地源热泵技术综述
地源热泵技术概述及案例展示
地源热泵技术概述及案例展示第一节热泵与地源热泵热泵是一种在技术和经济性上都有较大优势的实现建筑供热的替代手段。
传统的空调系统需分别设置冷源和热源，如果让建筑空调系统的冷源在冬季以热泵的方式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，有效地解决了大气污染问题。
而与直接把电能转换为热能的电锅炉相比，采用热泵空调系统供热的电耗仅为前者的1/3—1/4，可以大大节省能耗和运行费用。
地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。
地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。
以建筑物空调（包括供热和制冷）为目的的热泵系统有许多种，通常把它们分为空气源热泵和地源热泵两大类。
空气源热泵以室外空气为一个热源。
它的系统简单，初投资较低，但在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低，应用受到气候条件的制约，基本上不适用于华北的冬冷夏热的气候条件。
另一种热泵利用大地（地下岩土、地表水、地下水）作为热源，可以称之为“地源热泵”。
离地表5-100m的地层中未受干扰时常年保持恒定的温度（山东省约为16-18℃），远高于冬季的室外温度，又远低于夏季的室外温度。
因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。
此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量。
这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
地源热泵的优点：1、利用清洁的电能实现供热和空调，废除了污染严重的中小型燃煤锅炉。
2、利用的能量是地壳浅层（200m以内）蓄存的热量，是一种可再生能源。
综述暖通空调中地源热泵的新技术
综述暖通空调中地源热泵的新技术摘要：目前由于能源消耗的急剧增加，热泵作为一种通过消耗少量高品位能源，把热量由低温级上升到高温级的特殊装置而受到了人们的青睐。
本文根据作者多年的工作经验对暖通空调中地源热泵的一些新技术做出的以下分析。
关键词：地源热泵暖通发展地源热泵（ground source heat pump）也称为地热热泵（geothermal heat pump），它是以地源能土壤、地下水、地表水、低温地热水和尾水作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源的系统，同时也是实现采暖、制冷和生活用水的一种系统。
它用来替代传统的用制冷机和锅炉进行空调、采暖和供热的模式，是改善城市大气环境和节约能源的一种有效途径，也是国内地源能利用的一个新发展方向。
地源热泵系统根据不同的构成形式有不同的名称：地耦合式热泵、土壤热源热泵、水源热泵、地热热泵、闭环热泵、太阳能热泵、地源热泵等。
1 地源热泵背景现状我国自20世纪50年代起一些单位开始了热泵研究工作，但其发展缓慢。
直到80年代初，为了利用低品位能源和回收大量工业余热，热泵在各个领域的研究逐步形成热潮，热泵技术得到较快的发展，并有了初步的成效。
1983年，在北京召开了中国制冷学会低位热泵与热泵技术会议，发表了我国在这方面的研究成果，并指出必须进一步探讨通过热泵提高能源利用率。
地源热泵，就是把传统空调的冷凝器或蒸发器直接埋入地下，使其与大地进行热交换，或是通过中间介质（通常是水）作为热载体，使中间介质在封闭环路中通过大地循环流动，从而实现与大地进行热交换的目的。
也就是说，地源热泵是以大地为热源对建筑物进行空气调节的设备。
冬天通过热泵将大地中低位热能提高品位对建筑供暖，同时储存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行降温，同时储存热量，以备冬用。
夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相等，冷暖负荷基本相同，用同一系统，可以充分发挥地下储能的作用。
浅谈地源热泵技术(最终)
浅谈地源热泵施工技术1．地源热泵简介地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。
地源热泵主要有地下水热泵、河湖水源热泵、土壤热泵几种形式。
不同形式的地源热泵系统采用的施工技术是不同的，本文将主要介绍目前采用最多的地热换热器埋管系统的施工技术。
