欧洲地源热泵发展浅析
国内外地源热泵发展现状及趋势

2015年01月地源热泵供热空调系统的设备制造、设计和施工已成为蓬勃发展的新兴产业,我国地源热泵应用已经居世界首位,我国地源热泵应用国际领先的局面受到各国关注。
国内外地源热泵发展现状及趋势热泵大未来2012年全国单位国内生产总值能耗降低3.6%,SO 2、NO X 排放总量分别减少4.52%、2.77%的基础上,2013年年均生产总值能耗再下降3.7%,SO 2、NO X 排放总量分别再下降2%、3%。
而2014~2015年的2年,年均生产总值能耗还需降低3.84%,比前2年平均降幅高1.03%,NO X 平均降幅需达到4%以上。
“十二五”期间力争实现节能2.5亿吨标准煤,五年间规模以上单位的工业增加值能耗要下降21%左右。
实现2020年比2005年减少碳排放40%~50%及相应的节能指标,需要我们做出更大的努力。
面对日益严峻的能耗环境,国家加大力度扶持和鼓励可再生能源技术的应用和推广,也正是在此背景下,地源热泵在今后应如何发展,是否各个地区都可以推广运用于中央空调系统,就成为了业界研究方向。
一、国外地源热泵发展现状及发展趋势(一)国外地源热泵发展现状纵观全球范围,地源热泵系统已日益普及,2005~2010年大约有30个国家在使用地源热泵,其用量增长2.5倍以上)。
美国地热资源多,利用充分,是世界上开发利用地热最好的国家。
美国地热资源协会统计数据表明,在低温低热利用方面,美国现有60万台地源热泵在运转,占世界总数的46%。
2011年,美国专家建议将地热作为美国“关键能源”。
自从20世纪40年代地热在美国开始被利用以来,地源热泵技术一直在不断发展。
美国资料显示,比起使用常规空调来取暖或制冷,地源热泵的效率显然要高出许多,同时也更为可靠和持久。
1台地源热泵的寿命可以长达25年到50年。
正由于美国的带头作用,地源热泵中央空调已在全世界有了大发展的良好态势。
(二)国外地源热泵发展趋势地源热泵除在发源地的欧洲各国和美国正在大发展外,从近期资料可见,加拿大、新西兰和日本等国都在加速发展。
欧洲地源热泵和地热能储量的现状

欧洲地源热泵和地热能储量的现状摘要地源热泵作为一项节能技术在欧美国家已得到大量的应用,尤其供冷在市场上已被人接受,但对于供热,尤其是高温供热(>50℃),仍处于论证阶段。
尽管地源热泵至今已被使用了超过50年(最先在美国),但是,这项技术在市场上仍处于初期,而燃料供热和空气源热泵供冷占据了市场的主要地位。
在德国、瑞士、奥地利、丹麦、挪威、法国和美国,大量地源热泵被使用,而安装指南、质量控制和承包证明仍是现在主要的争议点。
关键词地源热泵;地下蓄热;欧洲0 引言地源热泵系统,是热泵与地埋管换热器(闭环系统)或地下井水(开环系统)综合的系统。
供热情况下,地球作为热源,流体(通常为水或水—防冻剂的混合液)作为媒介将热量从地球传递到热泵的蒸发器,因此,利用的是地热能。
制冷时,地球为冷源。
对于地埋管换热器(BHE),地源热泵既能供热也能供冷,事实上能用于任何场所,对较多地适应各种要求。
大多数欧洲国家没有丰富的能直接利用的热水资源(除了冰岛、匈牙利和法国)[1]。
在有特殊地下设施的地区,利用低焓地下水为大量顾客提供区域供热受到限制。
这种情况下,在非集中GSHP(地源热泵)系统中,利用到处存在的浅层地热资源是一个明显的选择。
因此,在许多欧洲国家,地源热泵得到了快速的应用和发展,结果是这种系统在市场上也得到了快速的推广,经营这一领域的公司数目也在逐步增加。
在欧洲中部和北部,地源热泵的市场大量推广,由于其气候条件,主要用于供热,空调使用较少。
因此,不像地源热泵在美国,热泵在欧洲主要在供热模式下运行。
在欧洲南部,尤其是希腊和土耳其西部,地源热泵安装使用还只是刚通过论证阶段;在瑞士人的技术支持下,第一个地埋管地源热泵系统试验点于1993年建在希腊(Papageorgakis,1993)。
这一努力促使了随后的雅典国立理工大学一工程的实行——使用地下水井和地埋管混合地源热泵系统对一采矿建筑进行供热供冷(Karytsas et al,2002);随后还有其它的工程(Mendrinos et al,2002)。
