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1地源熱泵技術(shù)的特點
1.1地源熱泵技術(shù)又稱地?zé)岜眉夹g(shù)，是一種利用淺層常溫土壤中的能量作為能源的先進的高效節(jié)能、無污染、低運行成本的既可供暖又可制冷的新型空調(diào)技術(shù)。地?zé)岜眉夹g(shù)是利用地下常溫土壤或地下水溫度相對穩(wěn)定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水與建物內(nèi)部完成熱交換的裝置。它完全不需要任何的人工熱源，徹底取代了鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤中取熱，向建筑物供暖；夏季它代替普通空調(diào)向土壤排熱給建筑物制冷。同時，它還能供應(yīng)生活熱水，被稱為二十一世紀(jì)的“綠色空調(diào)技術(shù)”。
1.2目前國際上有兩種地源熱泵技術(shù)路線：土--氣型地源熱泵技術(shù)和水--水型地源熱泵技術(shù)
土--氣型地源熱泵技術(shù)以美國的技術(shù)為代表，水--水地源熱泵技術(shù)以北歐的技術(shù)為代表。二者的差別是：前者從淺層土壤或地下水中取熱或向其排熱，通過分散布置于各個房間的地源熱泵機組直接轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)為房間供暖或制冷。后者是從地下水中取熱或向其排熱，經(jīng)過熱泵機組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后再經(jīng)過布置在各個房間的風(fēng)機盤管轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷。由于美國的土--氣型地源熱泵技術(shù)，可以不用地下水，采用埋設(shè)垂直管、水平管或向地表水拋設(shè)管路等多種方式，直接從淺層土壤取效或向其排熱，不受地下水開采的限制，推廣的范圍更大、更靈活。另外由于美國技術(shù)減少了地?zé)徂D(zhuǎn)換成熱水和冷水的過程其熱損失減少，能源效率更高，供暖、制冷運行費用更低。
1.3地?zé)岜眉夹g(shù)具有明顯減排溫室氣體和應(yīng)用地區(qū)廣泛等特點
由于地?zé)岜霉┡瘯r70％以上的能源來源于土壤中的能量，30％以下的能源來源于電能，所以用它替代冬季采暖鍋爐，至少可減排溫室氣體70％以上。如能大面積推廣，可明顯減排溫室氣體。另外，土--氣型地?zé)岜眉夹g(shù)所利用的能源是常溫土壤中的能量，并不需要特殊的地?zé)崽锘虻叵聼崴Ｋ灰凶銐蜻M行熱交換的淺層土壤（-3.5℃以上的土壤或地下水）就可滿足地?zé)岜盟蟮募夹g(shù)條件。中國城市中約有30－50％的建筑物具備此條件，可以使用地?zé)岜谩臍夂騾^(qū)上看，從寒冷的黑龍江到炎熱的海南島都可使用。世界上絕大多數(shù)國家也具備應(yīng)用地?zé)岜眉夹g(shù)的條件。同時它不消耗也不污染地下水。在利用地下水時，地?zé)岜弥幌蛩信艧峄蛭鼰幔⒉挥盟槿〉牡叵滤炕毓嗟叵隆?/p>
1.4地?zé)岜美玫氖强稍偕茉矗罒o枯竭
地?zé)岜脧臏\層常溫土壤中取熱或向其排熱，淺層土壤之熱能來源于太陽能，它永無枯竭，是一種可再生能源。所以，當(dāng)使用地?zé)岜脮r，其土壤熱源可自行補充，持續(xù)使用，不存在資源枯竭問題。
1.5高效節(jié)能，運行費用低
