地源熱泵是陸地淺層能源通過輸入少量的高品位能源(如電能)實現(xiàn)由低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移。通常地源熱泵消耗1kWh的能量,用戶可以得到4.4kWh以上的熱量或冷量。
"地源熱泵"的概念,最早在1912 年由瑞士的專家提出,而這項技術(shù)的提出始于英、美兩國。北歐國家主要偏重于冬季采暖,而美國則注重冬夏聯(lián)供。由于美國的氣候條件與中國很相似,因此研究美國的地源熱泵應(yīng)用情況,對我國地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義
熱源
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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(yè)尾水、坑道水等各類水資源以及土壤源作為地源熱泵的冷、熱源。
2組成部分
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地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分:室外地能換熱系統(tǒng)、地源熱泵機組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。 其中地源熱泵機主要有兩種形式:水—水式或水—空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進行熱量的傳遞,地源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水,與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。
3主要特點
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(1)地源熱泵技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)。由于地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源(通常小于400米深)作為冷熱源,進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地?zé)崮芏N藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽能量,比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制,真正是量大面廣、無處不在。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(jīng)濟有效的節(jié)能技術(shù)。其地源熱泵的COP值達到了4以上,也就是說消耗1KWh的能量,用戶可得到4KWh以上的熱量或冷量。[1]
(3)地源熱泵環(huán)境效益顯著。其裝置的運行沒有任何污染,可以建造在居民區(qū)內(nèi),沒有燃燒,沒有排煙,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠距離輸送熱量。
(4)地源熱泵一機多用,應(yīng)用范圍廣。地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),還可供生活熱水,一機多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的
鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng);可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑,更適合于別墅住宅的采暖、
水力平衡分配器
水力平衡分配器
(5)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)維護費用低。地源熱泵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(nèi),從而避免了室外的惡劣氣候,機組緊湊、節(jié)省空間;自動控制程度高,可無人值守。
由以上的特點可以看出,地源熱泵的技術(shù)以后可得到廣泛的應(yīng)用。
然而,地源熱泵要實現(xiàn)制冷制熱,則需要給它提供動力來輸送制冷制熱管道中的循環(huán)水,傳統(tǒng)機房可提供動力,但施工起來比較復(fù)雜,難度高,周期長,采購的材料種類多,需庫存,漏水隱患大等等問題,針對此,市場上開發(fā)了一款新型的動力輸配系統(tǒng)設(shè)備-----節(jié)能空調(diào)機房。此機房系統(tǒng)是將傳統(tǒng)機房中的所有部件進行集成模塊化,實行一體化安裝的模式。不僅在施工難度上大大降低了,而且無需庫存,漏水隱患大大降低了,還能與主機進行無限聯(lián)動等等,由此可以看出,節(jié)能空調(diào)機房實為一款為暖通行業(yè)提供一整套的解決方案.
總而言之,節(jié)能空調(diào)機房、水力平衡分配器、多功能水箱與地源熱泵的結(jié)合為整個暖通系統(tǒng)增加亮點,同時在安裝上便捷了很多,施工時間、采購周期都大大縮短了,人工成本也將低了等等。由此可見節(jié)能空調(diào)機房與地源熱泵的配合是未來暖通行業(yè)必然的發(fā)展趨勢。
4形式
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地源熱泵
地源熱泵
水源/地源熱泵有開式和閉式兩種。
開式系統(tǒng):是直接利用水源進行熱量傳遞的熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)需配備防砂堵,防結(jié)垢、水質(zhì)凈化等裝置。
閉式系統(tǒng):
是在深埋于地下的封閉塑料管內(nèi),注入防凍液,通過換熱器與水或土壤交換能量的封閉系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)不受地下水位、水質(zhì)等因素影響。
1、垂直埋管--深層土壤
垂直埋管可獲取地下深層土壤的熱量。垂直埋管通常安裝在地下50-150米深處,一組或多組管與熱泵機組相連,封閉的塑料管內(nèi)的防凍液將熱能傳送給熱泵,然后由熱泵轉(zhuǎn)化為建筑物所需的暖氣和熱水。垂直埋管是地源熱泵系統(tǒng)的主要方式,得到各個國家的政府部門大力支持。
2、水平埋管--大地表層 在地下2米深處水平放置塑料管,塑料管內(nèi)注滿防凍的液體,并與熱泵相連。水平埋管占地面積大,土方開挖量大,而且地下?lián)Q熱器受地表氣候變化的影響。
3、地表水