地源热泵行业分析及发展机遇

技术不断创新
地源热泵技术将不断得到改进和创新,提高系统的能效和可靠性,降低运行成本,进一步推动地源热泵 行业的发展。
发展建议
加强政策支持 政府可以加大对地源热泵行业的 政策支持力度,如提供财政补贴 、税收优惠等,促进地源热泵技 术的推广和应用。
行业发展的机遇
环保需求增长
随着全球对环境保护的重视日益增强,地 源热泵作为一种可再生、低污染的能源利
用方式,具有巨大的市场潜力。
可再生能源政策
许多国家和地区都在推动可再生能源的发 展,为地源热泵行业提供了政策支持和激
励。
能效优势明显
地源热泵能够实现高效制冷和供暖,相比 传统空调系统,能节省大量能源。
能源结构调整
随着全球能源结构的调整,可再生能源得到了越来越多的重视。地源热泵作为一种可再生能源技术, 得到了政府的大力支持。例如,欧洲各国政府对地源热泵行业给予了补贴和税收优惠等政策支持。
技术创新提升产品竞争力
高效性
随着科技的不断进步,地源热泵系统的 效率得到了显著提升。例如,新型的地 源热泵系统采用了先进的涡旋压缩机、 新型的冷却技术和智能控制系统等,使 得系统的能效比得到了大幅提升。这不 仅降低了系统的运行成本,也提高了产 品的竞争力。
随着人们对环保和节能的认识不断提 高,以及政府对可再生能源的支持力 度加大,地源热泵市场规模不断扩大 。
增长趋势
未来,随着技术的不断进步和应用范 围的不断扩展,地源热泵市场规模将 继续保持快速增长趋势。
CHAPTER 03
地源热泵行业发展趋势
政策推动行业快速发展
地热“点燃”绿色未来——欧洲地热资源开发利用现状及启示

50于2014年试运转和维修的原因,欧洲地热发电厂的产能利用率在76%左右,与过去几年的水平相当。
发电技术方面,主要有干蒸汽发电、闪蒸发电和有机朗肯循环发电等,其中干蒸汽发电和闪蒸发电技术主导欧洲市场,占比分别为40%和42%。
比如,意大利以干蒸汽发电技术占据主导;冰岛地热资源为高温湿蒸汽资源,几乎都采用闪蒸发电技术。
但最近10年,利用中低温地热能的有机朗肯循环(简称ORC)发电技术发展较快。
由于土耳其拥有丰富的中低温地热资源,ORC 发电技术成为主流。
2014年欧洲地热发电容量较2013年新增170MW,并全部来自土耳其。
从发电方式来看,新增容量全部集中在ORC 方面,这主要是由于中温地热发电的增加,但传统发电装置仍占据主导地位。
为了更加高效地利用地热资源,冰岛、法国、德国和土耳其已启动了围绕地热发电的地热综合利用项目,以地热发电为主,采用“热电联供”或“冷热电联供”模式,在提供电力的同时为周边地区的居民提供供热或制冷需求,这将显著提高当地地热资源利用效率。
地热直接利用技术已成熟,新技术出现较少地热的直接利用主要包括区域供暖、洗浴和游泳加热、温室加热、水产养殖池加热、工业用热、农业干燥和融雪等方式。
目前,欧洲地热直接利用最为活跃的部门仍然是集中供暖,欧洲地热能委员会(EGEC)统计显示,2014年欧洲地热供暖产热量新增大约80GWh (吉瓦时),总计达到4260GWh,占到地热直接利用的40%。
2015年欧洲地热直接利用装机总容量估计为4701.7MW,主要利用国为冰岛、欧洲的火山和沉积盆地中蕴藏着丰富的地热资源,他们将地热利用方式划分为地热发电、直接利用和地源热泵三类,这三类地热利用市场均占据重要地位。
欧盟委员会联合研究中心(JRC)报告显示,全球地热装机总容量2015年大约为82GW (吉瓦),地源热泵利用比例最高,达到61%,其中欧洲占据着最大的地源热泵市场。
从具体国家来看,地热能装机总容量最高的前15个国家的总装机容量达到全球的85%,其中有10个国家分布在欧洲。
地源热泵在欧美国家的发展概况

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地源 热 泵在 欧美 国家 的发展概 况
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地源热泵在国外的发展概况

