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　　本文介紹地源熱泵技術(shù)的發(fā)展及一種地源熱泵的專利技術(shù)和應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)所進(jìn)行的項(xiàng)目推廣，并結(jié)合北京地區(qū)一工程實(shí)例介紹地源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)。本文下面從供熱熱源，地源熱泵與低溫?zé)崴孛孑椛涔┡奶攸c(diǎn)等方面分別作簡(jiǎn)要介紹。?
　　供熱熱源一般有以下幾種形式：熱電廠，區(qū)域鍋爐房，工業(yè)與城市余熱，地
　　熱，核能，熱泵，太陽(yáng)能等。前五種屬于集中熱源，后兩種及燃?xì)鉅t、燃油爐等屬于獨(dú)立熱源。
　　在集中熱源受到限制的區(qū)域，獨(dú)立熱源便顯示出自身的優(yōu)勢(shì)，比如熱泵，尤其是地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)更加明顯。 ?地源熱泵+地板輻射，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崴孛孑椛涔┡夹g(shù)是目前最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保、最節(jié)能方式，供暖效果穩(wěn)定、連續(xù)性好。地源熱泵是利用了地球土壤和水體所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的冷暖空調(diào)系統(tǒng)。地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量），而且是一個(gè)巨大的動(dòng)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(duì)的均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中的似乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為可能。所以說，地源熱泵是利用可再生能源的一種有效途徑。地源熱泵技術(shù)是一種利用淺層常溫土壤或地下水中的能量作為能源的高效節(jié)能，零污染，低運(yùn)行成本的既可供暖又可制冷并能提供生活熱水的新型熱泵技術(shù)。
　　所謂熱泵（Heat Pump）是一種從低溫?zé)嵩醇橙∧芰?，使其轉(zhuǎn)換成有用熱能的裝置。它利用地下常溫土壤或地下水溫度相對(duì)穩(wěn)定的特性，通過輸入少量的高品位能源（如電能），運(yùn)用埋藏于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水與建筑物內(nèi)部進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)低品位熱能向高品位轉(zhuǎn)移的冷暖兩用空調(diào)系統(tǒng)。它由水循環(huán)系統(tǒng)、熱交換器、地源熱泵機(jī)組和控制系統(tǒng)組成。它的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、無(wú)污染和運(yùn)行費(fèi)用低、空氣質(zhì)量高。通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣，是一種的理想的“綠色技術(shù)”。從能源角度來說，它是一種用之不盡的可再生能源。夏季高溫差的散熱和冬季低溫差的取熱，使得地源熱泵系統(tǒng)換熱效率很高。因此在產(chǎn)生同樣熱量或冷量時(shí)，只需小功率的壓縮機(jī)就可實(shí)現(xiàn)，而且冬季運(yùn)行不需要任何輔助熱源和除霜，大大地減少電能消耗和除霜的損失，從而達(dá)到節(jié)能的目的。 ? ? ??
　　低溫?zé)崴孛孑椛涔┡且詼囟炔桓哂?0℃的熱水為熱媒，在加熱管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，加熱地板，通過地面以輻射和對(duì)流的方式向室內(nèi)供熱的供暖方式。該方式具有舒適性強(qiáng)，不占用室內(nèi)面積等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的喜愛。地源熱泵的出水溫度正好滿足低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)溫度不高于60℃的要求，不需增加換熱設(shè)備，減少投資，這也是二者相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)所在。 ?
　　1946年美國(guó)建成第一個(gè)地源熱泵系統(tǒng)。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％，并以每年10％的速度遞長(zhǎng)，美國(guó)前總統(tǒng)布什為大力推廣此節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品，在得克薩斯州鄉(xiāng)間住宅率先應(yīng)用。 ? ??
　　在歐洲，德國(guó)、法國(guó)以及北歐的一些國(guó)家應(yīng)用較多，瑞士-96%、丹麥-27%、奧地利-38%，他們更多的是利用淺層地?zé)豳Y源，來供熱或者取暖。 ??
　　隨著國(guó)內(nèi)人們環(huán)保能源意識(shí)的不斷提高，熱泵越來越受到重視，作為一種環(huán)保高效的新能源將逐漸替代主要以礦物能源為主的一次性能源，并將進(jìn)入千家萬(wàn)戶。這是響應(yīng)國(guó)家號(hào)召發(fā)展綠色建筑的需要，也是貫徹落實(shí)黨中央提出的發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑的重要舉措，同時(shí)為人們提供一個(gè)綠色生態(tài)環(huán)保節(jié)能的居住、工作環(huán)境，提高人們的生活品位。 ? ? ?
