摘要：本文對(duì)地源熱泵技術(shù)進(jìn)行了闡述，分析了能源結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境的污染和地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的意義，介紹了地源熱泵的發(fā)展歷史和國(guó)內(nèi)對(duì)地源熱泵研究現(xiàn)狀和最新成果，以及地源熱泵技術(shù)在工程中的應(yīng)用，分析了目前存在的需要注意的問(wèn)題，提出了地源熱泵在中國(guó)的發(fā)展前景和展望。

    關(guān)鍵詞：地源熱泵發(fā)展 歷史研究 現(xiàn)狀 成果 應(yīng)用前景和展望

    1、前言

    地源熱泵技術(shù)，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對(duì)穩(wěn)定的特性,，通過(guò)消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中,達(dá)到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源,可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調(diào)向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時(shí),它還可供應(yīng)生活用水，可謂一舉三得，是一種有效地利用能源的方式。地源熱泵（groundsourceheatpumps,GSHP）系統(tǒng)包括三種不同的系統(tǒng)：以利用土壤作為冷熱源的土壤源熱泵，也有資料文獻(xiàn)成為地下耦合熱泵系統(tǒng)（ground-coupledheatpumpsystems）或者叫地下熱交換器熱泵系統(tǒng)（groundheatexchanger）；以利用地下水為冷熱源的地下水熱泵系統(tǒng)（groundwaterheatpumps）；以利用地表水為冷熱源的地表水熱泵系統(tǒng)（surface-waterheatpumps）。這樣的分類在國(guó)內(nèi)的暖通空調(diào)界已經(jīng)達(dá)到了共識(shí)。

    在中國(guó)，煤作為主要能源,煤炭在我國(guó)能源體系中占主導(dǎo)地位，長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭在我國(guó)能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)中一直占有絕對(duì)主導(dǎo)地位，盡管近年來(lái)，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈現(xiàn)出上升的跡象。2002年煤炭在我國(guó)能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例分別由2001年的68.6%和65.3%上升為70.7%和66.1%。從下表可以看出，雖然占能源消費(fèi)總量得比重在逐漸降低，但煤炭在能源消費(fèi)中依然是高據(jù)榜首。特別在冬季,在國(guó)內(nèi)的農(nóng)村和部分城市幾乎全部*煤取暖。煤是各種能源中污染環(huán)境最嚴(yán)重的能源,只有減少城市地區(qū)煤的使用,城市大氣污染問(wèn)題是才可能得到解決。現(xiàn)在各地都在采取措施控制燃煤的數(shù)量,選用電采暖、燃油或者燃?xì)獠膳却胧?但都存在運(yùn)行費(fèi)用高、資源不足和排放CO2這些問(wèn)題。受能源、特別是一次性能源與環(huán)保條件的限制,傳統(tǒng)的燃油、燃煤中央空調(diào)方式將逐步受到制約。從降低運(yùn)行費(fèi)用、節(jié)省能源、減少排放CO2排放量來(lái)看,地源熱泵技術(shù)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

能源消費(fèi)總量 占能源消費(fèi)總量的比重％ 年份 （萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤） 煤炭 石油 天然氣 水電 1957 9644 92.3 4.6 0.1 3.0 1970 29291 80.9 14.7 0.9 3.5 1980 60275 72.2 20.7 3.1 4.0 1990 98703 76.2 16.6 2.1 5.1 1999 122000 67.1 23.4 2.8 6.7

    2、地源熱泵的發(fā)展歷史

    地源熱泵是一種先進(jìn)的技術(shù)，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)最先開(kāi)始于1912年，瑞士Zoelly提出了“地?zé)嵩礋岜谩钡母拍睢?946年美國(guó)開(kāi)始對(duì)地源熱泵進(jìn)行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第一個(gè)地源熱泵系統(tǒng)，運(yùn)行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國(guó)的商用高潮。1985年美國(guó)安裝地源熱泵14000臺(tái)，1997年則安裝了45000臺(tái)，目前已安裝了400000臺(tái)以上的地源熱泵，并且以每年10％的速度遞長(zhǎng)。1998年美國(guó)商用建筑的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)占到空調(diào)保有量的19％以上，其中在新建筑里面占30％。在歐洲國(guó)家里更多的是利用淺層地?zé)豳Y源，來(lái)供熱或者取暖。