地源热泵在国外的发展概况[摘要] 地源热泵技术是一项空调、供暖和热水供应技术.本文分析了国外地源热泵的结构型式,地热热交换器的型式;介绍欧美国家地源热泵研发背景、发展状况及应用概况。
[关键词] 地源热泵地热交换器能源应用一、概述地源热泵(Ground Source Heat Pump GSHP)是以大地为热源对建筑进行空调的技术。
冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用;夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量,以备冬用。
夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相当,冷暖负荷基本相同,用同一系统,可以充分发挥地下蓄能的作用。
地下蓄能系统的埋管可环绕建筑布置;可布置在花园、草坪、农田下面或湖泊、水池内;可布置在土壤、岩石或地下水层内;也可在混凝土桩基内埋管。
不必远距离输送,不必大面积开挖,也不占用地面,实是一种节能、对环境无害的绿色空调设备,符合可持续发展的要求。
“地源热泵”(GSHP)的名称最早出现在1912年瑞士的一份专利文献中,20世纪50年代欧洲出现了利用地源热泵的第一次高潮。
在此期间,Ingersoll和Plass根据Kelvin线源概念提出了地下埋管换热器的线热源理论,但当时由于能源价格低,系统造价高,未得到广泛应用。
上世纪70年代初期,由于石油危机的出现和环境的恶化,引发了人们对新能源的开发和利用,因而地源热泵以其节能的特点开始受到重视。
这时,北欧国家的科技工作者开始了地源热泵的实际应用研究与开发,并得到了国家政府的大力支持。
1974年起,瑞士、荷兰和瑞典等国家政府资助的示范工程逐步建立起来,地源热泵生产技术逐步完善。
从系统技术来说,此期的地下热传导体系大多数采用的是地下水直接利用方式,要求有一定的水温,而且技术相对粗糙,甚至没有回灌井。
70年代后期,瑞典科学家开始研究地下开放式的循环采热系统。
上世纪80年代是地源热泵技术飞速发展的时期。
论地源热泵系统发展与经济分析

论地源热泵系统发展与经济分析作者:张戈来源:《城市建设理论研究》2013年第32期摘要:地源热泵在上个世纪三十年代就已经在欧洲工程中得以应用,这个时候的运用主要是为了冬季供暖。
在七十年代,能源危机扩展了地源热泵的应用范围,技术越来越成熟。
因为我国的空调技术起步不是特别早,作为传统空调的分支,地源热泵就显得陌生一些。
本文就地源热泵系统发展以及其经济效益进行了分析。
关键词:地源热泵系统发展经济分析中图分类号:F012文献标识码:A在当今世界中,环境污染一直是一个引起各国广泛关注的问题。
我国主要是以煤炭为主要能源,煤炭在能源生产结构中占据重要的位置。
根据国际煤炭会议的资料介绍,我们可以看出,煤炭在世界上的储量还是比较丰富的,根据当前的开采速度来计算,还可以开采大约200年左右,石油的开采量大约还能维持30多年,天然气也是社会经济发展中的重要能源,但是也是相对有限的,大约还可以开采60年左右,这些能源都会给空气带来严重的污染。
全球变暖等多种气候反常的现象都与此有关。
地热能是一种清洁而安全的能源之一,属于新能源的一种,储存量比较大,开采利用也比较方便,对环境的危害也比较小,开始在我国能源市场上崭露头角。
一、地源热泵系统发展所谓地缘热泵技术就是利用地下的土壤和水,根据地下水温度相对稳定的也行,通过对电能的消耗,能够在天气冷的时候,把地位热源中的热量转向需要供热的地方,在天气热的时候,还能把室内的余热向地位热源转化,这样就使得稳定降低,达到制冷目的。
对于地源热泵来说,不需要人工的冷源或者热源,能够逐渐取代锅炉取暖或者是市政管网等供暖方式,也能代替中央空调系统。
冬天来临的时候,这个系统取代锅炉从地下水或者土壤取热,还可以给地下水放热来制冷,也能提供生活用水,功效不言而喻。
其发展优势主要表现在:第一,低维护。
对于地源热泵来说,其控制的自动程度比较高,工艺连接也相对比较简单,减少了维护的麻烦,显得更加安全可靠;第二,环保,安全。
