淺談土壤源熱泵在我國的發(fā)展應(yīng)用

馬鳳鳳

摘 要 在全球能源環(huán)境危機下，作為一種節(jié)能環(huán)保的供熱制冷新技術(shù)，土壤源熱泵系統(tǒng)在我國暖通空調(diào)領(lǐng)域中的發(fā)展日益廣泛。本文主要綜述了土壤源熱泵系統(tǒng)以及土壤源熱泵在我國的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)應(yīng)用，由此進一步總結(jié)和展望其在中國的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 土壤源熱泵 地熱能 節(jié)能 發(fā)展應(yīng)用

中圖分類號：TU831 文獻標識碼：A

環(huán)境污染和能源危機是當今世界各國面臨的嚴峻問題。在中國，僅2011年能源消耗就高達34.8億噸的標準煤，而傳統(tǒng)化石類能源（煤、石油等）在中國能源消耗中仍占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，國家高度重視可再生能源、環(huán)保節(jié)能技術(shù)等的開發(fā)與應(yīng)用。土壤源熱泵技術(shù)由于具有環(huán)保、節(jié)能、無污染的特點，充分符合中國可持續(xù)發(fā)展道路，具有廣闊的發(fā)展前景。

1土壤源熱泵簡介

1.1地熱能簡述

地熱能的開發(fā)利用先后在歐美、新西蘭和日本等地已取得良好效益。根據(jù)初步評估數(shù)據(jù)顯示，在我國，山區(qū)溫泉總的熱量折合標準煤約5€？06t/a，平原地區(qū)經(jīng)濟型和亞經(jīng)濟型地下熱水資源中包含的熱能約為2.9444€？022J，其中包括可采熱水資源的熱能約2.3€？020J。由此可見，我國地熱資源分布廣泛，開發(fā)利用潛力巨大。

1.2土壤源熱泵的特點

土壤源熱泵指的是通過換熱器內(nèi)的循環(huán)液體從地下巖土中吸收或者釋放熱量進而達到供熱或制冷目的的系統(tǒng)，通過少量電能的輸入，來實現(xiàn)低品位熱能即地熱能，向高品位熱能的轉(zhuǎn)移。

土壤源熱泵有許多優(yōu)點：

（1）有利于可再生能源的開發(fā)利用。地面吸收的太陽輻射中約47%積蓄在地表淺層，土壤源熱泵技術(shù)正是利用這部分清潔的可再生能源進行供熱制冷；

（2）節(jié)能環(huán)保。在土壤源熱泵系統(tǒng)運行的過程中沒有CO2、CO、SO2等污染性氣體排放，也不會形成傳統(tǒng)空調(diào)中的噪聲污染，且土壤源熱泵技術(shù)的應(yīng)用減少了對傳統(tǒng)化石類能源的需求；

（3）系統(tǒng)能效高，運行穩(wěn)定可靠，成本低。土壤源熱泵系統(tǒng)的運行效率高于傳統(tǒng)空調(diào)40%左右，且由于地下土壤溫度幾乎不受外界影響，所以系統(tǒng)運行較為穩(wěn)定。

2土壤源熱泵的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)應(yīng)用

2.1國家相關(guān)政策的支持鼓勵

自1991年的聯(lián)合國里約環(huán)境與發(fā)展大會開始，可再生能源的發(fā)展在我國便得到日益重視。后來的《可再生能源法》、《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》、《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》等一系列文件政策，對發(fā)展可再生能源、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)方面均作了明確規(guī)定。早在2006年起國家就開始對地源熱泵技術(shù)進行財政補貼，這將極大地促進地源熱泵的市場發(fā)展。

2.2發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)應(yīng)用

地源熱泵技術(shù)于20世紀80年代末在我國開始有了研究，但其在近些年內(nèi)才得到快速發(fā)展。目前針對土壤源熱泵的研究主要集中于土壤熱物性、滲流因素、回填材料、傳熱模型的仿真模擬、實驗驗證和換熱器的設(shè)計與施工等方面。

鄒玲等人研究了不同回填材料對換熱器換熱效果的影響，并進一步對所建立的傳熱模型進行檢驗與修正；馬最良等人研究得出，當?shù)叵滤疂B流速度約為30m/a時，換熱器的換熱能力比無滲流的工況要高出30%，總結(jié)出滲流可以減小巖土的傳熱熱阻，從而提高換熱能力；為改善由于冬夏季熱負荷不平衡導(dǎo)致的巖土熱不平衡現(xiàn)象，劉行安在江蘇泰州的土壤源熱泵項目中進行數(shù)值模擬分析，得出針對夏季冷負荷，埋管換熱器承擔37%，剩余由冷卻塔承擔，冬季熱負荷則全部由埋管換熱器承擔，這樣熱不平衡現(xiàn)象將達到最小。

隨著地源熱泵的迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出大量優(yōu)秀的工程實例。如北京市順義區(qū)的東方太陽城Ⅱ期富春園區(qū)土壤耦合熱泵的應(yīng)用工程，總建筑面積達4 000m2，采用低溫循環(huán)冷暖空調(diào)系統(tǒng)，四棟樣板在一年的試運行中，室內(nèi)溫度在夏季穩(wěn)定于25～26℃，冬季則在20～22℃，運行效果良好。另外，在昌平境內(nèi)的王府家庭農(nóng)場詞海園10號采用垂直埋管換熱系統(tǒng)，舒適度高，經(jīng)濟和節(jié)能效果顯著。

3土壤源熱泵的發(fā)展前景

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，在我國能源消費結(jié)構(gòu)里面，建筑方面的能耗約占全國總能耗的40%，而暖通空調(diào)方面的能耗則占到建筑能耗的60%以上，因此，大力推廣土壤源熱泵技術(shù)在我國的發(fā)展，將有利于開發(fā)利用地熱能這一可再生能源，在解決能源供給的同時減少了對環(huán)境的污染，將極大地促進我國的可持續(xù)發(fā)展。

4結(jié)語

我國地熱資源十分豐富，大力推進土壤源泵技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，提升地熱能的開發(fā)利用，可以調(diào)整國家傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)，有利于緩解能源和環(huán)境危機。在國家能源相關(guān)政策、能源應(yīng)用獎勵機制的不斷調(diào)整和完善，以及環(huán)保節(jié)能理念日漸深入的背景下，土壤源熱泵在我國有著越來越廣闊的發(fā)展前景。

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