江、河、湖、海的水以及深井水統(tǒng)稱地表水。地源熱泵可以從地表水中提取熱量或冷量,達到制熱或制冷的目的。利用地表水的熱泵系統(tǒng)造價低,運行效率高,但受地理位置(如江河湖海)和國家政策(如取深井水)的限制。
5可再生性
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地源熱泵是一種利用土壤所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進行能量轉(zhuǎn)換的供暖制冷空調(diào)系統(tǒng),地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。地表土壤和水體是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量);它又是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng),地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散相對的平衡,地源熱泵技術(shù)的成功使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為現(xiàn)實。
6高效節(jié)能
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地源熱泵機組利用土壤或水體溫度冬季為12-22℃,溫度比環(huán)境空氣溫度
表一
表一
高,熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比也提高;土壤或水體溫度夏季為18-32℃,溫度比環(huán)境空氣溫度低,制冷系統(tǒng)冷凝溫度降低,使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式,機組效率大大提高,可以節(jié)約30--40%的
供熱制冷空調(diào)的運行費用,1KW的電能可以得到4KW以上的熱量或5KW以上冷量。
與
鍋爐(電、燃料)
供熱系統(tǒng)相比,
鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70~90%的燃料內(nèi)能為熱量,供用戶使用,因此地源熱泵要比
電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能,比燃料
鍋爐節(jié)省約二分之一的能量;由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定,一般為10~25℃,其制冷、制熱系數(shù)可達3.5~4.4,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普
表二
表二
通中央空調(diào)的50~60%。因此,近十幾年來,地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發(fā)展,中國的地源熱泵市場也日趨活躍,可以預(yù)計,該項技術(shù)將會成為21世紀(jì)最有效的
供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。
表一:
地源熱泵與其它加熱方式相比的能源消耗情況比較:
比較后可得出地源熱泵是所有加熱方式中最節(jié)約能源的。
表三
表三
表二:地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)各方面的特點相比:
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在各方面都比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)表現(xiàn)優(yōu)秀。
表三:300平米別墅,供暖季供暖和生活熱水運行費用與其它供暖方式相比:
注:表三研究對象為北京的一套高檔別墅,面積為300平米。各種價格參數(shù)取自市政府相關(guān)部門發(fā)布的《2004年度北京能源利用報告》,以及《2006年度北京能源利用報告》,2個年度的能源價格變動較大。本表按用戶每天運行15小時,一個采暖季計算。
7優(yōu)點
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環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著
地源熱泵機組運行時,不消耗水也不污染水,不需要
鍋爐,不需要冷卻塔,也不需要堆放燃料廢物的場地,環(huán)保效益顯著。地源熱泵機組的電力消耗,與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上;與
電供暖相比可以減少70%以上,它的制熱系統(tǒng)比燃氣
鍋爐的效率平均提高近50%,比燃氣
鍋爐的效率高出了75%。
一機多用,應(yīng)用廣泛
地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷,還可提供生活熱水,一機多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的
鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng),特別是對于同時有
供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量的能量,而且用一套設(shè)備可以同時滿足
供熱、供冷、供生活用水的要求,減少了設(shè)備的初投資,地源熱泵可應(yīng)用于賓館、居住小區(qū)、公寓、廠房、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑,小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。
維護費用低并可無人值守
地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少,因而減少維護,其系統(tǒng)不是埋在地下就是安裝在室內(nèi),不暴露在風(fēng)雨中,機組緊湊、節(jié)省空間,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。自動控制程度高,可無人值守、遠程管理,無需雇傭人員看管。
地源熱泵遠程監(jiān)控系統(tǒng)
地源熱泵遠程監(jiān)控系統(tǒng)
污染小
地源熱泵的污染物排放,與空氣源熱泵相比,相當(dāng)于減少38%以上,與
電供暖相比,相當(dāng)于減少70%以上,真正的實現(xiàn)了節(jié)能減排節(jié)能減排是減少能源浪費和降低廢氣排放更多。
維護簡單