地源热泵在国外的发展概况及其在我国应用前景初探

Association)与
“DACH”(由来自德国,奥地利和瑞士的专家组成 的协会)等。同时,一些大的生产厂家开始为设计 地源热泵而编写软件,尤其是地下换热器部分。现 有的软件有:EED、GchpCale、GLDesign、GLHEP— RO和GS2000等。因此,与80年代相比,现在的 地源热泵有微电脑控制,自动化程度高;机组设计、 安装简单方便,而且安全,周期短。系统运行稳定, 效率高,无污染。 2.3地源热泵在欧洲的应用 对整个欧洲来说,地源热泵主要应用于新建房 屋,系统末端可以提供地板辐射采暖。但是它在所 应用的国家发展是不平衡的。表1列出了欧洲几 个主要国家在2001年Peifang The working principle、performance—evaluating target and basic type of ground—
are
ABSTRACT
source
heat pump well
as
introduced,then talking about its usage in Europe and U.S.A is summa—
业,如:Waterfurnace、Geothermal
DX、Hydron等。
在中、北欧国家,地源热泵主要用于室内地板辐射 供暖和提供生活热水,尤其是瑞士,在家用供热装 置中,地源热泵所占的比例很大旧j。我国在该领 域的研究才刚刚起步,到20世纪80年代末才有少 数单位先后开展这项工作,受国际大环境的影响以
第3卷第3期
2 0 0 3年6月
制冷与空调
REFRIGERATION AND AIR—CONDITIoNING
V01.3.NO.3 June 2003
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建设科技 ∣ 73㕂꣢錠ꅿ建设科技CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY2019年1月下总第376期1 引言欧洲从20世纪50年代就开始了研究地源热泵的第一次热潮[1],是地源热泵的起源地,并取得了相当的成就。
据欧盟委员会联合研究中心(JRC)2015年报告[2],全球地源热泵总装机容量约为50GW ,其中欧洲装机容量达到19GW ,在全球占比最高,达到38%左右,在世界地源热泵领域中处于领先地位。
据欧洲热泵协会预计,在2020年欧洲热泵总装机容量将达到35.6GW ,可以提供191.62TWh 能量,减少温室气体排放34.4Mt 。
欧洲十分重视可再生能源的发展,欧盟在2020年的能源目标中重点强调能源的可持续性。
地源热泵技术姚嵌㐌徏搑峱㺥嵫卥边萌萌 杨灵艳 张昕宇(中国建筑科学研究院有限公司,北京 100013)[摘要] 欧洲是地源热泵的起源地,在世界地源热泵技术领域一直处于领先地位,欧洲各国不同的气候地质条件,不同的能源结构,对地源热泵技术的应用有着不同的影响。
本文选取了几个欧洲典型国家,调研其地源热泵市场应用现状,分析相关影响因素,同时介绍了各国的相关政策措施。
[关键词] 欧洲;地源热泵;发展;应用Development of Ground-source Heat Pump in EuropeBian Mengmeng, Yang Lingyan, Zhang Xinyu(China Academy of Building Research, Beijing, 100013)Abstract :Europe is the origin of ground-source heat pump (GSHP), and enjoys the leading position in the field of GSHPtechnology in the world. Different climatic and geological conditions and different energy structures in European coun-tries have different