施工队伍，完善地埋管换热器的安装和施工队伍，适当时候建立专项设计施工资质管理制度开展国家级和城市级的地源热泵海水源、污水源、余热热源工程示范，以得到正确可靠的技术数据，指导工程设计、安装和运行，然后开发适合国情、因地制宜的地源热泵机组，完善产品系列和规格加强政府对地源热泵工程的质量监管，防止一哄而起，杜绝假冒伪劣，保证地源热泵在建筑中应用中健康发展开发地源热泵和其它能源互相补充的技术体系，拓宽其发展方向。