地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少,因而減少維護,系統(tǒng)安裝在室內(nèi),不暴露在風(fēng)雨中,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。
壽命長
地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管,壽命可達50年,要比普通空調(diào)高35年使用壽命。
維持生態(tài)環(huán)境平衡
地源熱泵夏天把室內(nèi)的熱量排到地下,冬天把地下的熱量取出來供室內(nèi)使用,相對來說,向環(huán)境排放更少的能量,維持生態(tài)環(huán)境的平衡。
節(jié)省空間
沒有冷卻塔、
鍋爐房和其它設(shè)備,省去了
鍋爐房,冷卻塔占用的寶貴面積,產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益,并改善了環(huán)境外部形象。
地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的
供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用??蓮V闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。
8工作原理
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在自然界中,水總是
地源熱泵系統(tǒng)原理
地源熱泵系統(tǒng)原理
由高處流向低處,熱量也總是從高溫傳向低溫。人們可以用水泵把水從低處抽到高處,實現(xiàn)水由低處向高處流動,熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。
所以熱泵實質(zhì)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(huán)境介質(zhì)(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(jié)能的原因。
地源熱泵是熱泵的一種,是以大地或水為冷熱源對建筑物進行冬暖夏涼的空調(diào)技術(shù),地源熱泵只是在大地和室內(nèi)之間“轉(zhuǎn)移”能量。利用極小的電力來維持室內(nèi)所需要的溫度。
在冬天,1千瓦的電力,將土壤或水源中4-5千瓦的熱量送入室內(nèi)。在夏天,過程相反,室內(nèi)的熱量被熱泵轉(zhuǎn)移到土壤或水中,使室內(nèi)得到?jīng)鏊目諝狻6叵芦@得的能量將在冬季得到利用。如此周而復(fù)始,將建筑空間和大自然聯(lián)成一體。以最小的低價獲取了最舒適的生活環(huán)境。
熱泵原理
熱泵機組裝置主要有:壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹閥四部分組成,通過讓液態(tài)工質(zhì)(制冷劑或冷媒)不斷完成:蒸發(fā)(吸取環(huán)境中的熱量) →壓縮→冷凝(放出熱量)→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程,從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水中。 壓縮機(Compressor):起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用,是熱泵(制冷)系統(tǒng)的心臟; 蒸發(fā)器(Evaporator):是輸出冷量的設(shè)備,它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā),以吸收被冷卻物體的熱量,達到制冷的目的; 冷凝器(Condenser):是輸出熱量的設(shè)備,從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走,達到制熱的目的; 膨脹閥(Expansion Valve)或節(jié)流閥(Throttle):對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用,并調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律,壓縮機所消耗的功(電能)起到補償作用,使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱,并向高溫環(huán)境放熱,周而往復(fù)地進行循環(huán)。
熱泵分類
熱泵是需要冷凝器的熱量,蒸發(fā)器則從環(huán)境中吸熱,此時從環(huán)境取熱的對象稱為熱源;相反制冷是需要蒸發(fā)器的冷量,冷凝器則向環(huán)境排熱,此時向環(huán)境排熱的對象稱為冷
源。
蒸發(fā)器冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同,主要分為空氣換熱和水換熱兩種形式。 熱泵根據(jù)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同,可分為:水—水式,水—空氣式,空氣—水式,和空氣—空氣式共四類。 利用空氣作冷熱源的熱泵,稱之為空氣源熱泵??諝庠礋岜糜兄凭玫臍v史,而且其安裝和使用都很方便,應(yīng)用較廣泛。但由于地區(qū)空氣溫度的差別,在我國典型應(yīng)用范圍是長江以南地區(qū)。在華北地區(qū),冬季平均氣溫低于零攝氏度,普通空氣源熱泵不僅運行條件惡劣,穩(wěn)定性差,而且因為存在結(jié)霜問題,效率低下、新出了一
地源熱泵供暖原理圖
地源熱泵供暖原理圖
款超低溫空氣源熱泵專門針對華北地區(qū)的,超低溫空氣源熱泵穩(wěn)定性好,效率高,具有高效除霜功能。 利用水或地?zé)嶙骼錈嵩吹臒岜?,稱之為地源熱泵。水和地?zé)崾且环N優(yōu)良的熱源,其熱容量大,傳熱性能好,一般地源熱泵的制冷
供熱效率或能力高于空氣源熱泵,但地源熱泵的應(yīng)用常受到水源或地?zé)岬南拗啤?br />
地源熱泵系統(tǒng)按其循環(huán)形式可分為:閉式循環(huán)系統(tǒng)、開式循環(huán)系統(tǒng)和混合循環(huán)系統(tǒng)。對于閉式循環(huán)系統(tǒng),大部分地下?lián)Q熱器是封閉循環(huán),所用管道為高密度聚乙烯管。管道可以通過垂直井埋入地下150-200英尺深,或水平埋入地下4-6英尺處,也可以置池塘的底部。在冬天,管中的流體從地下抽取熱量,帶入建筑物中,而在夏天則是將建筑物內(nèi)的熱能通過管道送入地下儲存;¨對于開式循環(huán)系統(tǒng),其管道中的水來自湖泊、河流或者豎井之中的水源,在以與閉式循環(huán)相同的方式與建筑物交換熱量之后,水流回到原來的地方或者排放到其它的合適地點;對于混合循環(huán)系統(tǒng),地下?lián)Q熱器一般按熱負荷來計算,夏天所需的額外的冷負荷由常規(guī)的冷卻塔來提供。