impacts on the application of GSHP. In this paper, several typical European countries are selected to investigate the application status of GSHP market. At the same time, the relevant policies and measures of various coun-tries are also introduced.Key words :ground-source heat pump, Europe, development, application是通过有效利用可再生能源浅层地热能实现节能减排的途径,与欧盟能源目标要求十分契合,因此,欧洲地源热泵的发展应用一直走在世界前列。
近年来,由于政治、经济因素的影响,以及能源环保目标设定的不同,加之各国资源条件及能源需求的不同,欧洲各国地源热泵的应用呈现差异化发展。
其中较为典型的国家有德国、瑞典、芬兰和荷兰。
德国的地源热泵起源较早,经过长时间的发展,其政策、体系、规范、主管部门等已经成熟健全;瑞典位于北欧,冬季寒冷漫长,是欧盟国家中地源热泵装机数量最多的国家;芬兰在近年来地源热泵发展迅速;荷兰以它的水利、地质方面的技术而著称于世界,充分利用自己国家在水资源方面的优势,将地下水DOI: 10.16116/ki.jskj.2019.02.01374∣ 建设科技总第376期建设科技㕂꣢錠ꅿ源热泵结合蓄能技术进行供暖制冷。
本文从欧盟整体情况和几个典型国家着手,介绍欧洲地源热泵发展近况。
2 欧盟整体发展情况根据欧盟EurObserv [3—4]最新调查数据显示,2015年,欧洲热泵市场表现出色,供暖和制冷热泵销量从2014年的221万台增长到2015年的265万台,增长率为20%,2016年热泵市场紧随上升趋势,销售量超过330万台,同比增长26.1%,热泵系统安装总量超过3000万台。
其中地源热泵在2014—2016年的年销量超过80000台,同比增长1.5%,地源热泵市场发展逐渐进入平稳期。
表1是截至2015~2016年欧洲各国地源热泵总装机数量,截至2016年底,欧洲已有超过149万套地源热泵在运行。
欧洲地源热泵市场持续向前进步的主要动力来源于以下三个层面。
一是技术层面,热泵技术发展的直接推动和太阳能光伏系统发展的间接推动形成合力,光伏与热泵的耦合进一步提高了能源转化效率和可再生能源利用率,是目前研究的热点之一。
当前,地源热泵已经具备较为完善的体系,研发的主要目标在于提高地源热泵系统的效率和减少投资成本[5]。
二是政府组织层面,欧盟重视可再生能源的应用,从1997年签署《联合国气候变化框架公约(京都议定书)》确定减排义务开始;到2009年,欧盟通过《可再生能源指令》,保证2020年可再生能源在总能耗中的比例达到20%,至2030年达到27%;2015年2月,欧盟发布了《供暖空调战略》,提出用新型高效设备替代原有低性能的设备来提高能源利用率和可再生能源份额,其中特别强调热泵产品能效。
欧盟热泵协会预计到2030年欧洲可再生能源份额将达到50%,热泵作为一种有效的可再生能源利用形式,在欧洲得到了充分的重视和发展。
三是用户层面,与电供暖和燃油供暖相比,热泵的经济性更优,且节能环保性好.表2为不同种类热泵初投资与运行费用情况,从投资回收期来看,空气源热泵优于地源热泵。
但空气源热泵受气候环境影响较大,当室外温度较低时,或室外机结霜时,空气源热泵机组性能迅速下降,相比之下,地源热泵在北欧等气候寒冷地区的系统稳定性、可靠性和系统的高效性优势更加明显。
3 德国德国位于欧洲中部,属于西欧海洋性与东欧大陆性气候间的过渡性气候,夏季不太热,冬季大部分时间不冷,平稳温和是德国气候的总体特征,冬季平均温度在1.5℃(低地)和-6℃(山区)之间,7月份平原地区的平均温度为18℃,南方山谷地区为20℃左右。
