中國地源熱泵技術發(fā)展-昆山(非常全)

1、 中國建筑科學研究院2006年10月 主要內(nèi)容一、中國地源熱泵發(fā)展的背景二、地源熱泵系統(tǒng)分類及特點三、中國地源熱泵系統(tǒng)的發(fā)展四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙六、中國地源熱泵的市場潛力和發(fā)展趨勢 一、中國地源熱泵發(fā)展的背景一、中國地源熱泵發(fā)展的背景 發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是我國建筑節(jié)能發(fā)展的需要。發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是我國建筑節(jié)能發(fā)展的需要。目前，建筑用能已經(jīng)占全國總消耗的27.5%。地源熱泵系統(tǒng)和常規(guī)的供熱空調(diào)系統(tǒng)相比大約節(jié)能50%，是一種利用可再生能源的高效節(jié)能、無污染的既可供暖又可制冷的新型空調(diào)系統(tǒng)。 發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是確保我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要。發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是確保我國能源

2、結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要。長期以來我國一直以煤采暖為主，北方地區(qū)污染嚴重、能源利用效率低，發(fā)展地源熱泵技術是改變我國目前能源供應結(jié)構(gòu)的需要，是減少環(huán)境污染、確保能源安全的重要保障。 一、中國地源熱泵發(fā)展的背景一、中國地源熱泵發(fā)展的背景 發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是運用可再生能源的重要技術手段。發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是運用可再生能源的重要技術手段。 目前，用可再生能源逐步替代常規(guī)能源是一個世界趨勢，隨著我國可再生能源法的頒布，大力加快發(fā)展可再生能源是落實國家提出的建設節(jié)約型社會，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟方針的主要問題之一。 一、中國地源熱泵發(fā)展的背景一、中國地源熱泵發(fā)展的背景 發(fā)展地源熱泵在中國有其廣泛的地域要求發(fā)展地源熱泵在中國有

3、其廣泛的地域要求中國國土面積巨大，從北到南可劃分為五個主要氣候區(qū)，其中對冷熱量都有需求的地區(qū)占絕大部分；同時中國淺層地熱能資源蘊藏豐富，適宜大力發(fā)展地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)。 發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是中國發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)是中國HVACHVAC行業(yè)的技術發(fā)展方向行業(yè)的技術發(fā)展方向在中國某些地區(qū)，既沒有燃煤也沒有天然氣可以供熱，發(fā)展地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)是經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是市場發(fā)展的必然趨勢。二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (1) (1) 地源熱泵的定義及分類地源熱泵的定義及分類 地源熱泵工程技術規(guī)范地源熱泵工程技術規(guī)范（50036-200550036-2005）規(guī)定，地源熱泵系統(tǒng)

4、是指以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地熱能交換系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng) 水平地埋管地源熱泵系統(tǒng)水平地埋管地源熱泵系統(tǒng)間接地下水地源熱泵系統(tǒng)間接地下水地源熱泵系統(tǒng) 直接地下水地源熱泵系統(tǒng)直接地下水地源熱泵系統(tǒng)閉式地表水地源熱泵系統(tǒng)閉式地表水地源熱泵系統(tǒng) 開式地表水地源熱泵系統(tǒng)開式地表水地源熱泵系統(tǒng)二、地源熱泵系統(tǒng)分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地埋管地源熱泵系統(tǒng)地

5、埋管地源熱泵系統(tǒng) ： 水平地埋管地源熱泵系統(tǒng)水平地埋管地源熱泵系統(tǒng) 垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)包括一個地埋管換熱器，它或是水平地安裝在地溝中，或是以形管狀垂直安裝在豎井之中。不同的管溝或豎井中的熱交換器成并聯(lián)連接，再通過不同的集管進入建筑中與建筑物內(nèi)的水環(huán)路相連接，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，實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地埋管地源熱泵系統(tǒng)地埋管地源熱泵系統(tǒng) ：優(yōu)點：優(yōu)點：系統(tǒng)不受地下水量的影響，對地下水沒有破壞或污染作用，系統(tǒng)運行具有較高

6、的可靠性和穩(wěn)定性。二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地埋管地源熱泵系統(tǒng)地埋管地源熱泵系統(tǒng) ：缺點：缺點：（1）由于管壁傳熱溫差的存在，機組冬季地源側(cè)水溫低于地下水式系統(tǒng)5-10，機組夏季地源側(cè)水溫高于地下水式系統(tǒng)10-15，機組運行條件相對較差，降低了運行效率；（2）埋地換熱器受土壤性質(zhì)影響較大；連續(xù)運行時，熱泵的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而發(fā)生波動；（3）地埋管換熱器所需占地的面積較大，如平面布置的埋管換熱器的面積約為房間面積的2倍左右；（4）鉆孔及埋管費用較高。 二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的

