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水/地源热泵技术发展背景

太阳每时每刻向地球散发巨大的能量，这其中有46%可以被地球吸收。

因此底壳中存储了大量的能量使得土壤、地下水常年保持较为稳定的温度，不易受外界影响。

空调本身是一种能量转移运输的工具，在运行时热泵机组只需要付出较小的能量投入，即可吸取存储在地下的大量能量。

热泵制热运行时，由于冬季深层土壤和地下水的温度高于室外环境，使得系统可以获得更多的能量。

相比空气源热实现更高的效率，与传统的化石能源相比，大大提高能源的利用效率，节省能源使用和费用开支。

水/地源热泵系统，不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种的理想的“绿色技术”。

水/地源热泵系统，利用常温土壤或地表水、地下水中的热量，这些能量来源于太阳能，因此也是一种利用可再生能源的技术。

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地源热泵的概念，最早出现在1912年瑞士佐伊利（H.Zoelly）的一份文献中，之后的几十年，一直处于试验研究状态。

并先后开始有了地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤耦合热泵系统的问世与发展。

20世纪30年代地表水源热泵系统问世，作为最早的应用项目，瑞士苏黎世市政府大厅以河水作为热源，供热能力175kW。

到20世纪40年代末50年代初，地下水源热泵与土壤耦合热泵系统，开始在欧洲与北美安装使用。

但由于这个时期能源价格低，应用技术还不够成熟，地源热泵系统未得到普遍的推广与应用。

地源热泵作为真正兴起的一门新技术，并获得应用与发展是在20世纪80年代。

世界石油危机之后，一次能源的紧缺与价格的上涨，又引起了人们对节能的关注，在这个时期地源热泵，开始受到广泛关注，开始大量安装与使用。

中国的地源热泵研究起步于20世纪80年代，首先是一些高校与科研机构对其进行的相关专题研究。

中国科技部和美国能源部于1997年11月，签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中专门设有关于地源热泵的发展战略，在此之后，中国的地源热泵发展与应用开始走上快车道。

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地源热泵系统是利用浅层土壤能量（岩土体、地下水或地表水），进行冷热交换，冬季把土壤中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时岩土体、地下水或地表水为“热源”；

夏季把室内热量“取”出来，释放到岩土体、地下水或地表水中，此时岩土体、地下水或地表水为“冷源”。

地源热泵系统由水水热泵机组、地埋管换热设备、水力模块、热水蓄水箱、室内机、地板采暖设备和生活热水设备等，组成的一种新型空调形式。

系统通过地埋管换热设备，与土壤冷热交换，并将交换后的水通过循环水泵，分别输送到室内机供冷供热、地板采暖和热水蓄水箱中供给生活热水。

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水/地源热泵系统优点

水/地源热泵由于其技术上的优势，推广这种技术有明显的节能和环保效益。

水/地源热泵系统具有以下显著优势：

1.节能，运行费用低

来自于太阳辐射的地下热能，取代传统的冷却塔和锅炉，属于可再生能源，节省了冷却塔和锅炉的运行能耗，比传统空调运行效率高40~60%，同时机组能效比高达4.5-7。

另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较“锅炉＋制冷机”系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

地源热泵系统可制冷、采暖，还可供生活热水（水-水热泵机组），一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套系统。

系统紧凑、节省建筑空间，减少一次性投资。

地源热泵化石燃料消耗，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。

虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；

属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。

4.利用再生能源，可持续发展

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量交换的空调系统。

地表浅层地热资源量大面广，无处不在，它是一种清洁的可再生能源。

因此，利用地热的地源热泵，是一种可持续发展的“绿色装置”。

5.较长的使用寿命

家用空调设计寿命8年，燃气锅炉为10年；

地源热泵机组为15-20年，水循环和风管系统25年以上，地埋管路系统为50年，它比所有各种空调系统和采暖设备的寿命都要长。

6.使用广泛

从严寒地区至热带地区均适用。

地源热泵系统可制冷、采暖，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；

可应用于酒店、商场、办公楼、学校等大型建筑，更适合于别墅住宅的制冷、采暖。

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水/地源热泵系统包括三种不同的应用形式：

以利用土壤作为冷热源的地埋管热泵系统，或者叫地下热交换器热泵系统；

以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统；

以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统。

热源的选择，首先依照因地制宜的方法选取，根据系统效率、投资额度、场地要求等因素综合比较。

随着水/地源热泵系统的使用，目前城市中污水源热泵系统和地埋管热泵系统，逐渐成为成熟市场的主要选择。

主要原因在于系统后期维护简便，长期运行稳定。

1.土壤源热泵系统

2.地表水源热泵系统

建筑物附近如果有可利用的地表水（如江、河、湖、海等），水温、水质、水量符合使用要求，则可采用抛放地耦管换热方式，即将盘管放入河水（或湖水）中，盘管与室内循环水换热系统形成闭式系统，也可采用直接提取地表水，通过板式换热器与水源热泵机组换热。

该方案不仅保证了河水（或湖水）的水质不受到任何影响，而且可以大大降低工程施工费用。

3.地下水热泵系统

如果当地有足够的地下水量、水质较好，有开采手段，并且当地政策又允许，就可考虑应用地下水热泵系统。

地下水系统应使用板式热交换器，进行地下水和空调循环水热交换，可以避免对地下水的污染，同时应设置合理的回灌措施，地下水热泵系统造价较低。

4.水环热泵系统

水环热泵水系统，夏季通过冷却塔将室内的热量散发出去，冬季通过电、燃气锅炉或者城市热网加热循环水，以维持水系统温度，水环热泵系统是一种具有热回收功能的空调系统。

在过渡季节或在多功能建筑物内，同时制冷制热的时候，可以大大降低散热（冷却塔）和辅助加热设备的工作时间，达到热回收效果，节省运行费用。

此系统的投资最低，适用性强，可以广泛应用于写字楼、酒店、商场、医院及综合性建筑。