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　　本文介紹地源熱泵技術的發(fā)展及一種地源熱泵的專利技術和應用該項技術所進行的項目推廣，并結合北京地區(qū)一工程實例介紹地源熱泵系統(tǒng)的特點。本文下面從供熱熱源，地源熱泵與低溫熱水地面輻射供暖的特點等方面分別作簡要介紹。?
　　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，太陽能等。前五種屬于集中熱源，后兩種及燃氣爐、燃油爐等屬于獨立熱源。
　　在集中熱源受到限制的區(qū)域，獨立熱源便顯示出自身的優(yōu)勢，比如熱泵，尤其是地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢更加明顯。 ?地源熱泵+地板輻射，實現(xiàn)低溫熱水地面輻射供暖技術是目前最經(jīng)濟、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藏的太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉換的冷暖空調系統(tǒng)。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的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），而且是一個巨大的動態(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)散相對的均衡。這使得利用儲存于其中的似乎無限的太陽能或地能成為可能。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。
　　所謂熱泵（Heat Pump）是一種從低溫熱源汲取能量，使其轉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穩(wěn)定的特性，通過輸入少量的高品位能源（如電能），運用埋藏于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水與建筑物內部進行熱交換，實現(xiàn)低品位熱能向高品位轉移的冷暖兩用空調系統(tǒng)。它由水循環(huán)系統(tǒng)、熱交換器、地源熱泵機組和控制系統(tǒng)組成。它的最大優(yōu)點是節(jié)能、無污染和運行費用低、空氣質量高。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”。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，只需小功率的壓縮機就可實現(xiàn)，而且冬季運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，從而達到節(jié)能的目的。 ? ? ??
　　低溫熱水地面輻射供暖是以溫度不高于60℃的熱水為熱媒，在加熱管內循環(huán)流動，加熱地板，通過地面以輻射和對流的方式向室內供熱的供暖方式。該方式具有舒適性強，不占用室內面積等優(yōu)點，受到人們的喜愛。地源熱泵的出水溫度正好滿足低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)溫度不高于60℃的要求，不需增加換熱設備，減少投資，這也是二者相結合的優(yōu)勢所在。 ?
　　1946年美國建成第一個地源熱泵系統(tǒng)。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調系統(tǒng)已經(jīng)占到空調保有量的19％以上，其中在新建筑里面占30％，并以每年10％的速度遞長，美國前總統(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)間住宅率先應用。 ? ??
　　在歐洲，德國、法國以及北歐的一些國家應用較多，瑞士-96%、丹麥-27%、奧地利-38%，他們更多的是利用淺層地熱資源，來供熱或者取暖。 ??
　　隨著國內人們環(huán)保能源意識的不斷提高，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，并將進入千家萬戶。這是響應國家號召發(fā)展綠色建筑的需要，也是貫徹落實黨中央提出的發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑的重要舉措，同時為人們提供一個綠色生態(tài)環(huán)保節(jié)能的居住、工作環(huán)境，提高人們的生活品位。 ? ? ?
　　我國地源熱泵技術的研究始于上世紀80年代。中國能源研究會地熱專業(yè)委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第四次全國地熱能開發(fā)利用研討會；從90年代開始，每屆全國暖通制冷學術年會上都有“熱泵應用”的專題；1997年，中國科技部與美國能源部簽署了《中美地熱開發(fā)利用的合作協(xié)議書》。
　　2000年山東XX集團公司協(xié)助山東建筑工程學院成立地源熱泵研究所，這是我國首個以地源熱泵技術為研究目標的科研機構。2000年6月19日至23日，中美地源熱泵技術交流會在北京召開。2003年3月17日首屆國際地源新技術報告會由 在濟南主辦，其中 美國OSU地源熱泵專家Spiteler博士、劉曉斌博士、山東建筑工程學院地源熱泵研究所方肇洪博士、清華大學熱能工程系、天津大學熱能工程系、同濟大學熱能工程系、浙江大學制冷與低溫工程研究所、吉林大學熱能工程系、河北建筑科技大學、武漢化工學院土木工程系幾十所高等院校及科研機構應邀出席，并展開深入探討，大大提高了國內陸源熱泵的技術水平。2005年，建設部將地源熱泵技術列為建筑業(yè)十項新技術，有關方面正在制定相關政策，推動地源熱泵技術的普及和發(fā)展。作為新型清潔能源的代表，地源熱泵受到國家主管部門重視。建設部將地源熱泵技術列為2005建筑業(yè)十項新技術并責成中國建筑科學研究院空調所主編的國內首個關于地源熱泵技術的標準《地源熱泵供暖空調技術規(guī)程》已經(jīng)頒布實施。 ?許多地方各級政府把發(fā)展地源熱泵作為發(fā)展本地經(jīng)濟的一個契機。北京市自1999年起，進行地熱供暖示范工程及低溫地熱能梯級利用技術研究，取得重大成果。為辦好本屆奧運會，北京市主管部門和科研部門全力合作，相繼進行了一些先進技術研究，國內外專家提出以地源熱泵為代表的清潔能源符合“綠色奧運、科技奧運”的宗旨，應當在奧運工程建設中推廣、使用，會議形成倡議書遞交北京市政府和奧運會組委會，受到有關方面的高度重視，后詳細研究及考核，將地源熱泵中央空調作為2008年北京奧運會指定選用的中央空調型式。 ??
