中国地源热泵技术发展与展望

第２９卷第１０期２０１３年１０月

建

筑

科学

Ｖ０１．２９，Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２０１３

ＢＵＩＬＤｌＮＧＳＣＩＥＮＣＥ

［文章编号］１００２．８５２８（２０１３）１０－００２６－０８

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伟，刘志坚（中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院，北京１０００１３）

［摘要］本文首先介绍了我国地源热泵技术发展的背景，通过技术现状分析，全面阐述了地源热泵系统分类、系统技术、代表性的工程等方面的研究进展，并指出了此技术存在主要问题、技术难点，从而阐述了地源热泵技术在中国发展趋势。

［关键词］地源热泵；技术发展；展望［中图分类号］ＴＫ５２３［文献标识码］Ａ

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＧｒｏｕｎｄＳｏｕｒｃｅＨｅａｔＰｕｍｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ

ＸＵＷｅｉ，ＬＩＵ

Ｚｈｉ－ｊｉａｎ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ

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［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｇｒｏｕｎｄｈｅａｔｐｕｍｐ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ｐｒｏｓｐｅｃｔ

１

前言

础上进一步明确其发展方向。

目前，由于能源消耗的急剧增加，热泵作为１种通过消耗少量高品位能源，把低品位热量上升为高品位热量的特殊装置而受到了人们的青睐。地源热泵（Ｇｒｏｕｎｄ（Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ

ｓｏｕｒｃｅ

２地源热泵技术的研究现状

２．１地埋管地源热泵系统

地埋管地源热泵系统是由传热介质通过竖直或水平土壤换热器与岩土体进行热交换的地源热泵系统，也称为地耦合系统。近年来，地下埋管换热器类型、土壤换热器传热分析、土壤热物性参数有效性测试及施工工艺成为地埋管热泵系统的热点研究内容。

１）地下埋管换热器类型

地埋管换热器有水平和竖直２种埋管方式。当可利用地表面积较大，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较小时，宜采用水平地埋管换热器。否则，宜采用竖直地埋管换热器。水平埋管由于占地面积较大，除了在单元住宅等建筑中能有一定的应用外，其他中大型建筑形式中的应用较为有限。为了提高单位占地面积的换热量，需要考虑利用沿垂直方向的岩土层的蓄热作用，如设置多层盘管等…。若水平埋管埋深较浅（如在２

ｍ

ｈｅａｔ

ｐｕｍｐ）也称为地热热泵

ｈｅａｔ

ｐｕｍｐ），它是以地源能（土壤、地下

水、地表水、低温地热水和尾水）作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季供暖供热的低温热源，同时是实现供暖、制冷和生活用水的一种系统。它用来替代传统的用制冷机和锅炉进行空调、供暖和供热的模式，是改善城市大气环境和节约能源的１种有效途径，也是国内地热能利用的一个新发展方向…。近年来，地源热泵技术已经成为国内建筑节能及暖通空调界的热门研究课题，并规模化应用于工程实践，逐渐向市场化、产业化发展。基于此，笔者对近年来我国在地源热泵方面的一些主要研究现状及其特点进行了分析，并指出目前地源热泵存在的一些问题，在此基

【收稿日期］２０１３－０８－２０

［基金项目］科技部国家国际科技合作计划项目“可再生能源蓄能

技术在低能耗建筑的应用”（２０１０ＤＦＡ６４２４０）

［作者简介］徐伟（１９６４一），男，硕士，研究员［联系方式］ｘｕｗｅｉｌ９＠１２６．ｃｏｍ

以内）则热泵运行后地温可在下１个运行季节到来时通过与地面的传热而恢复，但埋深较深时，地温却

万方数据

第１０期徐伟，等：中国地源热泵技术发展与展望

２７

只能部分恢复旧。。因此，对于多层埋深较深的水平管地下埋管换热器，在应用上往往需要结合太阳能进行热补偿或应用于冬、夏两季冷热联供使用，以克服上述问题。与水平埋管相比，垂直埋管方案更具有大型工程的实际意义，垂直埋管方式可以在较小的占地面积下获得较大的换热能力，但同时必须考虑的是地温恢复问题。地下垂直埋管换热器有２种基本形式：Ｕ型管式和套管式，Ｕ型管式埋管换热器可以用于埋深特别深的工程中，原因是其具有安装