    上個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái),隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的逐漸變得嚴(yán)重,在各個(gè)方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地?zé)嵩礊槟茉吹牡卦礋岜糜忠鹆巳藗兊闹匾暋Ｓ绕涫墙陙?lái),隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出,地源熱泵的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速,國(guó)內(nèi)外的很多高校和研究機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展了理論和實(shí)際應(yīng)用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國(guó)范圍內(nèi)舉行了各種交流探討會(huì)。中國(guó)制冷學(xué)會(huì)第二專業(yè)委員會(huì)主辦了“全國(guó)余熱制冷與熱泵技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議”；1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國(guó)應(yīng)用與發(fā)展問(wèn)題專家研討會(huì)”；中國(guó)能源研究會(huì)地?zé)釋I(yè)委員會(huì)于1994年9月6日至8日在北京召開(kāi)了第四次全國(guó)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用研討會(huì)；從90年代開(kāi)始，每屆全國(guó)暖通制冷學(xué)術(shù)年會(huì)上都有“熱泵應(yīng)用”的專題；2000年6月19～23日，中美地源熱泵技術(shù)交流會(huì)在北京召開(kāi)，會(huì)議介紹了地源熱泵技術(shù)，國(guó)外的應(yīng)用狀況和在中國(guó)的推廣；山東建筑工程學(xué)院地源熱泵研究所與山東建筑學(xué)會(huì)熱能動(dòng)力專業(yè)委員會(huì)聯(lián)合發(fā)起并承辦“國(guó)際地源熱泵新技術(shù)報(bào)告會(huì)”于2003年3月17日在山東建筑工程學(xué)院舉行，加強(qiáng)了國(guó)內(nèi)外地源熱泵先進(jìn)技術(shù)的交流。

    3、研究現(xiàn)狀及成果

    從上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)對(duì)地源熱泵進(jìn)行了一系列的研究工作，主要集中于以下幾個(gè)方面：（1）地下埋管換熱器的傳熱模型和傳熱研究；（2）夏季瞬態(tài)工況數(shù)值模擬的研究；（3）熱泵裝置與部件的仿真模型的理論和實(shí)踐研究；（4）地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)制冷工質(zhì)替代研究；（5）其他能源如太陽(yáng)能、水電等與地?zé)嵩绰?lián)合應(yīng)用的研究；（6）地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工；（7）地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能和運(yùn)行特性的研究；（8）地源熱泵系統(tǒng)與埋地?fù)Q熱器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能匹配方面機(jī)組整體性能的研究；（9）土壤熱物性及土壤導(dǎo)熱系數(shù)的試驗(yàn)研究等等。

    地源熱泵地下傳熱模型的理論基礎(chǔ)有三種：IngersollandPlass提出的線源理論；1983年BNL提出的修改過(guò)的線源理論；1986年V.C.Mei提出的三維瞬態(tài)遠(yuǎn)邊界傳熱模型。同時(shí)提出了現(xiàn)在比較廣泛應(yīng)用的三種傳熱模型：基于能量守恒定律的V.C.Mei傳熱模型；IGSHPA（InternationalGround-SourceHeatPump）模型,該模型提供了計(jì)算單根豎埋管、多根豎埋管及水平埋管換熱器土壤熱阻的方法；NWWA（NationalWaterWellAssociation）模型,該方法可直接給出換熱器內(nèi)平均流體溫度。