工作原理
地源熱泵則是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進行冷熱交換來作為地源熱泵的冷熱源,冬季把地能中的熱量“取”出來,供給室內(nèi)采暖,此時地能為“熱源”;夏季把室內(nèi)熱量取出來,釋放到地下水、土壤或地表水中,此時地能為“冷源”。
左圖為開式地源熱泵系統(tǒng)。右圖為冬季地源熱泵供暖原理圖。
空氣源 水源 土壤源
9系統(tǒng)類型
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1.水平式地源熱泵
水平式地源熱泵
水平式地源熱泵
通過水平埋置于地表面2~4M以下的閉合換熱系統(tǒng),它與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物,如別墅和小型單體樓。該系統(tǒng)初投資和施工難度相對較小,但占地面積較大。
2.垂直式地源熱泵
通過垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50M~400M深的巖土體與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物,周圍有一定的空地,如別墅和寫字樓等。該系統(tǒng)初投資較高,施工難度相對較大,但占地面積較小。
3.地表水式地源熱泵
地源熱泵機組通過布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積,臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性,不需鉆井挖溝,初投資最小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。
4.地下水式地源熱泵
地源熱泵機組通過機組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此系統(tǒng)適合建筑面積大,周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。
10應(yīng)用方式
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地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對象可分為家用和商用兩大類,從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。
家用系統(tǒng)
用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進行冷熱供應(yīng),多用于小型住宅,別墅等戶式空調(diào)。
集中系統(tǒng)
熱泵布置在機房內(nèi),冷熱量集中通過風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。
分散系統(tǒng)
用中央水泵,采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源,用戶單獨使用自己的熱泵機組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等,此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上,便于計量,適用于獨立熱計量要求。
混合系統(tǒng)
將地源和冷卻塔或加熱
鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng),混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似,只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或
鍋爐。
11制冷原理
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在制冷狀態(tài)下,地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功,使其進行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝,由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收,最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中,通過冷媒-空氣熱交換器,以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房供冷。
12制熱原理
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在制熱狀態(tài)下,地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功,并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量,通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā),將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝,由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。地源熱泵將地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中,以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。
13發(fā)展前景
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美國(The United States) 1946年,美國第一臺地源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)安裝成功。
1973年,美國阿克拉荷馬大廈安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng),并且進行全面的系統(tǒng)研究。
1978年,美國能源部(DOE)開始對地源熱泵投入了大量的科技研發(fā)基金。
1979年,美國阿克拉荷馬州能源部成立了地源熱泵系統(tǒng)科技研發(fā)基金會。
1987年,國際地源熱泵協(xié)會(IGSHPA)在阿克拉荷馬州大學(xué)成立。
1988年,美國俄克拉荷馬商務(wù)部開始對地源熱泵進行商務(wù)推廣。
1993年,美國環(huán)保署(EPA)大力宣傳地源熱泵系統(tǒng),加深美國民眾對地源熱泵的認識。
