地源热泵的由来及国内地源热泵应用
地源热泵供暖方案
地源热泵供暖方案随着人们对环境保护的重视和对节能减排的需求不断增加，地源热泵供暖方案作为一种有效的替代传统供暖方式的技术，受到了越来越多的关注和应用。
本文将从地源热泵的原理、优势以及应用案例等方面进行探讨。
一、地源热泵的原理地源热泵利用地下深层的稳定温度作为热源或冷源，通过热泵的运转来进行供暖或制冷。
其基本原理是通过地下热能与热泵的热交换实现能量转换和供暖效果。
地下深层的温度较为稳定，比气温波动小，适用于长期供暖，具有节能、环保等显著优势。
二、地源热泵供暖的优势1.高效节能：地源热泵利用地下稳定的温度作为热源，其供热系数COP高，能耗低，能够实现高效节能供暖，节约能源支出。
2.环保节碳：地源热泵不直接燃烧化石燃料，减少了CO2等温室气体的排放，对环境污染较小，有助于改善空气质量。
3.安全可靠：地源热泵系统无明火和烟气产生，不会对室内空气质量造成污染，安全性较高。
4.舒适度高：地源热泵供暖系统通过调节地下稳定温度，温度恒定，室内温暖舒适，适用于长期供暖，提高居住的舒适度。
三、地源热泵供暖的应用案例1.居民住宅：在居民住宅中，地源热泵供暖可以通过地下埋设的地源热井或者地板辐射供暖系统来实现。
该系统可以使整个居住环境温暖舒适，提高居民的生活质量。
2.商业建筑：商业建筑如写字楼、酒店等场所也逐渐采用地源热泵供暖系统。
地源热泵供暖不仅可以降低能源成本，还有助于提高商业建筑内部环境质量，提升顾客满意度。
3.工业建筑：在一些生产和加工领域，地源热泵供暖系统也有着广泛的应用。
通过地源热泵供暖，可以为工业建筑提供稳定的室内温度，提高生产效率和产品质量。
总之，地源热泵供暖方案作为一种环保、节能的供暖方式，在实际应用中具有不可忽视的优势和潜力。
随着技术的不断创新和完善，相信地源热泵供暖将会在未来的供暖市场中得到更广泛的推广和应用。
地源热泵的工作原理及技术经济性分析
地源热泵的工作原理及技术经济性分析一、什么是地源热泵地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包含地下水、土壤或者地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。
地能分别在冬季作为热泵供暖的热源与夏季空调的冷源，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。
热泵机组的能量流淌是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+汲取的热能）一起排输至高温热源。
而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态，从而达到汲取低温热源中热能的作用。
请参见能流图所示。
通常地源热泵消耗1kW的能量，用户能够得到5kW以上的热量或者4kW以上冷量，因此我们将其称之节能型空调系统。
与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或者70～90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节约三分之二以上的电能，比燃料锅炉节约二分之一以上的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳固，通常为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60% 。
因此，近十几年来，特别是近五年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的进展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，能够估计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热与供冷空调技术。
二、地源热泵国内外进展近况地源热泵的历史能够追朔到1912年瑞士的一个专利，欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。
它以河水低温热源，向市政厅供热，输出的热水温度可达60o C。
在冬季使用热泵作为采暖需要，在夏季也能用来制冷。
1973年能源危机的推动，使热泵的进展形成了一个高潮。
目前，欧洲的热泵理论与技术均已高度发达，这种“一举两得”同时环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。
地源热泵发展历程
地源热泵发展历程地源热泵是一种利用地热资源进行供暖和制冷的环保节能技术。
它通过在地下埋设地源热交换器，利用地下温度相对稳定的特点，进行热量的传递和转换。
地源热泵的发展历程可以追溯到19世纪末的地热利用实践。
早期的地源热泵技术主要是利用地下水源进行热量的交换。
19世纪末，瑞典工程师约翰·埃里克森首次提出了地下水源热泵的概念，并于1892年在斯德哥尔摩的一座房屋中应用了这一技术。
这个系统利用地下的锅炉房中的水来提供热量，通过地下的水源进行热量的交换，实现了供暖和制冷。