　　我國(guó)地源熱泵技術(shù)的研究始于上世紀(jì)80年代。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日在北京召開了第四次全國(guó)地?zé)崮荛_發(fā)利用研討會(huì)；從90年代開始，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；1997年，中國(guó)科技部與美國(guó)能源部簽署了《中美地?zé)衢_發(fā)利用的合作協(xié)議書》。
　　2000年山東XX集團(tuán)公司協(xié)助山東建筑工程學(xué)院成立地源熱泵研究所，這是我國(guó)首個(gè)以地源熱泵技術(shù)為研究目標(biāo)的科研機(jī)構(gòu)。2000年6月19日至23日，中美地源熱泵技術(shù)交流會(huì)在北京召開。2003年3月17日首屆國(guó)際地源新技術(shù)報(bào)告會(huì)由 在濟(jì)南主辦，其中 美國(guó)OSU地源熱泵專家Spiteler博士、劉曉斌博士、山東建筑工程學(xué)院地源熱泵研究所方肇洪博士、清華大學(xué)熱能工程系、天津大學(xué)熱能工程系、同濟(jì)大學(xué)熱能工程系、浙江大學(xué)制冷與低溫工程研究所、吉林大學(xué)熱能工程系、河北建筑科技大學(xué)、武漢化工學(xué)院土木工程系幾十所高等院校及科研機(jī)構(gòu)應(yīng)邀出席，并展開深入探討，大大提高了國(guó)內(nèi)陸源熱泵的技術(shù)水平。2005年，建設(shè)部將地源熱泵技術(shù)列為建筑業(yè)十項(xiàng)新技術(shù)，有關(guān)方面正在制定相關(guān)政策，推動(dòng)地源熱泵技術(shù)的普及和發(fā)展。作為新型清潔能源的代表，地源熱泵受到國(guó)家主管部門重視。建設(shè)部將地源熱泵技術(shù)列為2005建筑業(yè)十項(xiàng)新技術(shù)并責(zé)成中國(guó)建筑科學(xué)研究院空調(diào)所主編的國(guó)內(nèi)首個(gè)關(guān)于地源熱泵技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)《地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)規(guī)程》已經(jīng)頒布實(shí)施。 ?許多地方各級(jí)政府把發(fā)展地源熱泵作為發(fā)展本地經(jīng)濟(jì)的一個(gè)契機(jī)。北京市自1999年起，進(jìn)行地?zé)峁┡痉豆こ碳暗蜏氐責(zé)崮芴菁?jí)利用技術(shù)研究，取得重大成果。為辦好本屆奧運(yùn)會(huì)，北京市主管部門和科研部門全力合作，相繼進(jìn)行了一些先進(jìn)技術(shù)研究，國(guó)內(nèi)外專家提出以地源熱泵為代表的清潔能源符合“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)”的宗旨，應(yīng)當(dāng)在奧運(yùn)工程建設(shè)中推廣、使用，會(huì)議形成倡議書遞交北京市政府和奧運(yùn)會(huì)組委會(huì)，受到有關(guān)方面的高度重視，后詳細(xì)研究及考核，將地源熱泵中央空調(diào)作為2008年北京奧運(yùn)會(huì)指定選用的中央空調(diào)型式。 ??
　　地源熱泵技術(shù)在很大程度上為國(guó)家節(jié)省能源，緩解電荒，同時(shí)也為用戶節(jié)省了大量的運(yùn)行費(fèi)用。 ? ? ??
　　近幾年，地源熱泵空調(diào)技術(shù)在我國(guó)的研究和應(yīng)用有了很大的發(fā)展，理論和實(shí)踐研究異?；钴S，工程應(yīng)用逐年增加，尤其是中國(guó)政府和美國(guó)政府將地源熱泵空調(diào)技術(shù)納入兩國(guó)能源效率和可再生能源合作項(xiàng)目，促進(jìn)了這一技術(shù)國(guó)際合作和推廣的應(yīng)用領(lǐng)域，但是如何優(yōu)化機(jī)組系統(tǒng)配置、獲得較高的能效比，是當(dāng)前業(yè)內(nèi)人事關(guān)注的熱點(diǎn)，所以加強(qiáng)技術(shù)交流，將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、可靠的設(shè)備介紹給大家是非常有意義的。 ?