在供暖時，地?zé)岜眉夹g(shù)可將土壤中的能“搬運”至室內(nèi)，其能量70％以上來自土壤，制熱系數(shù)高達3.5-4.5，而鍋爐僅為0.7-0.9，可比鍋爐節(jié)省70％以上的能源和40%一60％運行費用；制冷時要比普通空調(diào)節(jié)能40％-50％，運行費用降低40％以上。高節(jié)能、低運行費用，為商業(yè)推廣創(chuàng)造了條件。
1.6地?zé)岜迷跉W、美是一種非常成熟的已完全商業(yè)化了的技術(shù)在美國、加拿大和北歐國家和地區(qū)，地?zé)岜眉夹g(shù)已得到廣泛地應(yīng)用，推廣速度以每年15％的速度遞增，形成了從制造商、工程商到培訓(xùn)機構(gòu)、技術(shù)開發(fā)機構(gòu)、專業(yè)管理機構(gòu)等一整套完整的產(chǎn)業(yè)體系。國際地?zé)岜脜f(xié)會（IGSHPA）、美國地?zé)岜脜f(xié)會（GHPC）已建立，他們己完全實現(xiàn)了商業(yè)化。
1.7地?zé)岜眉夹g(shù)可實現(xiàn)分戶計量、可分期投資，不設(shè)室外機
由于美國的土--氣型地源熱泵是分散布置在各戶或各室的，它和普通家用空調(diào)一樣，實行單獨電費計量，克服了鍋爐采暖和中央空調(diào)制冷時的分戶計量難題。正由于它是分散安裝的，可分期分批投資，解決了中央空調(diào)機組必須一次投資到位的要求，從而降低了融資成本。地源熱泵空調(diào)，沒有室外機和冷卻塔，建筑物立面更清潔、更美觀。
2中領(lǐng)國政府合作在中國推廣美國地源熱泵技術(shù)的工作內(nèi)容
中美兩國政府合作推廣美國土--氣型地源熱泵技術(shù)的協(xié)議書簽署后，兩國政府各委托一些專家就合作的具體內(nèi)容共同起草合作計劃。1998年11月，兩國專家共同制定的《美國土--氣型地源熱泵技術(shù)在中國合作推廣計劃書》在美國華盛頓舉行的中美兩國《能源效率與可再生能源技術(shù)發(fā)展與利用領(lǐng)域合作議定書》工作小組的工作會議上獲得通過。《計劃》中規(guī)定：推廣工作分三個階段進行。
第一階段：建設(shè)示范工程。計劃在中國北方寒冷氣候區(qū)、中國中部長江流域溫帶氣候區(qū)、中國南方亞熱帶氣候區(qū)，各建設(shè)一座美國土--氣型地源熱泵示范工程。建成后除供示范外，還要進行數(shù)據(jù)采集工作，檢驗在不同氣候條件下，美國土--氣型地源熱泵的經(jīng)濟和技術(shù)效果，為大規(guī)模推廣提供樣板、數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。示范工程建設(shè)采取政府支持企業(yè)運作的模式進行。
土--氣型地源熱泵技術(shù)的核心是如何實現(xiàn)與淺層土壤進行高效的熱交換，確保在投資不高于普通中央空調(diào)的條件下能長時間地穩(wěn)
定地從土壤中取熱或向其排熱，實現(xiàn)供暖或制冷。考慮到中國還沒有掌握美國的土--氣型地源熱泵技術(shù)，《計劃》提出中方在從事新能源開發(fā)利用的單位中，分別從三類氣候區(qū)各選擇一家經(jīng)濟和技術(shù)實力強的機構(gòu)，作為美國地源熱泵技術(shù)的推廣單位，同美方推薦的機構(gòu)一起建設(shè)示范工程，確保示范工程成功。
第二階段：合作推廣。當(dāng)示范工程建成后，三個地源熱泵推廣單位與美國伙伴一起在中國進行推廣工作，提高公眾的認知率。推廣工作有兩方面內(nèi)容。一是在中國的更多地方和在不同規(guī)模、不同用途建筑物中建設(shè)不同取排熱方式的地源熱泵系統(tǒng)，己便獲得廣大用戶的認知和認同。二是進行地源熱泵基礎(chǔ)設(shè)計能力建設(shè)和開展人員培訓(xùn)技術(shù)交流活動，普及土--氣型地源熱泵知識。同時建立中國地源熱泵設(shè)計數(shù)據(jù)庫，編制適合中國水文地質(zhì)條件、建筑規(guī)范、供暖制冷標(biāo)準(zhǔn)和建材、設(shè)備、勞動力價格的設(shè)計軟件，提高中國設(shè)計部門對美國土--氣型地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計水平。