7、分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地下水地源熱泵系統(tǒng)地下水地源熱泵系統(tǒng) ： 地下水地源熱泵系統(tǒng)分為直接、間接兩種，直接地下水地源熱泵系統(tǒng)是將地下水直接供應到每臺熱泵機組，之后將井水回灌地下。間接地下水地源熱泵系統(tǒng)中，地下水和建筑內(nèi)循環(huán)水之間是用板式換熱器分開的。二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地下水地源熱泵系統(tǒng)地下水地源熱泵系統(tǒng) ：優(yōu)點優(yōu)點：系統(tǒng)簡便易行，綜合造價低，水井占地面積小，可以滿足大面積建筑物的供暖空調(diào)的要求。二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) (2) 地源熱

8、泵的特點地源熱泵的特點 地下水地源熱泵系統(tǒng)地下水地源熱泵系統(tǒng) ：缺點缺點：（1）地下水熱泵系統(tǒng)需要有豐富、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的地下水；（2）此外，即使能夠全部回灌，怎樣保證地下水層不受污染也是一個棘手的課題。 二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地表水地源熱泵系統(tǒng)地表水地源熱泵系統(tǒng) ：地表水低位熱源包括河流、湖泊、海水、中水或達到國家排放標準的污水、廢水等。地表水地源熱泵系統(tǒng)分閉式、開式兩種，閉式系統(tǒng)類似地埋管系統(tǒng)，由潛在水面以下的、多重并聯(lián)的塑料管組成的地下水熱交換器取代了土壤熱交換器；開式系統(tǒng)類似于地下水系統(tǒng)。 二、地源熱泵系統(tǒng)的

9、分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地表水地源熱泵系統(tǒng)地表水地源熱泵系統(tǒng) ：優(yōu)點優(yōu)點：系統(tǒng)簡便易行，初投資較低。缺點缺點：（1）地表水地源熱泵系統(tǒng)也受到自然條件的限制； （2）由于地表水溫度受環(huán)境溫度的影響較大； （3）一定的地表水體能夠承擔的冷熱負荷與其面積、深度和溫度等 多種因數(shù)有關，需要根據(jù)具體情況進行計算； 二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地源熱泵系統(tǒng)的技術優(yōu)勢：地源熱泵系統(tǒng)的技術優(yōu)勢：（1）高效、節(jié)能，環(huán)保、無污染；可再生能源在建筑中應用的主要形式，冬季可替代常規(guī)

10、熱源，夏季制冷高；（2）運行成本低；（3）供暖空調(diào)的同時，可提供生活熱水。二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點二、地源熱泵系統(tǒng)的分類及特點 (2) (2) 地源熱泵的特點地源熱泵的特點 地源熱泵系統(tǒng)受低位熱源條件的制約地源熱泵系統(tǒng)受低位熱源條件的制約地埋管系統(tǒng)：足夠埋管區(qū)域、比較適合的巖土體特性。地下水系統(tǒng)：持續(xù)水源的保證、可靠的回灌能力地表水系統(tǒng)：水環(huán)境的影響評估、地表水源情況綜合確定三、中國地源熱泵技術的發(fā)展三、中國地源熱泵技術的發(fā)展在我國，地源熱泵的研究起始于20世紀80年代，最近5年該項技術成了國內(nèi)建筑節(jié)能及暖通空調(diào)界熱門的研究課題，并開始大量應用于工程實踐，與此相關的熱泵產(chǎn)品應運而生，掀起了

11、一股“地熱空調(diào)”的熱潮。三、中國地源熱泵技術的發(fā)展三、中國地源熱泵技術的發(fā)展工程應用方面：地下水地源熱泵系統(tǒng)數(shù)量最多，應用范圍最廣,主要采用“異井抽灌”和“單井抽灌”技術，最大單項工程建筑面積已達16萬。 土壤源地源熱泵發(fā)展最快，應用潛力最大，最大單項工程建筑面積已達13萬 。 地表水地源熱泵系統(tǒng)在城市級示范工程中單體規(guī)模最大。 截止2005年，北京市淺層地能利用面積達800萬。全國地源熱泵系統(tǒng)的應用近3000萬。 目前，地下水地源熱泵地下水地源熱泵系統(tǒng)系統(tǒng)應用面積約占全部市場分額的45%，土壤土壤源地源熱泵系統(tǒng)源地源熱泵系統(tǒng)約占35%，地表水地源熱泵地表水地源熱泵系統(tǒng)系統(tǒng)約占20%。三、地源