    在地源熱泵的三種不同的系統(tǒng)形式中，由于采用地下埋管換熱器，使得土壤源熱泵的技術(shù)難度最大，設(shè)計(jì)和施工都要很困難，所以一直也是地源熱泵技術(shù)的難點(diǎn)和核心所在。同濟(jì)大學(xué)的李凡、仇中柱和青島建筑工程學(xué)院的于立強(qiáng)應(yīng)用有限單元法對(duì)土壤熱源地下U型垂直埋管周圍土壤的非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試值吻合良好。根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算程序可給出U型垂直埋管向地下放熱量與埋管的埋深及埋管的熱作用半徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為U型垂直埋深、數(shù)量及間距的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。對(duì)于土壤源熱泵在冬季工況下的啟動(dòng)特性，同濟(jì)大學(xué)李元旦、張旭等結(jié)合實(shí)例表明，土壤源熱泵的冬季啟動(dòng)時(shí)間比夏季的短，僅為4-5h。實(shí)測(cè)獲得了單位鉆孔長(zhǎng)的取熱率為40-60W/m，可作為設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)。分析發(fā)土壤源熱泵冬季制熱工況的系統(tǒng)COP值和壓縮機(jī)COP值，指出要獲得好的節(jié)能效果，必須優(yōu)化系統(tǒng)，減少循環(huán)不和風(fēng)機(jī)等的能耗。重慶大學(xué)的丁勇、劉憲英等則根據(jù)在所建設(shè)的15kW淺埋豎管換熱器地源熱泵試驗(yàn)裝置上做的冬季供暖效果測(cè)試，建立了地下淺埋套管式換熱器的傳熱模型。他們還介紹了根據(jù)淺埋豎管換熱器地?zé)嵩礋岜枚緶y(cè)試結(jié)果，在夏季試驗(yàn)中對(duì)試驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)，測(cè)試了夏季定水量（63天）的運(yùn)行效果和變水量運(yùn)行時(shí)各性能指標(biāo)的變化。采用系統(tǒng)能量平衡結(jié)合熱傳導(dǎo)方程建立的地下豎埋套管管群換熱器傳熱模型和過(guò)渡季大地溫度場(chǎng)模擬，與實(shí)測(cè)值吻合較好。大地初始溫度是地源熱泵設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，實(shí)際測(cè)量很不現(xiàn)實(shí)，在文獻(xiàn)[5]中,他們采用計(jì)算法來(lái)確定大地的初始溫度。在不同的地質(zhì)條件下，地下?lián)Q熱器會(huì)收到不同的影響，重慶大學(xué)的付祥釗、王勇等人通過(guò)建立地源熱泵巖土換熱器的簡(jiǎn)易數(shù)理模型，計(jì)算分析了豎直埋管的換熱器性能，并在重慶和上海兩地進(jìn)行了巖土換熱器試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)短期運(yùn)行參數(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行性能參數(shù)小于實(shí)際值。結(jié)果表明，巖土性能及由年平均溫度決定的巖土原始溫度對(duì)巖土換熱器對(duì)巖土換熱器性能有顯著影響，在砂巖中設(shè)置的換熱器比沉積土中的性能好。天津大學(xué)的李新國(guó)等人通過(guò)螺旋盤(pán)管地源熱泵供暖制冷實(shí)驗(yàn)表明:（1）冬季從地下取熱盤(pán)管的出口溫度能保持在10℃左右,明顯高于冬季環(huán)境空氣溫度,有利于制熱性能。但夏季制冷地下盤(pán)管的進(jìn)出口溫度已超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)工況,分析原因,認(rèn)為是地下盤(pán)管布置過(guò)于密集和未使用適宜的回填土,致使盤(pán)管散熱性能差。（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得的系統(tǒng)COP和壓縮機(jī)COP值并不高,這與水源熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)是否匹配、優(yōu)化、水泵、風(fēng)機(jī)的選擇是否匹配等有關(guān),也是下一步改進(jìn)的地方。（3）對(duì)小型地源熱泵,垂直螺旋盤(pán)管占地面積小,換熱性能較優(yōu)。天津大學(xué)的趙軍,袁偉峰等依據(jù)能量平衡,建立了地下淺埋套管式換熱器傳熱模型,求解并分析了影響傳熱的主要因素,提出了強(qiáng)化換熱的措施,給出了相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系圖。