2．地源热泵工艺原理地源热泵系统工作原理如图1所示，“热泵”二字说明它是热泵的一种，具有热泵的共同特点，其工作过程具体如下，夏季制冷时，大地作为排热场所，把室内热量以及压缩机耗能通过埋地盘管排入大地中，再通过土壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去。
冬季供热时，大地作为热泵机组的低温热源，通过埋地盘管获取土壤中热量为室内供热。
两个换热器都即可作冷凝器又可作蒸发器，只因季节不同而功能不同。
以盐城站为例，夏季工况时热泵机组地源水进/出水温度为30/35℃，冷冻水进/出水温度为12/7℃；冬季工况时地源水进/出水温度为10-5℃，室内供热进/出水温度为40/45℃。
在地源热泵系统中，由于冬季从大地中取出的热量可在夏季得到补偿，因而可使大地的热量基本维持平衡。
图1 地源热泵工艺原理示意图3．地源热泵埋管技术3.1换热器埋管技术闭式地源热泵系统将换热器管埋于地下，主要有水平和竖直埋管两种形式。
水平埋管早期应用较多，现已很少采用。
竖直埋管地源热泵系统占地面积小，受外界影响极小，恒温效果好，施工完毕维护费用极少，用电量小，运行成本大幅降低，而且竖直埋管是比较符合我国国情的一种形式，如何提高钻孔效率，降低一次性投资中钻孔费用是目前该领域的研究重点。
（1）竖直埋管换热器的形式主要有三种：U型管形式、套管形式和单管形式。
①U形管型是在钻孔的管井内安装U形管，一般管井直径为100~159mm，井深10~200m。
U形管径一般在φ50mm以下(主要是流量不宜过大所限)，由于施工简单；换热性能较好，承压高，管路接头少，不易泄漏等原因，目前应用最多。
地源热泵技术
地源热泵技术介绍地源热泵技术是一种利用地下的热能来进行供暖、制冷和热水供应的环保能源系统。
它通过从地下的地热能源中提取热能，经过热泵的升温处理后，将热能传递到建筑物中，以供应温暖的空气或热水。
工作原理地源热泵技术的工作原理基于热泵循环系统。
首先，通过地下的地热能源，包括地下水、土壤或岩石，来提供热能。
使用一个地热井将地下的热能输送到地源热泵系统中。
地源热泵系统中的热泵通过循环制冷剂来将地下的热能吸收到蒸发器中。
然后，制冷剂在压缩机的作用下升温并变为高温高压气体。
高温高压气体通过换热器将热能传递给建筑物的供热系统，提供热水和供热。
而冷凝器中冷却的高温高压气体通过膨胀阀降温和膨胀后，变为低温低压气体，并被再次送入蒸发器中进行下一轮循环。
优势地源热泵技术相比传统供热方式具有许多优势：1.高效能源利用：地源热泵技术通过利用地下的热能，能够将一单位的电能转化为三到四单位的热能，相比传统热水锅炉等系统，能效更高。
2.环保节能：地源热泵技术利用地下的热能作为能源源，不需要燃烧燃料，减少了对化石燃料的依赖，有利于减少温室气体的排放。
3.稳定可靠：地下地热能源的温度相对稳定，不受外界气候的影响，使地源热泵系统的供热效果更加稳定可靠。
4.长期经济性：尽管地源热泵系统的初投资较高，但随着时间的推移，系统的高能效和低运行成本将使其在长期内具有更高的经济性。
5.多功能：地源热泵技术既可用于供热，也可用于制冷。
通过翻转制冷循环，地源热泵系统可以逆向工作，将建筑物内的热量排出以实现室内的制冷。
应用领域地源热泵技术广泛应用于以下领域：1.住宅用途：地源热泵技术在供暖、制冷和热水供应方面可以有效地满足住宅的需求。
2.商业建筑：地源热泵技术在商业建筑物中应用广泛，可以实现供暖、制冷和热水供应的集中管理。
3.工业用途：地源热泵技术也可以应用于工业领域，满足工业制造过程中的供热和制冷需求。
4.农业领域：地源热泵技术在温室、畜牧设施等农业领域也有应用，可以提供稳定的温度和湿度控制。
供暖系统中的地源热泵技术研究
供暖系统中的地源热泵技术研究地源热泵技术是一种利用地下热能进行供暖和制冷的环保节能技术，近年来受到越来越多的关注和应用。
地源热泵系统通过地下热能的吸收和释放，实现建筑物的冷热能量调节，具有高效节能、环保无污染、运行稳定等优点。
本文将对供暖系统中的地源热泵技术进行深入研究，探讨其原理、应用、优缺点以及未来发展方向。
一、地源热泵技术原理地源热泵技术是利用地下热能进行供暖和制冷的技术，其原理是通过地下热能的吸收和释放来实现建筑物的冷热能量调节。
地源热泵系统主要由地热换热器、地热泵、室内机组、室外机组等组成。
地热换热器通过地下循环流体与地热交换，将地下的热能吸收到系统中；地热泵将地下的热能转移到建筑物内部，实现供暖或制冷；室内机组通过循环流体将热能释放到室内，实现建筑物内部的温度调节；室外机组通过循环流体将热能释放到室外，实现系统的热能循环。