　　地源熱泵技術在很大程度上為國家節(jié)省能源，緩解電荒，同時也為用戶節(jié)省了大量的運行費用。 ? ? ??
　　近幾年，地源熱泵空調技術在我國的研究和應用有了很大的發(fā)展，理論和實踐研究異?；钴S，工程應用逐年增加，尤其是中國政府和美國政府將地源熱泵空調技術納入兩國能源效率和可再生能源合作項目，促進了這一技術國際合作和推廣的應用領域，但是如何優(yōu)化機組系統(tǒng)配置、獲得較高的能效比，是當前業(yè)內人事關注的熱點，所以加強技術交流，將先進的設計理念、可靠的設備介紹給大家是非常有意義的。 ?
　　地源熱泵空調機組與其它形式的空調一樣，由四大件組成，即蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥，而壓縮機、膨脹閥為歐美發(fā)達國家原裝進口件，實際上地源熱泵機組的研發(fā)主要是蒸發(fā)器和冷凝器。 ?地源熱泵機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徑異壁低肋內螺紋紫銅（或白銅）換熱管有效地加強了蒸發(fā)器從單向流到蒸發(fā)器出口管段的換熱條件，以及對換熱管危險區(qū)的加強，有效地保證了換熱器的可靠性，分別采用獨特的內空間設計將換熱器內水流速從原來的1.5m/s提升到3.2m/s和等徑分液技術充分發(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， ?而且通過標準模塊組合的方式有效的擴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，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。?
　　由于環(huán)流套管換熱器的特點使其在地源熱泵機組上的應用具有得天獨厚的優(yōu)勢，成功開發(fā)出了環(huán)流模塊化地源熱泵機組，下面以北京區(qū)一實例給大家介紹一下： ?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目，集綠色、親水、國際化、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，同時還包括娛樂、辦公、學校等，其別墅住宅一期共計80余套。按甲方要求其原工程設計為冬季燃汽鍋爐采暖，夏季普通家用空調制冷，經(jīng)詳細比較及計算其運行費用，最后確定其中42套為地源熱泵機組，共計約60000平方米，冬季采暖、夏季制冷以降低其費用。
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　?。?） 主機型式 ?
　　因北京冬季溫度較低，家用空調當溫度低于7℃時其制熱量衰減較嚴重，同時存在夏季制冷系數(shù)較低等問題，同時根據(jù)北京市文件，位于順義區(qū)地下水取用受到嚴格限制，排除水源熱泵機組。 ?因此在同甲方多次接觸后，采用地源熱泵機組用以制冷及采暖。因其原有機房面積較小，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，與會客廳接，所以其外觀及噪聲要求極為嚴格，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組。 ?根據(jù)其建筑單體別墅建筑面積為366m2，根據(jù)《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GBJ19—87及《民用建筑暖通空調設計技術措施》，其單位面積冷負荷按100W/m2，單位面積熱負荷按85W/m2，總體冷負荷為36.6kW，總體熱負荷為31.1kW，根據(jù)總體冷熱負荷選用DM-10Q（R）型地源模塊冷熱水機組，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5孔，孔間距為5米，每戶埋管合計400米。其地埋管材質為高密度聚乙烯管PE100，管徑為32mm，壁厚2.9mm，鉆孔孔徑為150mm。?
　　(3)系統(tǒng)設計 ?
　　根據(jù)其別墅單體面積較小，室內循環(huán)系統(tǒng)補水采用自來水定壓補水，室外埋管系統(tǒng)采用小型補水箱定壓補水。考慮其室內空間及節(jié)省管材，主管采用異程設計，其水流速按2m/s設計，地埋管循環(huán)系統(tǒng)水流速按1.2～2.5m/s設計。 (4)設備運行效果 ?機組安裝完畢后經(jīng)調試，當環(huán)境溫度35℃時，地源熱泵機組冷媒水進水溫度12℃，出水溫度7℃，室內環(huán)境溫度達到20～24℃，制熱時熱媒水進水溫度40℃，出水溫度45℃，室內溫度可達到18～24℃，完全達到空調制冷、制熱設計要求，運行效果理想，甲方十分滿意。