1994年,美國政府第一套地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在俄勒岡州國會大學(xué)安裝,地源熱泵從此在美國政府,軍隊,電力公司等得到了大量應(yīng)用。
1998年,美國環(huán)保署(EPA)頒布法規(guī),要求在全國聯(lián)邦政府機構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)。美國總統(tǒng)布什在他的得克薪斯州宅邸中也安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。 全球75%的地源熱泵系統(tǒng)安裝在北美地區(qū)。
美國:是世界上地源熱泵生產(chǎn)、使用和發(fā)展的頭號大國,
1985年:美國安裝的地源熱泵為14,000臺;
1997年:45,000臺;
2000年:400,000臺;
2004年:670,000臺;
2005年:1,000,000臺。
加拿大:2005年地源熱泵系統(tǒng)新增比例增加了50%。
瑞士、挪威:是世界上地源熱泵應(yīng)用人均比例最高的國家,應(yīng)用比例高達96%。
奧地利:應(yīng)用比例為45%。
丹麥:應(yīng)用比例為35%。
日本:是亞洲地源熱泵技術(shù)最先進,使用比例最高的國家。
中國(China) 1997年,美國能源部(DOE)和中國科技部簽署了《中美能效與可再生能源合作議定書》,其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”項目的合作。
1998年,國內(nèi)重慶建筑大學(xué)、青島建工學(xué)院、湖南大學(xué)、同濟大學(xué)等數(shù)家大學(xué)開始建立了地源熱泵實驗臺,對地源熱泵技術(shù)進行研究。
2006年,1月,國家建設(shè)部頒布《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)》。
2006年,9月,沈陽被國家建設(shè)部確定為地源熱泵技術(shù)推廣試點城市,到2010年底,實現(xiàn)全市地源熱泵技術(shù)應(yīng)用面積約占供暖總面積的1/3。
2006年,12月,建設(shè)部發(fā)布文件《“十一五”重點推廣技術(shù)領(lǐng)域》。作為新型高效,可再生能源新技術(shù)的水源熱泵技術(shù)被列入目錄。
地源熱泵是一種利用地球表面淺層水源(地下水、海水、河水和湖水等)或地下土壤熱源的低品位熱源,通過熱泵、制冷循環(huán),制取冷量供夏天空調(diào)使用、制取熱量供冬天取暖使用。
地源熱泵制熱要比常規(guī)的電制熱或燃油、燃氣制熱經(jīng)濟,通常制取相同的熱量,地源熱泵的耗電量只有電熱耗電量的1/4到1/5。因此,地源熱泵市場廣闊。
“十二五”期間,中國預(yù)計將完成地源熱泵供暖(制冷)面積3.5億平方米左右,屆時整個地?zé)崮荛_發(fā)利用的市場規(guī)??傆媽⒊^700億元。
能源局等4部委發(fā)布促進地?zé)崮荛_發(fā)利用指導(dǎo)意見〔2013〕48 號
到2015年,基本查清全國地?zé)崮苜Y源情況和分布特點,建立國家地?zé)崮苜Y源數(shù)據(jù)和信息服務(wù)體系。全國地?zé)峁┡娣e達到5 億平方米,地?zé)岚l(fā)電裝機容量達到10萬千瓦,地?zé)崮苣昀昧窟_到2000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,形成地?zé)崮苜Y源評價、開發(fā)利用技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備制造、產(chǎn)業(yè)服務(wù)等比較完整的產(chǎn)業(yè)體系。
到2020年,地?zé)崮荛_發(fā)利用量達到5000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,形成完善的地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系。
14存在問題
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目前地源熱泵的技術(shù)存在的最大不足是“土壤熱不平衡”的問題
。南方地區(qū)以供冷為主,常年向地下注入熱量;而北方地區(qū)冬季供暖需求大,從土壤中大量吸熱,長年運行后將導(dǎo)致土壤溫度失衡,影響周圍生態(tài)。
夏熱冬冷地區(qū)的夏季供冷量往往大于冬季
供熱量,多出的熱量可通過冷卻塔散去,也可通過余熱回收系統(tǒng),用于供應(yīng)生活熱水,從一定程度上緩解土壤熱不平衡的問題。
其次,地源熱泵應(yīng)用會受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、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;采用地下水的利用方式,會受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約;打井埋管受場地限制比較大,必須有足夠的面積用于打井和埋管;設(shè)計及運行中對全年冷熱平衡有較大要求,要做到夏季往地下排放的熱量與冬季從地下取用的熱量大體平衡。
15執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
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產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
《水源熱泵機組》GB/T19409-2003
《蒸汽壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機組工商業(yè)用和類似用途的冷水(熱泵)機組》GB/T18430.1-2001
《制冷和
供熱用機械制冷系統(tǒng)安全要求》GB9237-2001
《冷水機組能效限定值及能源效率等級》GB19577-2004
設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012
《室外給水設(shè)計規(guī)范》GB50013
工程標(biāo)準(zhǔn)
《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50366-2009
《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ101
《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268
《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50243