20世纪60年代，美国的地源热泵技术开始得到更广泛的应用。
随着能源危机的爆发，人们开始寻求替代传统能源的解决方案。
地源热泵作为一种高效利用地热能的方式，逐渐在美国得到推广。
1970年，美国新罕布什尔州的一座学校成为全球第一个大规模应用地源热泵技术的建筑物。
这一项目的成功推动了地源热泵技术的发展，使其逐渐成为可行的节能供暖和制冷技术。
进入21世纪以后，随着环保意识的增强和能源紧缺问题的日益突出，地源热泵技术在全球范围内得到了更广泛的关注和应用。
各国政府也相继出台了促进地源热泵技术发展的政策和措施。
同时，地源热泵技术在技术上也有了更多的突破和创新，提高了系统的效率和可靠性。
例如，引入地热蓄能技术，通过将夏季的余热储存到地下，再在冬季进行回收利用，进一步提高了系统的能效。
当前，地源热泵技术已经成为可选的清洁能源供暖和制冷技术之一。
它在一些发达国家和地区得到了广泛应用，如北欧地区、北美地区等。
同时，随着技术的不断发展和能源需求的增加，地源热泵技术仍然面临着一些挑战，如高投资成本、系统运行的复杂性等。
然而，随着技术的进步和规模效应的逐渐显现，地源热泵技术有望在未来得到更广泛的应用，为人们提供舒适和可持续的居住环境。
地源热泵供热原理
地源热泵供热原理
地源热泵供热技术是一种利用地下热能进行空调供热的节能环保技术。
它以地下的稳
定温度为基础，利用热泵的工作原理，将地下热能提取到外界，实现室内空调供热。
地源热泵供热原理主要包括以下几个方面：
1.地下热能的来源
地下热能主要来源于太阳辐射和地球内部热能。
地下一定深度以上，地温始终保持在
较稳定的状态，这种地下稳定温度与土层密度和热导率有关，通常为8~13℃。
地源热泵系统由地源换热器、水泵组、制冷剂回路、压缩机、膨胀阀等部件组成。
当
夏季需要制冷时，地源热泵向地下水轮回供冷，夏季过剩热能直接排放到地下；当冬季需
要供热时，地源热泵将地下热水提取到地面，再经过地源换热器与制冷剂回路完成热交换，产生制热效果。
地源热泵供热具有许多优势，例如：
（1）能耗低：地源热泵系统利用地下能源完成热交换，消耗的能源远低于其他热泵系统。
（2）环保节能：地源热泵系统可实现废热回收，大大降低二氧化碳等温室气体的排放量。
（3）稳定可靠：地下温度稳定，地源热泵系统工作可靠，不受外界环境影响。
（4）节约空间：地源热泵系统地下部分占地面积小，不占用建筑空间。
（5）长寿命：地源热泵系统整体使用寿命长，维护简单，且无明显的排放噪音和其他污染物。
总之，地源热泵供热是一种先进的节能环保技术，具有广泛的应用前景和市场需求。
未来应大力推广地源热泵系统，促进全社会绿色低碳化的发展。
《地源热泵》课件
通过地源热泵系统，将地下土壤、地 下水或地表水中的低位热能提取出来 ，通过中央空调系统将热能传递到室 内，实现供暖或制冷的目的。
历史与发展
历史
地源热泵技术起源于19世纪，经过多年的研究和发展，目前已经成为一种成熟 、高效、环保的能源利用方式。
发展
随着全球能源危机和环境问题的日益严重，地源热泵技术得到了更广泛的应用 和推广，各国政府纷纷出台相关政策支持地源热泵的发展。
地区。
初投资较高
相比传统空调系统，地源热泵系统 的初投资较高。
安装难度较大
地源热泵系统的安装需要专业的设 计和施工队伍，安装难度较大。
02 地源热泵系统组成
地下换热系统
地下换热系统是地源热泵的重要组成部分，主要通过地埋管换热器实现地下土壤的 热量交换。
地埋管换热器一般采用高密度聚乙烯管或无缝钢管作为换热材料，通过在地下钻孔 并填充砂石等传热介质，与土壤进行热量交换。
节能效果
地源热泵系统的节能效果显著，尤其是在冬季和夏季等需要大量供暖和 制冷的时候，其节能效果更加明显。
03
人工费用
地源热泵系统的人工费用主要包括设备的维护和检修等，相对于传统的
空调和供暖系统来说，其人工费用较低。
生命周期成本
生命周期成本
地源热泵系统的生命周期成本是指在系统的使用寿命内，所有的初投资成本和运行费用之和。由于地源热泵系统的使 用寿命较长，且维护费用较低，其生命周期成本相对于传统的空调和供暖系统来说较低。
地下换热系统的作用是将土壤中的热量或冷量传递给地埋管内的循环水，为整个地 源热泵系统提供冷热源。
热泵机组
热泵机组是地源热泵系统的核心部分 ，负责将地下换热系统传递来的冷热 量进行吸收、压缩和循环使用。
CIAT 地源热泵技术
Ground source heat pump
PE管材性能参数
特性（Property） 密度（Density） 融化流动指标（Melt flow index MFI） 屈服应力（Yield stress） 衰坏伸长（Elongation at break） 蠕变弯曲系数（Bend-creep modulus） (1min.) 冲击强度（Impact strength） 23 ℃ 40 ℃ 微晶融化范围（Crystallite melting range） 线性扩展系数（Coefficient of linear expansion） 热传导系数（Thermal conductivity） 表面热阻（Surface resistance） 表面粗糙度（Surface roughness Ra） 传统工作温度范围（Normal working temperature range） PE >0.93 g/m3 190/5 0.2-1.3g /10 min 22 N/mm2 测试速度 125mm/min >800% 测试速度 125mm/min 800 N/mm2 无失败 mJ/mm2 无失败 mJ/mm2 127-131 ℃ 0.20 mm/m ℃ At 20 ℃ 0.43 W/m ℃ >1013Ω Ra=0.007 -40 to 60 ℃