    HCFC禁用期限的臨近，也推對(duì)了對(duì)地源熱泵替代工質(zhì)的研究。天津大學(xué)和天津地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心采用CSD方程進(jìn)行循環(huán)工質(zhì)的理論計(jì)算和選擇，針對(duì)以40～45℃地?zé)嵛菜疄榈蜏啬茉吹臒岜孟到y(tǒng)，在該系統(tǒng)中采用了循環(huán)性能較好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1：1的非共沸二元混合工質(zhì)，以達(dá)到實(shí)際運(yùn)行和環(huán)保要求。R744作為一種天然工質(zhì)，是熱泵系統(tǒng)中最有潛力的替代工質(zhì)之一，中原工學(xué)院對(duì)此進(jìn)行了研究，在文獻(xiàn)[13]中介紹了近10年來(lái)美國(guó)、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)對(duì)R744熱泵系統(tǒng)進(jìn)行的大量研究和取得的一些突破性研究成果，介紹了R744熱泵樣機(jī)及其壓縮機(jī)、換熱器、膨脹閥等各重要部件的研究狀況。中南大學(xué)運(yùn)用基于AHP的綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，認(rèn)為HFCs及其混合物具有與R22相近的熱力性質(zhì)，是目前地源熱泵系統(tǒng)的理想替代工質(zhì)，其中R134a、R410A和R407C是近期合適的R22的替代工質(zhì)。

    為了更好的利用能源，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，也有專家學(xué)者進(jìn)行了其他能源和地源熱泵的聯(lián)合應(yīng)用方面的研究。山東建筑工程學(xué)院和西安建筑科技大學(xué)對(duì)太陽(yáng)能輔助供暖的地源熱泵的經(jīng)濟(jì)型進(jìn)行了分析。他們指出，在冬季，我國(guó)北方地方土壤溫度較低，并且以熱負(fù)荷為主，如果采用地源熱泵供暖，則機(jī)組和換熱器的初投資比較高，連續(xù)運(yùn)行的效率也較低，夏季運(yùn)行時(shí)機(jī)組容量過(guò)大，造成浪費(fèi)。可以利用太陽(yáng)能集熱器作為輔助能源，白天時(shí)，依*地源熱泵供暖，夜間利用太陽(yáng)能集熱器儲(chǔ)存的熱量，由地?zé)岷吞?yáng)能共同供暖，這樣的方案比單純用地源熱泵供暖更經(jīng)濟(jì)節(jié)能。另外，浙江江能建設(shè)有限公司的研究人員在文獻(xiàn)[16]里面分析了地源熱泵系統(tǒng)在水電站中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于利用地下水進(jìn)行了分析，不過(guò)，筆者認(rèn)為，在水電站附近，適當(dāng)?shù)牟扇〉乇硭疅岜孟到y(tǒng)，因?yàn)榈乇硭S富，所以會(huì)更加節(jié)能，降低費(fèi)用，在地源熱泵的三種系統(tǒng)形式里面，國(guó)內(nèi)研究較多的是土壤源熱泵和地下水熱泵系統(tǒng)，關(guān)于地表水熱泵系統(tǒng)研究的比較少，主要是合適的地表水資源太少了，或者是因?yàn)榈乩砦恢玫脑蛳拗屏说乇硭疅岜玫陌l(fā)展。不過(guò)，假如條件允許的話，比如在水電站附近，或者附近有豐富的地表水資源，不妨考慮運(yùn)用地表水熱泵系統(tǒng)。

    地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要集中在系統(tǒng)地下部分的設(shè)計(jì)，包括冷熱負(fù)荷的確定，地下?lián)Q熱器的選型、布置，室內(nèi)空氣氣流的組織形式，熱泵的容量等，不過(guò)要重視對(duì)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性和真實(shí)性進(jìn)行鑒別，特別是水文地質(zhì)、地表情況、試驗(yàn)井(坑)、水質(zhì)這些資料，以免造成系統(tǒng)失敗或者和預(yù)期效果大相徑庭。對(duì)于地下水熱泵系統(tǒng)、土壤源熱泵系統(tǒng)、地表水熱泵系統(tǒng)，都有不同的設(shè)計(jì)步驟和施工方法。