第三階段：合資生產(chǎn)。當(dāng)美國先進的土--氣型地源熱泵技術(shù)己為公眾認知，市場前景明朗之時，選擇幾家經(jīng)濟、技術(shù)實力雄厚、管理嚴格并建立了現(xiàn)代企業(yè)制度的中國廠家，本著自愿、平等、互利的原則，同美國實力雄厚、技術(shù)先進的地?zé)岜蒙a(chǎn)廠商，經(jīng)充分醞釀和洽商開展合資生產(chǎn)，降低地源熱泵生產(chǎn)成本，逐步提高國產(chǎn)化水平。合資工作將嚴格按市場方式進行，要注意引進競爭機制，防止不顧質(zhì)量盲目追求利潤，敗壞地源熱泵技術(shù)信譽等惡性競爭現(xiàn)象發(fā)生。
3迎美國土--氣型地源熱泵示范班建設(shè)情況
經(jīng)過反復(fù)篩選和充分論證，中國科技部和美國能源部選定了北京市計科能源新技術(shù)開發(fā)公司等三家單位，作為三個地?zé)岜猛茝V單位，分別負責(zé)三座土--氣型地源熱泵技術(shù)示范工程的建設(shè)和推廣工作。
在中國科技部的領(lǐng)導(dǎo)和全力支持及美國能源部的大力協(xié)助下，三座地?zé)岜檬痉豆こ滔嗬^于2001年上半年陸續(xù)完成，開始試運轉(zhuǎn)。
三座美國土--氣型地源熱泵示范工程情況：
3.1中國北方冬季寒冷氣候區(qū)地源熱泵示范工程
項目名稱：北京嘉和園國際公寓地源熱泵示范項目
項目地址：中國北京市朝陽區(qū)霄云路32號
項目技術(shù)推廣單位：北京市計科能源新技術(shù)開發(fā)公司
項目房屋開發(fā)單位：北京富陽物業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司
熱泵安裝完成時間：2000年12月
項目概況：
·建筑類型：高檔公寓
·建筑結(jié)構(gòu)：由三座塔式連體建筑組成，分別為30－32層。一層及裙房部分為會所、門廳以及公共活動區(qū)，二層為設(shè)備轉(zhuǎn)換層，三層以上為辦公用房和公寓住宅。地下三層包括設(shè)備用房及地下車庫。住宅從75m2至365m2共16種戶型
·建筑占地：14175平方米
·總建筑面積：88000平方米
·采暖空調(diào)面積：70000平方米
·熱交換三：1300冷噸
·熱泵類型：土--氣型地源熱泵
·地下熱交換形式：地下水式
·地源熱泵機組數(shù)量：501臺
·地?zé)岜脵C組生產(chǎn)廠家：美國Trane公司
·深水井?dāng)?shù)量：4口，2抽2灌
·井深：160米
·井管直徑：500毫米
·單并涌水量：200噸/小時
·氣流組織形式：采用上（側(cè)）送上回或上（側(cè)）送門縫回，減少占用空間面積
·噪音水平：立式機組設(shè)在一個小機房內(nèi)，墻壁貼有吸聲材料，門采用隔音門；臥式機組裝在吸音吊頂內(nèi)，四周墻壁貼有吸聲材料，機組送、回風(fēng)管均設(shè)有消聲靜壓箱或采用消聲管道（玻纖風(fēng)管），使房間內(nèi)噪聲≤30dB(A)
投資及初步運行費用結(jié)論
：
地源熱泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)總投資減少1.5％，為38.9萬元；年度運行費減少43.6％，為116.l萬元；占地費減少50％，為43.75萬元。地源熱泵系統(tǒng)平均初投資約為360元/平方米。