Material Properties of Polyethylene (PE) ——聚乙烯材料特性（PE） Material Properties of Polybutylene (PB) ——聚丁烯材料特性（PB） Material Properties of Polypropylene (PP) ——聚丙烯材料特性 （PP）
形式
土壤源热泵系统 户式中央空调系统 直燃机系统 VRV系统
《中国地源热泵发展研究报告》(摘选)——国际国内地源热泵技术发展
广 行业篇 Ｊ
建 筑规 模 的扩大 也 逐渐 增加 。如 图１ 所示 是 １ ８ — ０ ７ 美 国每 年 ９ ３２ ０ 年
地 源热 泵安 装数量 的曲线 。
费 用 大约 是 １ ．— ５ ８ 元 ，平 均 每 米 为 ３ 美 元 。 初 期投 资 过 高 １５ ５ ． 美 ６
极 大地 限 制 了地 源 热泵 的使 用 。在 目前 的应 用 中 ．主要 还 是 以公 立 的学 校 ，尤 其 是 中小 学 为 主 ．其 次是 联 邦 的公 用 设施 ，包括 军
激 励 措施 来鼓 励地 源热 泵 的发展 。如 表 １ 示 ： 所 截 止２ ０ 年 美 国在运 行地 源热 泵系统 约 为１ ０ ０９ ０ 万套 ，地源 热 泵 系统年 消耗一次 能源 约为７４ ．７×１ ６ Ｗ Ｈ，为１ ９ 年的５ 。 ０Ｋ ９０ 倍
腐 蚀 等 问题 失效 了 ，地 下 水 源热 泵系 统 的 可 靠 性受 到 了 人们 的
质疑。
上世 纪 ７ 年代 末 ８ 年 代初 ．在 能 源危 机 的 促使 下 ．人们 又 ０ ０ 开 始 关注地 下 水 源 热泵 。通过 改 进 ， 源 热泵 机 组扩 大 了 进水 温 水
度 范 围 ．加 上 欧 洲板 式 换 热器 的 引进 ．闭 式地 下 水 源热 泵逐 渐
源热 泵 系统 的 典型 工程 ，提 出了 目前 地 源 热 泵 发 展 面 临 的主 要 问 题 和 解 决措 施 。 ．
地 源热 泵 的概 念最 早 起源 于欧 洲 ，但实 际大 范 围使用 还是 起 源 于 石 油危 机 之后 。 进入 ２ 世 纪 ９ 年代 后 ．很 多应 用地 源 热 泵 Ｏ ０ 的 国家 都 能保 持 每 年 １ ％以上 的应 用 增长 率 。本 文 节选 并 以及 金 属 管 的腐 蚀 等 问题 ，早 期 美 国 的地
地源热泵简介
一、地源热泵简介一、地源热泵的概念地源热泵系统（groud-source heat pump system）（又称地源中央空调系统）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。
地源热泵性能系数（即COP值）高于空气源热泵，目前空调系统中能效比（COP值）最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4～6。
系统运行性能稳定，它利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性：冬季：当机组在制热模式时，就从土壤／水中吸收热量，通过电驱动的压缩机和热交换器把大地的热量集中，并以较高的温度释放到室内。
夏季：当机组在制冷模式时，就从土壤／水中提取冷量，通过机组的运行将冷量集中，送入室内，同时将室内的热量排放到土壤／水中，达到空调的目的。
地源热泵机组只用一套设备可以满足供热和制冷的要求，同时还可以提供生活热水，减少了设备的初投资，是最经济的节能环保型中央空调系统。
热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。
通常用于热泵装置的低温热源改是我们周围的介质——空气、河水、海水，或者是从工业生产设备中排出助工质，这些工质常与周围介质具有相接近的温度。
热泵装置的工作原理与压缩式制冷机是一致的；在小型空调器中，为了充分发挥它的效能，在夏季空调降温或在冬季取暖，都是使用同一套设备来完成的。
在冬季取暖时，将空温器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作。
在夏季空调降温时，按制冷工况运行，由压缩机排出的高压蒸汽，经换向阀(又称四通阀)进入冷凝器，制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经节流装置进入蒸发器，并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，经换向阀后被压缩机吸入，这样周而复始，实现制冷循环。