    隨著地源熱泵在中國(guó)的逐漸推廣，對(duì)地源熱泵系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性能和運(yùn)行特性的研究也日益受到重視。哈爾濱工業(yè)大學(xué)針對(duì)地源熱泵鉆井費(fèi)昂貴、初投資比普通供暖空調(diào)高的問(wèn)題,利用經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法,以哈爾濱地區(qū)供暖面積10000m2為計(jì)算對(duì)象,分析比較了地源熱泵3種驅(qū)動(dòng)源(電動(dòng)機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、柴油機(jī))、3種輔助熱源(電鍋爐、油鍋爐、燃?xì)忮仩t)、共計(jì)9種系統(tǒng)組合的經(jīng)濟(jì)參數(shù)(初投資、年經(jīng)營(yíng)成本、年總成本、凈現(xiàn)值,凈現(xiàn)值率及投資回收期),分析計(jì)算得出燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)、190KW輔助燃?xì)忮仩t的地源熱泵系統(tǒng)為最佳的結(jié)論。北京建筑工程學(xué)院的研究從節(jié)能分析出發(fā),結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)地源熱泵系統(tǒng)即地下水熱泵系統(tǒng)和土壤源熱泵系統(tǒng)與風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)在技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能方面進(jìn)行了對(duì)比。分析表明地源熱泵系統(tǒng)性能參數(shù)比風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)有較大提高;初投資和運(yùn)行費(fèi)用比風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)節(jié)省24～30%左右。天津大學(xué)熱能研究所和河北建筑科技學(xué)院依據(jù)圓柱源理論，建立了耦合地面熱泵機(jī)組和地下埋管換熱器特性的模擬模型，探討了模擬過(guò)程中有關(guān)參數(shù)的確定方法，并運(yùn)用模型對(duì)地源熱泵的冬季和夏季運(yùn)行特性進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)相符。

    對(duì)于土壤源熱泵來(lái)說(shuō)，土壤作為熱泵系統(tǒng)的熱源，對(duì)土壤熱物性及土壤導(dǎo)熱系數(shù)的試驗(yàn)研究顯得尤為重要。同濟(jì)大學(xué)采用探針?lè)ǎㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)得到了土壤及其與不同比例黃砂混合物的導(dǎo)熱系數(shù)隨含水率和密度的變化規(guī)律，土砂混合比為1：2時(shí)的混合物的導(dǎo)熱系數(shù)最大，為尋找最佳的回填材料提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

    4、工程應(yīng)用實(shí)例

    目前國(guó)內(nèi)地源熱泵的應(yīng)用實(shí)例比較少，但是在逐漸增多，這里影響比較大是中美合作在中國(guó)建設(shè)的三個(gè)地源熱泵示范工程。1997年，中國(guó)科技部與美國(guó)能源部簽署了《中華人民共和國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)與美利堅(jiān)合眾國(guó)能源部地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用的合作協(xié)議書(shū)》。根據(jù)協(xié)議規(guī)定，中美兩國(guó)政府合作在中國(guó)的北部、中部和南部建立三個(gè)地源熱泵的示范工程。北部示范工程是中國(guó)食品發(fā)酵研究所綜合辦公樓及專家樓，中部示范工程是寧波雅戈?duì)柟I(yè)城，南部示范工程是廣州松田職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

    除了這些之外，還有其他的一些工程實(shí)例。其中比較有代表性的工程有：

    清華同方人工環(huán)境有限公司承擔(dān)的山東東營(yíng)市勝泰大廈的地下水熱泵系統(tǒng)和空軍豐臺(tái)招待所、辦公樓的地下水熱泵空調(diào)改造系統(tǒng)。其中，東營(yíng)市勝泰大廈的建筑面積4500m2，制冷量271KW，冷凍供回水溫度7℃/14℃，輸入功率62KW，制熱量290KW，熱水供回水溫度50℃/40℃，輸入功率83KW。設(shè)計(jì)了2口水源水井，當(dāng)其中1口為抽水井時(shí)，另1口水源井為回灌井。空軍豐臺(tái)招待所、辦公樓冷量1400KW，熱量1500KW，生活熱水約265KW，采用3口供水井，井深50米，地下水出水溫度為15℃左右，回灌井2口，井深28米。