　　地源熱泵空調(diào)機(jī)組與其它形式的空調(diào)一樣，由四大件組成，即蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、膨脹閥，而壓縮機(jī)、膨脹閥為歐美發(fā)達(dá)國(guó)家原裝進(jìn)口件，實(shí)際上地源熱泵機(jī)組的研發(fā)主要是蒸發(fā)器和冷凝器。 ?地源熱泵機(jī)組使用的新型大容量環(huán)流套管式換熱器，這種新型環(huán)流套管換熱器通過使用特制的等內(nèi)徑異壁低肋內(nèi)螺紋紫銅（或白銅）換熱管有效地加強(qiáng)了蒸發(fā)器從單向流到蒸發(fā)器出口管段的換熱條件，以及對(duì)換熱管危險(xiǎn)區(qū)的加強(qiáng)，有效地保證了換熱器的可靠性，分別采用獨(dú)特的內(nèi)空間設(shè)計(jì)將換熱器內(nèi)水流速?gòu)脑瓉淼?.5m/s提升到3.2m/s和等徑分液技術(shù)充分發(fā)揮了換熱管使用效率，降低了材料的消耗量，既提高了換熱器的傳熱系數(shù)，又解決了易堵塞和制作成本的問題， ?而且通過標(biāo)準(zhǔn)模塊組合的方式有效的擴(kuò)充了換熱器的使用范圍（2kW～260kW）。不僅繼承了傳統(tǒng)換熱器的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了傳統(tǒng)換熱器傳熱系數(shù)低、容量小、易堵塞、易泄露等缺點(diǎn)。?
　　由于環(huán)流套管換熱器的特點(diǎn)使其在地源熱泵機(jī)組上的應(yīng)用具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，成功開發(fā)出了環(huán)流模塊化地源熱泵機(jī)組，下面以北京區(qū)一實(shí)例給大家介紹一下： ?北京XX花園別墅群位于北京市順義區(qū)空港城，是北京地區(qū)較大的高檔次住宅項(xiàng)目，集綠色、親水、國(guó)際化、增值、人文、交通六位于一體，生態(tài)環(huán)境與人居環(huán)境和諧共生的住宅示范區(qū)，其主要為別墅式住宅，同時(shí)還包括娛樂、辦公、學(xué)校等，其別墅住宅一期共計(jì)80余套。按甲方要求其原工程設(shè)計(jì)為冬季燃汽鍋爐采暖，夏季普通家用空調(diào)制冷，經(jīng)詳細(xì)比較及計(jì)算其運(yùn)行費(fèi)用，最后確定其中42套為地源熱泵機(jī)組，共計(jì)約60000平方米，冬季采暖、夏季制冷以降低其費(fèi)用。
　　?
　　（1） 主機(jī)型式 ?
　　因北京冬季溫度較低，家用空調(diào)當(dāng)溫度低于7℃時(shí)其制熱量衰減較嚴(yán)重，同時(shí)存在夏季制冷系數(shù)較低等問題，同時(shí)根據(jù)北京市文件，位于順義區(qū)地下水取用受到嚴(yán)格限制，排除水源熱泵機(jī)組。 ?因此在同甲方多次接觸后，采用地源熱泵機(jī)組用以制冷及采暖。因其原有機(jī)房面積較小，不能安裝，經(jīng)和甲方協(xié)商后，安裝于一樓樓梯底，因其位于室內(nèi)，與會(huì)客廳接，所以其外觀及噪聲要求極為嚴(yán)格，最后確定選用XX產(chǎn)低噪音數(shù)碼柔性旋流式地源模塊機(jī)組。 ?根據(jù)其建筑單體別墅建筑面積為366m2，根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ19—87及《民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)技術(shù)措施》，其單位面積冷負(fù)荷按100W/m2，單位面積熱負(fù)荷按85W/m2，總體冷負(fù)荷為36.6kW，總體熱負(fù)荷為31.1kW，根據(jù)總體冷熱負(fù)荷選用DM-10Q（R）型地源模塊冷熱水機(jī)組，制冷量為38kW；制熱量為32kW。 ??
　　(2)工程施工 ? ? ?
　　考慮順義區(qū)XX花園地下情況，88米以下均為巖石，其施工難度較高，同時(shí)考慮其施工成本，因此在本工程中地下埋管為雙U型管，埋管深度為80米， ?每套別墅400m2，共計(jì)5孔，孔間距為5米，每戶埋管合計(jì)400米。其地埋管材質(zhì)為高密度聚乙烯管PE100，管徑為32mm，壁厚2.9mm，鉆孔孔徑為150mm。?
　　(3)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?
　　根據(jù)其別墅單體面積較小，室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水采用自來水定壓補(bǔ)水，室外埋管系統(tǒng)采用小型補(bǔ)水箱定壓補(bǔ)水。考慮其室內(nèi)空間及節(jié)省管材，主管采用異程設(shè)計(jì)，其水流速按2m/s設(shè)計(jì)，地埋管循環(huán)系統(tǒng)水流速按1.2～2.5m/s設(shè)計(jì)。 (4)設(shè)備運(yùn)行效果 ?機(jī)組安裝完畢后經(jīng)調(diào)試，當(dāng)環(huán)境溫度35℃時(shí)，地源熱泵機(jī)組冷媒水進(jìn)水溫度12℃，出水溫度7℃，室內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到20～24℃，制熱時(shí)熱媒水進(jìn)水溫度40℃，出水溫度45℃，室內(nèi)溫度可達(dá)到18～24℃，完全達(dá)到空調(diào)制冷、制熱設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行效果理想，甲方十分滿意。