北京地區(qū)各種采暖方式運行費用比較：
據(jù)今年4月報載，經(jīng)初步測算每采暖季（125天）北京地區(qū)每建筑平米的各種采暖運行費用：獨立燃氣采暖爐30-40元；電纜地板采暖20-25元；電熱膜采暖20—34元；天然氣集中供熱28元；燃煤集中供熱16元；北京地?zé)岜檬痉豆こ坛醪綔y算12.9元。從中可見地?zé)岜霉┡\行費用最低。
3.2中國中部夏季悶熱、冬季陰冷氣候區(qū)地?zé)岜檬痉豆こ?/p>
項目名稱：寧波雅戈爾工業(yè)城地源熱泵示范項目
項目地址：中國浙江省寧波市
項目特點：玉棟建筑制冷取暖并重
項目規(guī)權(quán)：建筑面積92505平方米
總冷負荷：2483冷噸
系統(tǒng)類型：地下水式土--氣地源熱泵系統(tǒng)
項目預(yù)算：2500萬元人民幣，其中進口設(shè)備約134萬美元
技術(shù)推廣單位：中華企業(yè)集團上海鼎達能源新技術(shù)開發(fā)有限公司
項目進度：分期建設(shè)。第一期為38380平方米服裝廠房，安裝熱泵150臺，1070冷噸，進口設(shè)備價值42萬美元，2001年5月安裝完畢。第二期正在安裝之中。新晨
熱泵機組生產(chǎn)廠商：美國Tane公司
3.3中國南方亞熱帶氣候區(qū)地?zé)岜檬痉豆こ?/p>
項目名稱：廣州松田職業(yè)技術(shù)學(xué)院地?zé)岜檬痉俄椖?/p>
項目地址：中國廣東省廣州市增城區(qū)
建筑類型：教學(xué)樓、辦公樓
項目特點：制冷為主，取暖為輔
項目規(guī)模：總建筑面積52000平方米，分期建設(shè)
總冷負荷：2045冷噸
系統(tǒng)類型：水平管路加地下水式土--氣地源熱泵系統(tǒng)
項目預(yù)算：1474萬元，其中進口設(shè)備1262558美元
技術(shù)推廣單位：廣州信利達熱泵科技有限公司
美國熱泵生產(chǎn)廠家：FloridaHeatPumpEnvironmcntalEquipment公司
第一期熱泵安裝完成時間：2000年10月
第一期工程概況：
·房屋類型：教學(xué)樓
·建筑面積：6000平方米
·制冷面積：3250平方米
·地?zé)岜脭?shù)量：48臺
·井深：43米
·水量：38噸/小時
·循環(huán)水量：113噸/小時
·總造價：243萬元
·平均造價：405元／建筑平米
運轉(zhuǎn)測試情況（以語音室為例）
·室外氣溫：32.3℃，晴，有陽光照射
·教室面積：150平方米
·房內(nèi)人數(shù)：53人
·機組配置：5冷噸1臺、3冷噸1臺，共8冷噸
·測試時段：下午2：30－4：15
·運行情況：
開機10分鐘，室溫30℃
開機20分鐘，室溫26.5℃
開機30分鐘，室溫23.6℃，以后保持在23.6℃
·室內(nèi)最大溫差：正負l℃
·兩臺熱泵總功率：6.29KW
目前，三座美國土一氣型地?zé)岜檬痉豆こ坛本┑責(zé)岜檬痉豆こ桃讶拷ǔ赏猓渌麅勺煌瓿傻谝黄诠こ痰慕ㄔO(shè)，后續(xù)工程將于明后年全部建成。
4下一步工作
三座美國土--氣地源熱泵示范工程的建成，特別是作為世界上單體建筑物采用地源熱泵供暖和制冷的建筑中高度第一，建筑面積第二（僅小于美國肯塔基州路易斯威爾市高特·豪斯飯店），技術(shù)最先進的北京土--氣型地源熱泵示范工程的投入運行，己經(jīng)在國際和國內(nèi)引起廣泛地關(guān)注，國內(nèi)外參觀訪問者應(yīng)接不暇，美國土--氣型地源熱泵技術(shù)的認知度迅速提高。北京市計科能源新技術(shù)開發(fā)公司等三個美國土--氣型地源熱泵技術(shù)推廣單位，相繼進入了推廣階段。