12、熱泵技術的發(fā)展三、地源熱泵技術的發(fā)展 北京、大連、上海、重慶、南京、上海、成都、內(nèi)蒙等地的項目都進入建設部、財政部擬定共同支持的“十一五”節(jié)能與可再生能源城市級示范項目。 GSHP在我國長江黃河流域、東北、西北、華北等廣大對冷熱都有需求的地區(qū)，具有較高的適用性；對南方部分只有夏季冷量適用性，而無冬季熱量需求的地區(qū)也具有一定的適用性，對那些由于條件限制而不能用煤、電、燃氣采暖供冷的地區(qū)更是最佳選擇。四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析根據(jù)現(xiàn)有實際工程測算，地源熱泵系統(tǒng)初投資比傳統(tǒng)系統(tǒng)要稍高一些： 如采用地下水式地源熱泵系統(tǒng)地下水式地源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)初投資約為300-300-400 4

13、00 元元/ /，其中冷熱源部分投資約220元/，與采用國產(chǎn)冷水機組加鍋爐式中央空調(diào)系統(tǒng)的初投資大致相同； 如采取土壤源地源熱泵系統(tǒng)土壤源地源熱泵系統(tǒng)，初投資約為350-450350-450元元/ /，其中冷熱源部分冷熱源部分投資約為270270元元/ /。四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析 若和目前常規(guī)單一供暖方式相比，燃煤鍋爐房供暖系統(tǒng)燃煤鍋爐房供暖系統(tǒng)投資約150150元元/ /，燃氣分散鍋爐房供暖系統(tǒng)燃氣分散鍋爐房供暖系統(tǒng)投資約100100元元/ /，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)投資約200200元元/ /（包括增容費），地源熱泵系統(tǒng)初投資要高，但地源熱泵系統(tǒng)

14、提供供暖空調(diào)生活熱水多重功能，而傳統(tǒng)集中供熱基本為單一供暖功能，不可完全類比。四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析采用地源熱泵系統(tǒng)其運行費用可大大降低： 用地源熱泵系統(tǒng)供暖時，根據(jù)不同的地域、氣候、資源、環(huán)境，其運行費用可比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)降低25% - 50%，如北京市11個不同類型建筑地源熱泵項目20032004冬季運行費用調(diào)查結(jié)果表明，7項工程低于燃煤集中供熱的采暖集中供熱的采暖價格（價格（18.518.5元元/ /）,所有被調(diào)查項目均低于燃油、燃氣和電鍋爐供暖價格。 用地源熱泵系統(tǒng)制冷時，其運行費用運行費用可比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)降低15%-30%15%-30%。四、地源熱泵的

15、經(jīng)濟性分析四、地源熱泵的經(jīng)濟性分析 地源熱泵系統(tǒng)其靜態(tài)投資增量回收期回收期約4 41010年年不等。如：北京菊兒胡同小區(qū)地下水地源熱泵供暖代替燃煤鍋爐房供暖，初投資與燃氣鍋爐房相比增加約51元/，每平米供暖折標準煤15公斤，與原燃煤鍋爐房供暖能耗25公斤標準煤/，相比節(jié)能40，靜態(tài)經(jīng)濟效益回收期約為6年。 伴隨著GSHP技術逐漸推廣應用，政府補貼的逐步完善，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的不斷加大，生產(chǎn)廠家和集成商的逐漸增多，市場競爭逐漸加劇，GSHP系統(tǒng)的初投資還會進一步降低， GSHP系統(tǒng)成本應具有50-100元/左右的降價空間。 五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙 （1）國家政策支

16、持與財政補貼稍顯薄弱國家政策支持與財政補貼稍顯薄弱 地源熱泵是一項節(jié)能環(huán)保的技術體系，但目前來講在房地產(chǎn)應用推廣中投資還是相對較高，開發(fā)商不愿意在自己的系統(tǒng)中使用這種技術，政府在政策上的支持力度還是稍顯單薄，鼓勵與補貼政策也還不很明確。 五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙 （2）對對GSHPGSHP系統(tǒng)應用適應性及其資源潛力缺乏研究和規(guī)系統(tǒng)應用適應性及其資源潛力缺乏研究和規(guī)劃劃 地源熱泵系統(tǒng)受地區(qū)資源潛力及特點的制約，由于缺乏GSHP系統(tǒng)應用適應性研究，不具備資源條件的地區(qū)用了，導致GSHP系統(tǒng)不能正常運行，同時對資源和環(huán)境也帶來不利影響。五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障