    重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院參與的新疆米泉市小型辦公樓和重慶大學(xué)B區(qū)暖通實(shí)驗(yàn)樓兩個(gè)房間采用了土壤源熱泵系統(tǒng)。其中，米泉市小型辦公樓空調(diào)總面積123m2，冷量10.4KW，熱量9.84KW，采用水平埋管土壤源熱泵系統(tǒng)。暖通實(shí)驗(yàn)樓兩個(gè)房間78m2，采用15根深10m的淺埋套管換熱器，還設(shè)有2組埋深分別為1m和2m的水平埋管，埋管長(zhǎng)度為50m，運(yùn)行效果良好。

    山東建筑工程學(xué)院地源熱泵研究所與煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司合作推出地源熱泵系統(tǒng)并成功地應(yīng)用在該院學(xué)術(shù)報(bào)告廳的中央空調(diào)系統(tǒng)中,空調(diào)總面積為500m2，冷量110KW，采用垂直埋管土壤源熱泵系統(tǒng)。

    遼寧省遼陽(yáng)市郵電局的兩棟宿舍樓（建筑面積共計(jì)6000ｍ2）采用了由山東海陽(yáng)富爾達(dá)公司與清華大學(xué)工程力學(xué)系聯(lián)合研制出的富爾達(dá)地溫中央空調(diào)。運(yùn)行結(jié)果表明:冬季室內(nèi)溫度始終保持在18℃以上,最高可達(dá)25℃。

    內(nèi)蒙古的地源熱泵科技攻關(guān)項(xiàng)目，由內(nèi)蒙古機(jī)電設(shè)計(jì)研究院組織人員攻關(guān)。科技廳選擇了一所賓館和一幢具有辦公、餐廳、商場(chǎng)、體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)為一體的建筑,做試驗(yàn)示范基地。總建筑面積為7900m2。系統(tǒng)水源為兩個(gè)井深為180m,井的直徑為320mm的水井,其中一口井為供水井,另一口為回灌井,兩口井可交替使用。該系統(tǒng)于2002年元月開(kāi)始試水、試運(yùn)行,通過(guò)冬季采暖期180天、夏季運(yùn)行90天的試驗(yàn)證實(shí),該系統(tǒng)制冷時(shí)提供的出口溫度為7～12℃冷水,供熱時(shí)提供出口溫度為45～50℃熱水,最高可達(dá)50℃。夏季使室溫控制在25℃以下,冬季使室溫保持在16～25℃,同時(shí)可供42℃衛(wèi)生熱水,集供熱、制冷、供應(yīng)衛(wèi)生熱水為一體，是一個(gè)很成功的例子。

    另外，為了將北京2008年奧運(yùn)會(huì)辦成歷史上最為成功的一屆，實(shí)現(xiàn)“綠色奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的目標(biāo)，北京市政府將地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用列入奧運(yùn)公園的能源供應(yīng)規(guī)劃之中。專家們預(yù)測(cè)，2008年北京奧運(yùn)會(huì)之前北京奧運(yùn)公園將鉆10眼地?zé)嵘a(chǎn)井與回灌井，預(yù)計(jì)井深3000～4000m，每口井日出水量在1500m3以上，水溫均大于65℃以上。這個(gè)是讓暖通空調(diào)工作者振奮的好消息。

    5、存在的需要注意的問(wèn)題

    地源熱泵從開(kāi)始研究到應(yīng)用的過(guò)程中，雖然它是環(huán)保、節(jié)能、先進(jìn)的空調(diào)方式，但仍然存在一些需要注意的問(wèn)題：