表１

方便，不易出现渗漏等优点。目前利用Ｕ型管式埋管换热器的埋深可达１８０ｍ＂１。套管式埋管换热器则可以充分利用钻孔资源，由于其外表面与岩土间的换热面积较大，因此换热能力比Ｕ型管高，文献［４］进行的对比实验证明了此点，发现套管式埋管换热器的单位孔深换热性能比ｕ型管要高１６％。但是套管式埋管换热器却存在结构复杂、有渗漏担心及不能用于钻孔深度很深的场合等不足。２种垂直地埋管换热器的特点总结见表１。

Ｕ型和套管式竖直地埋管换热器的特点

２）土壤换热器传热分析

影响地埋管地源热泵系统性能的因素较多，包括地下水流动、回填材料的性能、换热器周围发生相变的可能性以及沿管长岩土体物性的变化等等，如何完善地埋管换热器的传热模型，使其更好地模拟地埋管换热器的真实换热情况，确定最佳地埋管换热器的尺寸是发展和推广地埋管地源热泵的关键。

地埋管换热器传热模型的相关理论很多，但主要基于线热源理论、圆柱热源理论、能量平衡理论等建立控制方程。国内对地埋管换热器传热理论和模型方面的研究较之实验部分则进展缓慢，主要集中在一维非稳态传热模型研究，ｕ型埋管换热器中介质轴向温度的数学模型研究以及准三维非稳态Ｕ型地下埋管换热器传热模型研究等。由此可见，诸多用于地埋管换热器设计的计算模型和方法，是建立在纯导热工况以及确定了岩土导热系数和比热基础上的，并未考虑土壤中其他有可能影响到地埋管传热机理的因素，例如地下水渗流的作用。因此，进一步深入研究传热机理，完善地埋管换热器的传热模型，对地埋管地源热泵系统的发展和推广是很有必要的。然而欧美等部分专家认为，由于地下土壤热物性参数很难准确获取，因此难以通过软件或者模型准确计算土壤传热量，故不宜深入研究，实际工程中考虑安全系数即可。

３）土壤热物性参数有效性测试

目前国内外在确定土壤热物性参数时的设计方

法主要有以下３种：一是根据前期钻井获得的地质资料，通过查找土壤地质方面的手册进行确定。由于这种手册给出的土壤物性参数并非一个确定值，而是一个可能存在的范围，系统设计人员在设计土壤换热器时，由于设计者的知识水平、经验以及设计估测保守程度等不同会存在很大的差异。这种方法虽然最为简便快捷，但是很难保证系统建设和运行的经济性和合理性；二是实验室取样测试法。实验室取样方法将现场采集的土壤试样在实验室中通过一定的方法进行测试，从而获得其导热系数等土壤的热物性参数值。虽然通过此方法测量的土壤试样热物性数值较为准确，但是由于土壤属于多孔介质，其热物性不仅与地理位置以及当地地层构造有关，还与地下含水层密切相关。已有结果表明，仅土壤的导热系数就与试样的温度、密度、空隙比、饱和度等因素有关。由于此种方法离开了原工程地，故而对现场因素造成的影响考虑不够全面；三是现场测试法。顾名思义，现场测试法就是在施工现场进行实地测试，这样就避免了现场因素影响造成的误差。国内文献研究表明：只有现场测试法才能充分考虑到现场各因素的影响，这类现场测试装置的发展才是预测土壤热物性的发展方向，降低参数选取的不确定性，使土壤换热器的设计更为合理口］。然而在实际设计中，仅仅考虑单位长度换热量，用于工程设计是不合理的。

万方数据

２８

建筑科学

４）施工工艺

国内地埋管热泵系统施工工艺研究主要集中在

第２９卷

的换热研究、针对不同地表水特定设备研发逐渐成为研究的热点内容。

１）地表水水体的温度变化规律

地表水水体温度是决定系统可行性和经济性的关键因素。在这方面，国内目前缺乏各地区水体极端温度的总体实测数据。一些研究分析了水体温度与室外温度的关系。中国建筑科学研究院在ＴＲＮＳＹＳ平台上，对不同气象条件下水体平均温度的全年变化建立了模型。另外，国内部分高校对开式系统中水体的水平温度场进行了数值模拟，如重庆大学对重庆地区开式湖水源热泵系统动态水温特征分析等”１。因此对全国各地水体的温度变化规律研究依然为将来的地表水源热泵应用的热点问题之一。