17、礙五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙 （3）對對GSHPGSHP系統(tǒng)研發(fā)還不夠深入系統(tǒng)研發(fā)還不夠深入 地源熱泵作為一種新的科學技術，目前在國家標準規(guī)范、宣傳材料、系統(tǒng)圖集方面還有所欠缺，同時在科研上還有一些問題沒有取得突破，比如：土壤源地源熱泵系統(tǒng)的地下溫度場的計算方法不統(tǒng)一；海水系統(tǒng)海水取水,防藻等問題；污水源系統(tǒng)水質(zhì)防腐處理問題；地下水系統(tǒng)取水回灌的成套技術等問題都還沒有較好的解決方法；對于已經(jīng)完成并且運行的地源熱泵系統(tǒng)，對其能效性能缺乏正確的評估體系也是影響其正常發(fā)展的原因之一。五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙 （4）國內(nèi)國內(nèi)GSHPGSHP產(chǎn)品生產(chǎn)商的產(chǎn)品型號不

18、全、可靠性不高產(chǎn)品生產(chǎn)商的產(chǎn)品型號不全、可靠性不高 目前國內(nèi)生產(chǎn)水源熱泵的廠家已經(jīng)超過20個，但是產(chǎn)品的性能和質(zhì)量差別很大。大部水源熱泵產(chǎn)品未進行過權威機構(gòu)的性能檢測，因此產(chǎn)品的性能與產(chǎn)品樣本差異較大，導致工程失敗的例子屢見不鮮。目前國內(nèi)用于地源熱泵系統(tǒng)的產(chǎn)品規(guī)格型號較少，難以滿足不同低位熱源溫度的需要。五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙五、中國地源熱泵發(fā)展存在的障礙 （5）缺乏必要的宣傳推廣活動缺乏必要的宣傳推廣活動 已經(jīng)成熟的技術沒有得到及時的廣泛的推廣和普及，也給此項技術的應用造成了一些障礙。地源熱泵工程設計作為一項技術含量較高的技術，目前很多設計院的設計人員還沒有完全掌握。地源熱泵的推廣應

19、用，目前缺乏各個專業(yè)各個領域的人的共同配合，缺少從政府政策、主機設計制造、系統(tǒng)的設計和運行管理等各個方面的共同參與。六、中國地源熱泵的市場潛力和發(fā)展趨勢六、中國地源熱泵的市場潛力和發(fā)展趨勢 目前，我國城鄉(xiāng)既有建筑總面積約400億，其中城鎮(zhèn)約為160億，在城鎮(zhèn)中居住建筑面積約為105億，其中能達到建筑節(jié)能標準的僅占5%，其余95%都是未來需要陸續(xù)進行節(jié)能改造的高能耗建筑； 同時，我國每年新增房屋建筑面積約20億，預計到2020年底，我國新增的房屋面積將近300億，新增城鎮(zhèn)民用建筑面積將為100-150億。 隨著人民生活水平提高，我國采暖線也將逐步南移，采暖面積會逐步增大，新建建筑將有7070億億

20、以上需要供暖。 據(jù)專家測算，目前我國發(fā)電裝機容量為4億KW，百米內(nèi)地下水每年可采集的低溫能量約為2.2億KW，相當于其一半，近百米內(nèi)的土壤每年可采集的低溫能量相當于1.5萬億KW，則是其3750倍，淺層地能的應用仍然有相當大的市場空間。 如果全國每年在1億建筑中推廣地源熱泵系統(tǒng)供暖空調(diào)，則可替代約350萬噸標煤或26億立方米天然氣，削減約2350萬噸氮氧化物和約200萬噸顆粒物的排放。六、中國地源熱泵的市場潛力和發(fā)展趨勢六、中國地源熱泵的市場潛力和發(fā)展趨勢 基于此種情況，財政部與建設部在可再生能源在建筑中推廣應用工作會議中首次提出淺層地熱利用計劃目標：到2010年，淺層地熱利用的建筑面積應該達到6.41億，形成替代常規(guī)能源的能力800萬噸標準煤；到2010年，地表水源熱泵的推廣的建筑面積應該達到2.14億。 同時，