    （1）水資源利用的問(wèn)題

    水資源的利用，應(yīng)建立在合理的基礎(chǔ)之上，對(duì)于地下水的使用問(wèn)題，國(guó)家已經(jīng)有相關(guān)的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國(guó)水法》和《城市地下水開(kāi)發(fā)利用保護(hù)管理規(guī)定》等法規(guī)，確保水資源不受污染，不對(duì)地質(zhì)造成災(zāi)害。

    （2）采取回灌手段

    大量的開(kāi)采地下水而不采取回灌手段的話，后果不堪設(shè)想。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水井抽取后進(jìn)行回灌，還要對(duì)水井進(jìn)行維護(hù)，增加水井的使用壽命。回灌水還不應(yīng)污染地下水源。

    （3）設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意水文地質(zhì)問(wèn)題

    利用地下水源時(shí)，要了解地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料。要在當(dāng)?shù)赝瓿蓪?duì)工程所在地的井深、水溫、水量、水質(zhì)等原始資料的采集，并保證這些資料的有效性和正確性，對(duì)這些資料進(jìn)行分析研究。這是一項(xiàng)很重要的工作，可是經(jīng)常在工程實(shí)踐中被忽視，從而造成了系統(tǒng)的失敗，比較典型的是寧波雅戈?duì)柟I(yè)城的例子。主要是出水量的問(wèn)題，在提供的可行性報(bào)告中提出的是單井每小時(shí)的出水量，但實(shí)際上是單井每天的出水量，所以造成不得不采用其他的方式進(jìn)行補(bǔ)救。

    （4）水質(zhì)處理問(wèn)題

    如果水質(zhì)不適合直接使用于地源熱泵機(jī)組，那需要采取相應(yīng)的水處理措施。

    比如用過(guò)濾器、水處理儀、沉淀池等裝置處理后再用于地源熱泵機(jī)組。一般情況下地下水不能直接用于供暖，因?yàn)榈叵滤话銜?huì)含有一定數(shù)量的碳酸鹽、硫酸鹽、腐蝕性氣體及泥沙等物質(zhì)，可以經(jīng)過(guò)板式換熱器間接利用地下水，延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命，減少維修費(fèi)用。

    （5）地下?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)

    地下?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)要注意對(duì)建筑負(fù)荷、回填材料、土壤地層特性等進(jìn)行精確的勘測(cè)和分析。

    （6）國(guó)產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題

    現(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的地源熱泵產(chǎn)品的廠家越來(lái)越多，但大部分的產(chǎn)品質(zhì)量和性能堪憂。由于過(guò)去沒(méi)有水源熱泵的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，所以各廠家的規(guī)格、參數(shù)不一。有的設(shè)備廠家直接從別的公司買進(jìn)設(shè)備，拆了自己照著做，沒(méi)有自己的設(shè)備研究和開(kāi)發(fā)能力，所以造成這樣的局面也在情理之中。2002年12月6日全國(guó)制冷設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)會(huì)議已審訂了《水源熱泵》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以后可以逐漸達(dá)到統(tǒng)一。【29】不過(guò)，中國(guó)暖通空調(diào)界需要更多其他的相關(guān)的地源熱泵的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。

    （7）合理地配置整個(gè)系統(tǒng)

    地源熱泵雖然是綠色的空調(diào)方式，但是沒(méi)有一套合理的系統(tǒng)，它的節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)就無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。

    6、結(jié)束語(yǔ)

    地源熱泵作為一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)方式，應(yīng)該得到我們的研究工作者對(duì)其進(jìn)行更為深入的研究，探索其關(guān)鍵性技術(shù)。目前在國(guó)內(nèi)地源熱泵機(jī)組的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等各個(gè)方面還沒(méi)有成型的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,其推廣應(yīng)用還有待時(shí)日。但地源熱泵技術(shù)在中國(guó)就像一個(gè)新事物必須經(jīng)歷挫折和教訓(xùn)一樣逐漸地發(fā)展。作為一門(mén)新技術(shù)，它為我們的國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了契機(jī)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著國(guó)富民強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高和生活水平的進(jìn)步，研究和技術(shù)人員的努力，在中國(guó)一定有廣闊的市場(chǎng)前景。