二、地源热泵技术应用地源热泵技术在供暖系统中的应用越来越广泛，主要体现在以下几个方面：1. 住宅供暖：地源热泵技术在住宅供暖中的应用越来越多，可以实现住宅的冷热能量调节，提高供暖效率，减少能源消耗。
2. 商业建筑供暖：地源热泵技术在商业建筑供暖中也有广泛应用，可以实现商业建筑的冷热能量调节，提高供暖效果，减少运行成本。
3. 工业供暖：地源热泵技术在工业供暖中的应用也在不断增加，可以实现工业建筑的冷热能量调节，提高供暖效率，减少能源消耗。
4. 其他领域：地源热泵技术还可以应用于地下水源热泵、湖泊水源热泵等领域，实现不同环境下的供暖和制冷需求。
三、地源热泵技术优缺点地源热泵技术具有以下优点：1. 高效节能：地源热泵技术可以利用地下热能进行供暖和制冷，具有高效节能的特点，可以减少能源消耗，降低运行成本。
2. 环保无污染：地源热泵技术利用地下热能进行供暖和制冷，不会产生污染物，对环境友好。
3. 运行稳定：地源热泵技术运行稳定，系统寿命长，维护成本低。
地源热泵技术也存在一些缺点：1. 初投资高：地源热泵技术的初投资较高，主要是由于地热换热器的建设成本较高。
地源热泵的综合情况介绍PPT课件
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土壤换热器分析思路
❖ 最大程度的利用现有地块布置土壤换热器，增加土 壤换热器出力，提高空调系统的保证率
❖ 桩基埋管与钻孔埋管相结合，采用双U型埋管以满 足冬季负荷确定土壤换热器数量
❖ 对灌注桩土壤换热器采用专业软件模拟其取放热量 结果作为分析依据
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.44Βιβλιοθήκη 施工配合点❖ 根据项目施工工序以及施工特点，地源热泵 系统的施工主要有以下几个工序需要与建筑 结构、给排水专业配合：
注 度的咸水类型。
意
目前我国对水源热泵所用水源的水质尚无明文规定。
事 项
参考国家冷却水水质标准(GB50050-95)、地下水质量标 准(GB-T14848-93)、某些地下水回灌水质的有关规定及
地下水化学特点，有关文献提出了水源热泵用地下水水
质参考标准。
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7
3、地源热泵的分类及应用注意事项
地埋管地源热泵系统（闭式系统）
典型住宅空调与热水成本对比
空调费用对比对比 夏季运行费用 冬季运行费用
分体空调 0.17元/m2.天 0.19元/m2.天
地源热泵 0.13-0.21元/m2.天
0.12元/m2.天
热水费用对比对比 夏季运行费用 冬季运行费用
热泵热水 4.6元/t 15.2元/t
电制热水 65.6元/t 69.5元/t
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高舒适度低能耗建筑技术的 集成
室内排风 室内排风
楼板辐射 楼板辐射
墙体保温 墙体保温
外遮阳
新风送风 新风送风
地热源 地源热地泵热源
暗敷在混凝土楼板中的采暖/制冷用盘管 暗敷在混凝土楼板中的采暖/制冷用盘管
地源热泵关键技术研究综述
定 期维护 ，发现问题及时进行维 护 ，最大限度的减少对系统本 身 和环境 的负面影 响。 ２ ． ２ 地源热泵项 目勘查与设计 项 目勘 查的 目的是调查现场浅层地热 能条 件 ，进行浅层地 热 能开 发利 用与评价 ，为地源热泵工程 的可行性研 究和设计提 供重要依据 。项 目设 计是项 目建设 中的一个重要 阶段 ，设计是 否经济合理 ，对 项 目的实际应用效果 、造价 与控制具有 重要意
２ ． ４ 项 目运 行 监 测 与 系统 能 效 评 估
地源热泵是利 用地下能源的热泵系统 ，这是 它与其它热泵 技术 的主要 区别 。冬季热泵系统利用大地浅层 中的低位热能对 建筑供 暖 ，夏季热泵 系统又将建筑物 内的热量转 移到地下 ，从 而达 到对 建筑物制冷的 目的。
１ ． ４ 地 源 热 泵 系统 的 选择
３ 地源 热泵 关键 技术 在应 用方 面 的不足
通过对地 源热泵技术系统分析发现 。地 源热 泵技术与传统 的家用或 中央空 调制冷系统相 比，即能节约 能源达到节能减排 的 目标 ，又是对 环境 污染 最小 的一种技术系统 。由此 可见 ，推 广地源热泵 系统 ，将 能显著地节约能源 和减少 污染。但在我 国 地源热泵技术 的应用 方面仍存在许多 问题与不足 ，需 要我们在
