【關(guān)鍵詞】水源熱泵,地源熱泵,太陽能,建筑節(jié)能
【摘要】熱泵（制冷機(jī)）是通過作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置。建筑的空調(diào)系統(tǒng)一般應(yīng)滿足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通常需分別設(shè)置冷源（制冷機(jī)）和熱源（鍋爐）。建筑空調(diào)系統(tǒng)由于必須有冷源（制冷機(jī)），如果讓它在冬季以熱泵的模式運(yùn)行，則可以省去鍋爐和鍋爐房，不但節(jié)省了初投資，而且全年僅采用電力這種清潔能源，大大減輕了供暖造成的大氣污染問題。
一地下水熱泵
熱泵（制冷機(jī)）是通過作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置。建筑的空調(diào)系統(tǒng)一般應(yīng)滿足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通常需分別設(shè)置冷源（制冷機(jī)）和熱源（鍋爐）。建筑空調(diào)系統(tǒng)由于必須有冷源（制冷機(jī)），如果讓它在冬季以熱泵的模式運(yùn)行，則可以省去鍋爐和鍋爐房，不但節(jié)省了初投資，而且全年僅采用電力這種清潔能源，大大減輕了供暖造成的大氣污染問題。
下圖為典型水源（地下水）熱泵流程簡圖
圖一 水源（地下水）熱泵流程簡圖
水源（地下水）熱泵流程簡圖因地源熱泵70%的能源來自土壤，消耗電能較少，其熱效率較高，COP值一般為3-5，即每消耗一度電它可放熱量為3-5 KW
以北京現(xiàn)有的工程為例：
采暖空調(diào)面積：70，000平方米
系統(tǒng)水量：10.6t/min
系統(tǒng)類型
費(fèi)用
土壤地源熱泵 傳統(tǒng)中央空調(diào)加燃?xì)忮仩t系統(tǒng) 單位價(jià)格（元/平米） 總價(jià)格（萬元） 單位價(jià)格（元/平米） 總價(jià)格（萬元） 總投資 設(shè)備費(fèi) 224 1572 219 1533 工程費(fèi) 136 952 147 1029 合計(jì) 360 2524 366 2562 運(yùn)行費(fèi)（一年） 供暖 12.9 150.1 26.23 266.2 制冷 6.5 11.81 占地費(fèi)用 2500 31.5 2500 31.5（參考工程：中美兩國政府可再生能源合作項(xiàng)目--北京土-氣型地源熱泵示范工程）
二 地耦管式系統(tǒng)
地下耦合熱泵系統(tǒng)是利用地下巖土中熱量的閉路循環(huán)的地源熱泵系統(tǒng)。通常稱之為“閉路地源熱泵”，以區(qū)別于地下水熱泵系統(tǒng)，或直接稱為“地源熱泵”。它通過循環(huán)液（水或以水為主要成分的防凍液）在封閉地下埋管中的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。地下耦合熱泵系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是有一個(gè)由地下埋管組成的地?zé)釗Q熱器 (geothermal heat exchanger, 或ground heat exchanger)。地?zé)釗Q熱器的設(shè)置形式主要有水平埋管和豎直埋管兩種。水平埋管形式是在地面開1~2米深的溝，每個(gè)溝中埋設(shè)2、4或6根塑料管。豎直埋管的形式是在地層中鉆直徑為0.1~0.15 m的鉆孔，在鉆孔中設(shè)置1組（2根）或2組（4根）U型管并用灌井材料填實(shí)。鉆孔的深度通常為40~200 m。現(xiàn)場可用的地表面積是選擇地?zé)釗Q熱器形式的決定性因素。豎直埋管的地?zé)釗Q熱器可以比水平埋管節(jié)省很多土地面積，因此更適合中國地少人多的國情。
下圖為簡單
圖二 地下耦合熱泵系統(tǒng)示意圖
投資及經(jīng)濟(jì)性對比分析
系統(tǒng)類型 總投資（萬元） 年運(yùn)行費(fèi)用 年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用 節(jié)約率 冷水機(jī)組制冷加市政管網(wǎng)供熱 72.5 4.2 地源熱泵冷暖空調(diào)系統(tǒng) 78.7 1.8 2.4 57%（參考工程：四層綜合樓，總建筑面積為2070.8m2。空調(diào)使用面積約為1600m2）
三海水源熱泵
海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)由于其能夠利用蘊(yùn)藏在海水中的巨大熱能資源，近年來在許多沿海城市，正逐漸受到人們越來越多地關(guān)注。海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)就是利用海水做為熱源或熱匯，并通過熱泵機(jī)組，加熱熱媒或冷卻冷媒，最終為建筑提供熱量或冷量的系統(tǒng)。海水中所蘊(yùn)含的熱能是典型的可再生能源，因此，海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)也是可再生能源的一種利用方式，是一種具有節(jié)能、環(huán)保意義的綠色供熱空調(diào)系統(tǒng)。
海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢分析
與目前通常采用的各建筑單獨(dú)設(shè)置電制冷機(jī)組制冷和鍋爐房熱水供暖的方式相比，主要有如下方面的優(yōu)勢：
（1）可以充分利用各用戶負(fù)荷分布多樣性特點(diǎn)（即并非所有的用戶都在同一時(shí)刻達(dá)到峰值負(fù)荷），減少設(shè)備的總裝機(jī)容量，也有利于降低自身的初投資。
（2）大型熱泵機(jī)組的COP值比小型機(jī)組的要高，提高了能量利用效率。
（3）雖然熱泵機(jī)組通常仍需要用電實(shí)現(xiàn)制冷/熱，但由于它在一年的大部分時(shí)間里都在較高的COP值下運(yùn)行，仍然具有節(jié)能優(yōu)勢。
圖三 海水源熱泵簡圖
綜合分析
·地下水熱泵與地耦管式系統(tǒng)
地源熱泵技術(shù)是暖通空調(diào)技術(shù)與鉆井技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù)，兩者缺一不可，這要求工程組織者和工程技術(shù)人員能夠合理協(xié)調(diào)、做好充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。
對環(huán)境的影響：目前地下水的回灌技術(shù)不完善，在一定程度上會(huì)影響以水為低位熱源的地源熱泵的進(jìn)一步推廣；此外土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)鉆井對土壤熱、濕及鹽分遷移的影響研究有待進(jìn)一步深入，如何使不利因素減少到最小是必須考慮的問題。
初投資問題：并不是所有的地源熱泵系統(tǒng)都是經(jīng)濟(jì)合理的，由于鉆井費(fèi)用可能占到整個(gè)系統(tǒng)初投資的５０％以上，有些投資者可能會(huì)回到傳統(tǒng)的空調(diào)形式。
安裝維護(hù)：目前地源熱泵系統(tǒng)的安裝費(fèi)用較高，與電制冷、天然氣加熱系統(tǒng)的５００～８００元/ｔｏｎ相比，地源熱泵的６００～１０００元/ｔｏｎ（１ｔｏｎ＝１．０１６０５ｔ）顯然是高的，它的回收期是５～８年；而且地源熱泵系統(tǒng)的維護(hù)較為困難，這在一定程度上會(huì)影響它的使用。
·海水源熱泵
海岸線較長地區(qū)，水源豐富，水溫適中，水質(zhì)良好，而且不易出現(xiàn)冬季結(jié)冰問題。
·對新形式的探討
在離海岸線較遠(yuǎn)處可以利用水源熱泵（地下水熱泵以及地耦管式系統(tǒng)），來緩解不易獲得較大水量而帶來的制約性問題，采用熱泵+太陽能的聯(lián)合形式。
（熱泵+太陽能的聯(lián)合）