２）地表水热泵系统的换热研究

国内对特定水体的换热能力的研究也较少，仅有的一些计算分析也是建立在静态分析的基础上。在设计时多数参考国外的设计推荐值和经验数据。在地表水换热器的研究中，主要针对开式间接连接的系统，即对板式换热器和容积式换热器的设计计算和工况计算，对闭式系统的换热研究较少，其中有文献对闭式Ｕ型地表水换热器传热数值模拟与实验研究∽１。但地表水热泵系统换热研究不够细致

Ｈｅａｔ

钻井成井工艺、回填材料选择、洗井技术及回填工艺等方面。钻井工艺在近年来有了长足的发展，各种新型钻探工艺如反循环钻探、冲击钻探、浅孔锤钻探、欠平衡钻探等纷纷出现并得到了应用。灌浆回填材料一般为膨润土和细砂（或水泥）的混合浆或其他专用灌浆材料。膨润土的比例宜占４％～６％。钻孔时取出的泥沙浆凝固后如收缩很小时，也可用作灌浆材料。如果地埋管换热器设在非常密实或坚硬的岩土体或岩石情况下，宜采用水泥基料灌浆，以防止空隙水因冻结膨胀损坏膨润土灌浆材料而导致管道被挤压截流。钻井完成后下ｕ形管之前必要时应首先进行洗井作业，并且洗井应在钻井完成后立刻进行，目的是清洗井内粘度较大的泥浆，以便下管，但应控制好清洗的强度。回填材料应采用网孔不大于１５

ｍｉｌｌ×１５

ｍｍ的筛进行过筛，保证回填料

不含有尖利的岩石块和其他碎石。为保证回填均匀且回填料与管道紧密接触，回填应在管道两侧同步进行。国内文献研究表明：选择合适的钻井成井工艺，确定合适的回填材料及回填工艺是保障地埋管系统有效运行的根本曲。。２．２地表水地源热泵系统

地表水源热泵系统（ＳＷＨＰｓ，ＳｕｒｆａｃｅＷａｔｅｒ

Ｐｕｍｐｓ

化，特定的换热器换热性能具体效果如何，有待于实验的考证。

３）针对不同地表水特定设备研发

这方面主要是研究特定的项目中，地表水种类不同，水质各异。以海水作热泵水源的为例，我国一些沿海城市利用海水作工业冷却水源已有多年历史。近年来，国内有用海水作热泵水源的研究，开式海水换热系统要考虑与海水连通的所有设备、部件及管道必须具备过滤、清理的能力，能有效防堵防蚀；闭式海水换热系统要考虑与海水接触的所有设备、部件及管道必须具备防腐、防生物附着的能力。其次，陆地上的地表水，即江、河、湖、水库水均比海水和地下水矿化度低，但含泥沙等固体颗粒物、胶质悬浮物及藻类等有机物较多，含砂量和浑浊度较高，须经特定设备处理方可作热泵水源，又如污水源热泵除污机的开发等。因此，需根据地表水源不同特性开发相应的设备与之相适应。２．３地下水地源热泵系统

地下水源热泵系统（ＧｒｏｕｎｄＷａｔｅｒ

Ｈｅａｔ

Ｐｕｍｐ

Ｓｙｓｔｅｍ）是地源热泵的一种系统方式。它是

利用地球表面水源如河流、湖泊或水池中的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地表水水源包括江水、湖水、海水、水库水、工业废水、污水处理厂排出的达到国家排放标准的废水、热电厂冷却水等。根据不同的地表水水源，地表水源热泵系统可分为污水源热泵系统（也称为再生水源热泵系统）、海水源热泵系统以及淡水源热泵系统。地表水换热系统分为２种：开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。开式地表水换热系统是将地表水在循环泵的驱动下，处理后直接流经水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。闭式地表水换热系统是将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水体中，传热介质通过换热管管壁与地表水进行热交换的系统，与土壤源热泵一样，冬季北方地区应进行防冻处理Ｈ１。近年来，地表水水体的温度变化规律、地表水热泵系统