空调系统三部分组成。其 中热泵系统 由：压缩机 、冷凝器 、四通 阀 、蒸发器和节流阀组成 ，这部分主要是通过制冷剂 的循环来实 现冬季供 热和夏季制冷。地源热交换系统是 由热交换器 、管路两 部分组成 ， 这部分是地源热泵技术的关键部分。末端空调系统主 要可采用两种系统 ，即风机盘管系统和低温地板采暖系统。 １ Ｉ ２ 地 源热泵 系统的分类 根据热交换器 的形式 ，地源热泵系统可分为三种 ：土壤热交 换器地源热泵 、地下水地源热泵以及地表水地源热泵。其 中地源 热泵 系统根据其不 同的构成形式又分为 ：地耦合式热泵 、土壤热 源热泵 、闭环热泵 、地热热泵 、太阳能热泵 、地源热泵等。
对地源热泵的综述【文献综述】
文献综述建筑环境与设备工程对地源热泵的综述前言：地源热泵是以大地为热源对建筑进行空气调节的节能新技术。
在夏热冬冷地区，应用地源热泵系统可达到夏季制冷、冬季供暖的目的。
地源热泵系统适用范围广泛，既可应用于宾馆、写字楼、医院和学校等社会机构，又可应用于居民住宅。
由于地源热泵可显著降低运营费用，已受到越来越广泛的关注。
尽管还有一些不利因素限制了地源热泵的快速普及，但随着科技的发展，限制地源热泵普及的因素已经或正在得到改善。
因而，地源热泵被认为是最有前途的空调系统之一。
正文全球能量总消耗中有45%都是建筑物的能量消耗，供暖与空调所消耗的能量是建筑物能量消耗的主要部分，占到80%左右，所以一般供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25%-30%[1]。
建筑是城市的骨架，城市的环保，节能与建筑节能是紧密相关的，只有良好的建筑节能才能达到城市的环保要求，满足可持续发展的需要。
1 地源热泵介绍地源热泵其实并不是一个新概念，早于1912年就由瑞士的Zoelly提出[2]。
地源热泵是一种利用地下浅层的热资源（也称地能，包括地下水，土壤或地表水等），通过输入少量的高位能源（如电能），将低温位能向高温位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特点。
夏季制冷时，大地作为排热场所，把室内热量以及压缩机耗能通过埋地盘管排入大地中，再通过土壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去。
冬季供热时，大地作为热泵机组的低温热源，通过埋地盘管获取土壤中热量为室内供热。
1.1地源热泵的特点地源热泵属于可再生能源利用技术。
是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400m 深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。
地表浅层地热源可以称之为地能，是指地表土壤，地下水或河流，湖泊中吸收太阳能，地热能而蕴藏的低温位热能。
地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。
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加快核电、风电、太阳能光伏发电等新材料、新装备的研发和推广， 推进生物质发电、生物质能源、沼气、地热、浅层地温能、海洋能 等应用，发展分布式能源，建设智能电网，完善运行管理体系。
《京津冀协同发展规划纲要》
• 河北是京津冀生态环境支撑区，要在京津冀交 通一体化、生态环境保护、产业升级转移等重 点领域率先取得突破。
建设部《民用建筑节能管理规定》指出：国家 鼓励发展的八项建筑节能技术中第五项直接提 到利用地热技术。
年全国人大通过了《可再生能源法》，建设部 将地源热泵供热空调技术列入新的建筑业十项 新技术。
年月日发改委会同环保部等部门编制的《节能 环保产业发展规划》在七个节能子行业中就有 建筑地源热泵技术。
筑材料，因地制宜推动太阳能、地热能、浅层 地温能等可再生能源建筑一体化应用。 • 推动其他可再生能源利用：鼓励因地制宜推进 浅层地温能冬季供暖、夏季制冷示范。
《河北省大气污染防治行动计划实施方案》
• 条：控制煤炭消费总量：按照国家要求，完成节能降耗 目标，加大非化石能源利用强度等措施替代燃煤。到年， 煤炭占能源消费总量比重较年明显降低，全省净削减万 吨。沧州市来自5%衡水市 3%
廊坊市 2%
承德市 张家口市 保定市 沧州市 廊坊市 衡水市 石家庄市 邢台市 秦皇岛市 唐山市 邯郸市
住宅小区
其他
18%
15%
医院
9%
办公楼 41%
宾馆、饭店、会所 14%