表1 截至2015-2016年欧洲各国地源热泵装机情况[4]Table 1 Ground-source heat pump installations inEuropean countries as of 2015-2016[4]国家20152016意大利1400014200法国148675151770西班牙12161293瑞典497658514038德国330244349623芬兰94504102995丹麦5602360692荷兰4740750943葡萄牙832857保加利亚42724272奥地利95860101088英国2726329183爱沙尼亚1062512375比利时77749374捷克共和国2162823149波兰3660541995斯洛文尼亚935010050爱尔兰34533824斯洛伐克30734993匈牙利5101310立陶宛36934463卢森堡420420合 计14150851492906表2 不同种类热泵初投资与运行情况[6]Table 2 Initial investment and operation of different types of heat pumps热泵类型年节约能量(kWh )年节约运行费用(€)初投资(€)投资回收期(年)地源热泵14000~170001800~220014000~200007.7~9.1空气—水热泵8000~130001000~17008000~120007.0~8.0排风热回收热泵3000~7000400~8006000~1000012.5~15.0空气—空气热泵2000~7000250~8001500~25003.1~6.02019 No.02边萌萌等:欧洲地源热泵发展浅析㕂꣢錠ꅿ德国地源热泵市场的发展如图1所示,20世纪80年代第二次石油危机推动地源热泵的快速发展,年销售安装量达到顶点。
之后伴随着石油价格的回落,同时由于地源热泵技术不成熟及缺乏安装经验,暴露出了一些问题,销量迅速衰减。
90年代,由于地源热泵的节能环保特性,再一次受到人们的关注,政府的激励政策和石油价格的逐步上涨及电价的相对稳定带来了地源热泵市场的复苏 [7]。
21世纪以后,销售额增长率大幅上升,在2008年达到最大值,由于经济危机的影响,地源热泵销售量开始小幅下降,2015年德国地源热泵销售量为17000套, 2016年地源热泵年销量达到20700套,同比增长21.7%,市场开始回升。
图1 德国地源热泵销售量和重要事件[8] Fig. 1 Sales and important events of German ground-source heat pump [8]在德国的气候条件下,各种形式的热泵都可以在这里使用[1]。
80年代中期,以土壤、水、空气作为低温热源的热泵比例大致相同。
自90年代中期以来,地源热泵的比例开始上升,这是由于与其他形式热泵相比,在公共建筑中使用地源热泵季节性性能系数更高,这类系统的发展受到激励。
但在接下来的几年里由于空气—水热泵技术的快速发展及安装简便等优点,其市场占有率开始持续上升,地源热泵市场占有率相应下降,到近几年,占有率又有所回升。
图2是近三年不同种类热泵的市场情况,可以看出,2016年整个热泵市场同比增长13.7%,其中地源热泵销量同比增长21.7%,超过空气—水热泵的增长率11.1%。
德国热泵市场的回暖与政府的激励密切相关。
近几年,德国政府出台了新的激励政策来推动高性能可再生能源供暖系统的发展。
市场激励计划“Marktanreizpro-gramm”(MAP)在2015年4月被提上日程,该计划主要是为可再生能源供热项目提供资金补助和低息贷款,并希望通过这个计划,实现到2020年由可再生能源供热的比例达到14%。
此外,从2016年1月1日起,通过了一项新的能效激励措施“Anreizprogramm Ener-gieef fizienz (APEE)”,这项新措施是通过为现有供暖系统更换或改造提供资金补助,来提高其能源效率。
最佳优化方法是用可再生能源来替代燃油或燃气给建筑供暖并提供生活热水,可再生能源的形式主要有生物质、热泵和太阳能与热泵耦合系统。
额外的APEE奖励相当于MAP激励措施的20%,而任何提高现有供暖系统能源效率的投资都可能获得600欧元的额外奖励[3]。