4.l全面系統(tǒng)地開展數(shù)據(jù)采集和經(jīng)濟技術(shù)分析工作
北京市計科能源新技術(shù)開發(fā)公司在有關(guān)部門的支持下，投入人力和資源，對北京地?zé)岜檬痉豆こ涕_始了數(shù)據(jù)采集和經(jīng)濟技術(shù)分析工作。數(shù)據(jù)采集將從投資、運轉(zhuǎn)費用、供暖制冷效果、技術(shù)參數(shù)等方面進行全方位的采集工作。數(shù)據(jù)采集將持續(xù)一年。在取得整個供暖季和制冷季的完整數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合與其他采暖、制冷技術(shù)的比較，進行經(jīng)濟技術(shù)分析，就初投資、采暖制冷效果、技術(shù)穩(wěn)定性、運行費用節(jié)省情況，節(jié)能效果等方面給出嚴格、科學(xué)的結(jié)論，為在中國大規(guī)模推廣美國土--氣型地源熱泵技術(shù)和提高、改進設(shè)計水平，提供科學(xué)依據(jù)。
4.2采用市場運作方式進行推廣工作，建設(shè)新的土--氣地源熱泵工程
目前，中國政府加大了對大氣污染的控制與治理力度，北京等一批冬季采暖的大城市陸續(xù)通過立法限制冬季燃煤取暖。公眾也將改善大氣質(zhì)量作為自己改善生活質(zhì)量的重要內(nèi)容而給予積極配合。這就為無污染的地?zé)岜眉夹g(shù)提供了巨大的市場需求。同時，隨著天然氣等價格較貴能源進入采暖消費領(lǐng)域，土--氣型地?zé)岜门c之相比；運行費用低廉的優(yōu)勢更加明顯（每采暖季每平方米采暖費，地?zé)岜每梢员忍烊粴獠膳档?0%以上）。還有，城市綠地的增加為采用土--氣型地?zé)岜眉夹g(shù)提供了更多的可利用的土壤條件，這也將導(dǎo)致美國土--氣型地源熱泵技術(shù)的認同迅速擴大。從三個推廣單位接到的想采用土--氣型地源熱泵技術(shù)的眾多項目看，其地域范圍北起黑龍江南到廣東，東起上海西到甘肅、青海。新疆，幾乎涵蓋了中國大部分區(qū)域。北京市計科能源新技術(shù)開發(fā)公司等三個單位正在建設(shè)和醞釀、籌劃建設(shè)的新土一氣地源熱泵項目，其總冷噸數(shù)，將超過三座示范工程的總冷噸數(shù)，這標(biāo)志三座示范工程的示范作用已得到發(fā)揮，推廣工作正在穩(wěn)步進行。
4.3國際合用將得到擴大，合資生產(chǎn)美國土--氣地源熱泵機組有可能提前實現(xiàn)，人員培訓(xùn)、技術(shù)交流將廣泛展開
今年以來，美國能源部等國際上一批機構(gòu)表示愿意繼續(xù)幫助和支持中國推廣這種具有明顯節(jié)能、環(huán)保效果的新的地源熱泵技術(shù)。中國科技部、國家經(jīng)貿(mào)委、國家計委等機構(gòu)和一些地方政府也表示將繼續(xù)支持推廣工作。人員培訓(xùn)和技術(shù)交流活動正日益增多。北京市計科能源新技術(shù)開發(fā)公司成立了專門從事地源熱泵推廣工作的熱泵事業(yè)部，并派員赴美國進行了長時間的系統(tǒng)培訓(xùn)，成為國際地?zé)岜脜f(xié)會會員和取得了該會注冊工程師資格；同美國地?zé)岜蒙a(chǎn)商、工程商和設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、培訓(xùn)部門建立了廣泛的聯(lián)系和合作關(guān)系。合資生產(chǎn)土--氣型地源熱泵機組的準(zhǔn)備工作正在緊張進行，預(yù)計今年年底第一家合資生產(chǎn)廠將投入生產(chǎn)。這一切都預(yù)示，大規(guī)模推廣土--氣型地源熱泵技術(shù)的形勢將在幾年內(nèi)形成。