学校、幼儿园 3%
住宅小区 医院 宾馆、饭店、会所 学校、幼儿园 办公楼 其他
三、地源热泵技术的相关政策
国务院办公厅年月日《能源发展战略行动计划 (年)》国办发〔〕号
大幅增加风电、太阳能、地热能等可再生 能源和核电消费比重，
为进一步推广地源热泵技术的应用，财政部与住建 部联合发文，对于地源热泵应用工程提供资金补贴， 目前河北省对地源热泵技术已有明确的优惠政策。
河北省发改委财政厅文件【冀财建（）号】《河北 省电力需求侧管理专项资金管理办法》
• 年以来，地球生命力指数下降了，其中热带在不到年中
下降了，属于地球生命力指数下跌的重灾区。在生物多 样性不断丧失的同时，人类的生态足迹已经超过了地球 生态系统的供给能力。
• 人类正在使用相当于个地球的资源来维持生活。 • 中国副首席代表李琳说，按目前的模式预测，到年，人
类将需要两个地球来满足生存需求，到年，人类需要个 地球。
与地源热泵技术相关的政策分两个层 面（节能减排鼓励政策和城市供热相 关政策）： 节能减排与京津冀一体化； 地方可再生能源发展规划； 地方供热发展规划； 项目补贴政策
《国家应对气候变化规划》
• 到年，应对气候变化工作的主要目标是： • 控制温室气体排放行动目标全面完成，非化石
能源占一次能源消费的比重到左右。 • 发展绿色建筑：采用先进的节能减碳技术和建
发展规模
数量
单位
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
万千瓦
二、河北省地源热泵发展情况
上图为河北省发改委委托河北省科学 院检测的地源热泵项目情况统计。
累计检测建筑面积，万平米，以年为 例，住宅占比。
地源热泵工程的检测面积不足全部地 源热泵工程的。
唐山市 15%
秦皇岛市 2%
邯郸市 6%
承德市 10%
张家口市 1%
保定市 21%
邢台市 9%
石家庄市 26%
一、生态环境形势； 二、河北省地源热泵发展情况； 三、地源热泵的相关政策； 四、地源热泵技术； 五、地源热泵存在的问题； 六、地源热泵的发展方向；
一、生态环境形势
• 地球生命力指数： • 衡量地球生态状况的一种指数概念，这一概念通过对个
分布在不同生态系统和地区的哺乳动物、鸟类、爬行类、 两栖类及鱼类物种中个种群的规模变化趋势来衡量地球 上生物多样性的变化。相当于借助对物种丰富度变化的 表述，衡量地球的生态状况。
• 没有交通一体化，没有环保一体化，就没有京 津冀一体化。
• 京津冀必须执行统一的最严格的环境保护标准， 到年底，京津冀及周边地区地级及以上城市建 成区，除必要保留的以外，全部淘汰每小时蒸 吨及以下燃煤锅炉、茶浴炉；北京市建成区则 要求取消所有燃煤锅炉，改由清洁能源替代。
国务院办公厅发布《年各地区燃煤锅炉淘汰任务》 附件中规定河北淘汰任务为万吨。
• 条：加快清洁能源替代利用。开发利用地热能、风能、 太阳能、生物质能，安全高效发展核电。逐步提高城市 清洁能源使用比重。
• 条：积极发展绿色建筑。新建建筑严格执行强制性节能 标准，推广使用太阳能热水系统、地源热泵、空气源热 泵、光伏建筑一体化、“热—电—冷”三联供等技术和 装备。
《中共中央 国务院关于加快推进生态文明建 设的意见》
《石家庄市人民政府关于推进可再生能源建筑规模 化应用的实施意见》年月日
河北省“十三五”可再生能源发展目
一、发电 .风电 .光伏
集中式地面电站 分布式光伏
.光热发电 .生物质发电 农林生物质发电 垃圾发电 沼气发电 .水电 其中抽水蓄能 二、供热 .太阳能热利用
太阳能集热 .地热能利用 三、供气 .农村户用沼气 .大中型沼气 .生物天然气 四、燃料 .生物质成型燃料 .燃料乙醇 .生物柴油
生态足迹： 任何已知人口(某个个人、一个城市或一个国家)的生态足 迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产 生的所有废弃物所需要的生物生产土地的总面积和水资源 量(单位是：全球公顷)。
尽管中国的人均生态足迹低于全球平均水平， 且大大低于欧美国家，但已是其自身生物承 载力的倍，这意味着我们需要个中国的自然 资源量才能满足需求；同时，由于人口基数 大，中国的生态足迹总量从年开始已经是全 球最大。
碳足迹：即人类生存所排放废气物的足迹当 量，这一点反映节能减排的紧迫性。
地球超载日：以年未计算周期的生态越界日 或地球负债日，过完这一日人类已经消耗完 当年地球可再生资源的总量。年为月日，年 为月日，每十年提前一个月。
地源热泵应在节能减排，治理雾霾和城乡供 热空调中发挥更大的作用：
年全国个城市年日均浓度分布