地源热泵技术与应用实例--2006.doc

地源热泵技术与存在的问题 天津塘沽地热试验研究中心 蔡建新 一、地源热泵概述 1 、地源热泵系统形式和名称 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） 2 、地源热泵发展历程 最早提出来利用浅层地热能概念（即地源热泵概念）是1912年瑞士Zoelly工程师，并申请了专利。直到二战后的1948年，Zoelly的技术才开始被人们重视和关注，开始了大量的理论研究。但真正开始应用是在70年代能源危机开始之后。因为能源和环境问题日益严重，人们更重视低温浅层地热能作为能源的地源热泵系统的应用和实践。 国内的热泵研究起步于上世纪50年代。天津大学的热能所是最早开展热泵方面技术研究的单位。所以说天津大学在这方面是有传统的，也有很深的底蕴。并且现在也有兴趣和实力来进一步发展这项领域的工作。包括天大地热中心的地热尾水热泵方面的推广工作、热能系前些年所作的地下水源热泵方面的探索工程等。1960年代陆续研制出了热泵式空调机，1965年天大与天津冷气机厂研制成国内第一台水冷式热泵空调机。这可就是现在意义上的地源热泵了。1980年代地矿部门和空调专家又开始研究利用井水进行蓄冷和蓄热，这也是现今叫做地源热泵系统的能源交换系统的前身。 那么到现在，从天大1965年诞生水水热泵空调将近40年之后，大家才对热泵系统又热衷起来，是因为目前经济发展的阶段又遇到了新的能源问题。比如10年前，大家不会对热泵技术有兴趣，那时候买煤才几十元一吨，而电又很紧缺，要交增容费，要交电贴费，还要限制用电量。现在煤价一涨再涨，而且因为环保的要求会受限制使用，不能随便建燃煤锅炉，并且现在我们也都提高了环保意识，烧煤污染大气、形成酸雨也污染环境。关键在于我国因经济迅速规模发展，而能源利用率偏低，化石燃料消耗巨增。2005年石油消费达2.86亿吨，预计到2020年预计达到4.8亿吨。所以能够减少污染排放，并且大大提高一次能源利用效率的地源热泵技术自然倍受推荐。 1998年是地源热泵技术的又一个阶段性的标志。之前国内着重于地源热泵试验，进行小型、短期的模拟试验，没有实际的空调工程。之后随着实验装置的建立，通过试验开始理论模型的创建研究。国内最早的地源热泵工程实践是1989年上海闵行经济开发区办公楼，其技术和设备是由美国提供的。在水源热泵的应用方面塘沽地热试验研究中心在1999年建设了利用地热尾水做为热泵的低温热源，对供暖系统进行调峰的水源热泵系统。 3 、国内外地源热泵应用现状 2000年美国地源热泵就安装了35万台地源热泵机组。 2000年世界地源热泵利用情况 国家 总装机容量（MW） 年利用能量（TJ/a） 供热量 （Gwh/a） 实际台数 当量台数（12kw为1台计） 澳大利亚 24 57.6 16 2000 2000 奥地利 228 1094 303.9 19000 19000 保加利亚 13.3 162 45 16 1108 加拿大 360 891 247.5 30000 30000 法国 48 255 70.8 120 4000 德国 344 1149 319.2 18000 28667 冰岛 4 20 5.6 3 333 日本 3.9 64 17.8 323 323 立陶宛 21 598.8 166.3 13 1750 波兰 26.2 108.3 30.1 4000 2183 瑞典 377 4128 1146.8 55000 31417 瑞士 500 1980 550 21000 41667 美国 4800 12000 3333.6 350000 400000 从上表的数据显示出美国地源热泵的力度最