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“地源热泵”的概念，最早于1912年由瑞士的专家提出，而该技术的提出始于英、美两国。
1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第一个地源热泵系统。
但是这种能源的利用方式没有引起当时社会各界的广泛注意，无论是在技术、理论上都没有太大的发展。
20世纪50年代，欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮，但由于当时的能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。
直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，它才开始受到重视，许多公司开始了地源热泵的研究、生产和安装。
这一时期，欧洲建立了很多水平埋管式土壤源热泵，主要用于冬季供暖。
虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区，但是它也曾因为热泵专家不懂安装技术，安装工人又不懂热泵原理等因素，致使地源热泵的发展走了一段弯路。
随着科技的进步，关于能源消耗和环境污染的法律制订越来越严格，地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。
欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表，大力推广地源热泵供暖和制冷技术。
政府采取了相应的补贴政策和保护政策，使得地源热泵生产和使用范围迅速扩大。
上世纪80年代后期，地源热泵技术已经趋于成熟，更多的科学家致力于地下系统的研究，努力提高热吸收和热传导效率，同时越来越重视环境的影响问题。
地源热泵生产呈现逐年上升趋势，瑞士和瑞典的年递增率超过10％。
美国的地源热泵生产和推广速度很快，技术产生了飞速的发展，成为世界上地源热泵生产和使用的头号大国。
从地源热泵应用情况来看，北欧国家主要偏重于冬季采暖，而美国则注重冬夏联供。
由于美国的气候条件与中国很相似，因此研究美国的地源热泵应用情况对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。
2005年美国商务部和密苏里大学在北京成立的环境和能源技术联合办公室（ETO），将国际地源热泵协会在中国的工作纳入其计划之中。
国内地源热泵应用
地源热泵系统，是冬供热夏制冷的好东西。
他山之石，可以攻玉，了解一下我国地源热泵的发展及现状，可为推广技术借鉴。
中国早在50年代，就曾在上海、天津等地尝试采用夏取冬灌的方式抽取地下水制冷。
天津大学热能研究所吕灿仁教授在1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。
1997年，中国科技部与美国能源部签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中一项就是地源热泵的发展战略。
1998年，中美两国确定在我国北京（代表北部寒冷地带）、宁波（代表中部夏热冬冷地带）、广州（代表南部亚热带），合作建立三个地源热泵的示范工程。
北部示范工程是北京食品发酵研究所综合办公楼及专家楼，中部示范工程是宁波雅戈尔工业城，南部示范工程是广州松田职业技术学院。
在这三个示范工程项目中，两个为地下水源热泵系统，一个为复合式地下水源热泵系统。
土壤源热泵的发展主要是从1998年开始。
国内数家大学建立了土壤源热泵实验台，且大多数进行了地下换热器与地面热泵设备的长期联合运行。
土壤源热泵系统最早应用在89年10月投入运行的上海闵行开发区办公楼，其技术和设备均由美国提供，使用情况良好。
目前，国内的清华大学、天津大学、重庆大学、天津商学院、山东建工学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究，其中清华大学经过多年在多工况水源热泵的研究已经形成产业化的成果。
我国地源热泵的开发利用起步较晚，20世纪90年代开始推广和研究地源热泵系统。
主要用于建筑物冬季供暖和夏季制冷。
从2000年以来，地源热泵的开发利用在全国得到普遍推广，每年以10－15％的速度增长。
京津地区发展速度最快。
据中国地质调查局的资料显示，至2005年末，浅层地温能应用面积约2000万平方米。
2005年以来，中国水源热泵的应用明显加快，由于这项技术比较成熟，在中国将进入大规模推广应用阶段。
北京是我国地源热泵技术推广较好的城市，主要原因是近年来，北京市根据城市能源发
展战略和供热规划，并结合举办2008年奥运会对城市的环保要求，规定五环内城区禁止使用燃煤锅炉供暖，鼓励燃油、燃气、地热能和太阳能等清洁能源的应用。
到目前，北京每年以15－20％的速度增长，北京已约有500多万平方米的建筑利用地源热泵系统供暖（冷），其中公共建筑建筑用量为2／3左右，居住建筑占应用量1／3左右。
地源热泵建设项目有住宅、办公大楼、高级宾馆、学校、幼儿园、商场、医院、敬老院、档案馆、体育场馆、厂房、污水场站、景观水池等。