万方数据

第１０期徐伟，等：中国地源热泵技术发展与展望

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Ｓｙｓｔｅｍ，ＧＷＨＰｓ）是采用地下水作为低品位热源，并利用热泵技术，通过少量的高位电能输入，实现冷热量由低位能向高位能的转移，从而达到为使用对象供热或供冷的一种系统。地下水源热泵系统适合于地下水资源丰富，并且当地资源管理部门允许开采利用地下水的场合。近年来，地下水的水质处理及地下水的回灌技术成为研究的主要内容。

１）地下水的水质处理

地下水不适宜直接被热泵系统使用时，须采取相应的技术措施对地下水水质进行处理。如：安装除砂器与沉淀池，使用净水过滤器或电子水处理仪，或使用板式换热器将水源和热泵机组隔离开。当前，许多工程由于水质处理不够，导致热泵系统效率下降或发生故障。

２）地下水的回灌技术

水源热泵若利用地下水，必须考虑水源的回灌问题。对于回灌技术，必须结合当地的地质情况来考虑回灌技术方式。对不同地区的地质结构了解不够，制约了水源热泵机组的推广使用。建议在采用回灌技术时应综合考虑以下问题：回灌水水量与水温；回灌水水质；回灌水对地下水的影响；用回灌技术是否使地下水位保持相对平衡状态；会不会引发局部地面沉降，对邻近建筑造成危害等。争取在使用水源热泵系统的过程中，做到抽灌两用井，确保井水回灌量，并及时对井的抽水、回灌进行监测等来确保水源热泵系统正常运行。２．４复合式地源热泵系统

对于冷热负荷差别比较大，或者单纯利用地源

热泵系统不能满足冷负荷或热负荷需求时，经技术

经济分析合理时，可采用复合式地源热泵系统。其研究热点主要集中在地源热泵复合系统可行性研究，地源热泵复合系统经济性分析研究，地源热泵复合系统运行特性实验研究和数值模拟，复合式地源热泵系统运行策略研究以及新型的复合式地源热泵系统开发等。

典型的复合式地源热泵系统主要包括地源热泵与太阳能复合式系统、地源热泵与冰蓄冷复合式系统、地源热泵与冷却塔复合式系统、地源热泵热水系统等‘１０３。

３地源热泵系统区域适应性评价技术

地源热泵发展和推广过程中，只有充分考虑与

万方数据

当地条件是否适应，才达到节能环保、经济及可持续发展的目标。

在综述总结近年来地源热泵技术开发过程中的经验与教训、确定不同水资源及地质背景下水源地源热泵系统的应用条件与适用范围的基础上，综合考虑区域地形地貌、气象水文、地质背景、水文地质条件、环境问题、社会经济概况等条件，利用层次分析法，建立了水源地源热泵技术适宜性评价指标体系。利用层次分析法（ＡＨＰ），进行理论分析，建立了水源地源热泵综合评价体系，并进行了影响因素的权重分析。以典型建筑为基础，分析了不同气候区内典型城市的建筑负荷特性。从节能、经济和环境３方面，对不同气候区水源地源热泵系统的适宜性进行了综合分析研究，确定了水源地源热泵系统的应用条件与适用范围技术导则以及评价体系，见

图１～５。

单一性土壤源热泵适宜性

岩十体资源条件ｌ

ｌ土壤源热泵系统性条件节能性ｌ

ｌ经济性ｌ

Ｉ环保性Ｉ｜平衡性

撼ｌ

平均温度ｌ

一一一ｌ（碳减捧封一

ｌ能效比ｌ

ｌ龇ｌＩ赫ｌＩ回收期ｌｌ摊懈

ｌ替代量Ｉｌ不｛

图１

单一性土壤源热泵适宜性评价体系

图２

复合式土壤源热泵适宜性评价体系

地下水源热泵适宜性

水文地ｌ质因素ｌｌ场地施Ｉ环境保ｌ工因素ｌｌ社会经ｌｌ济因素ｌｌ气象Ｉ因素

护因素

富水性

茎｝Ｉ蓁｛ｌ萎Ｉｌ龛ｌ峰

非然

图３

地下水源热泵适宜性评价体系

３０

建筑科学第２９卷

地表水源热泵适宜性』

能效方面曰ｌ

ｌ经济方面曰２ｌ社会环境方面曰３

水资源Ｉ

Ｃ１

Ｉ气候ｌ

Ｃ２

ｉ技术Ｉ

ｃ３

Ｉ初投资ｌ｜运行费

Ｃ４

Ｃ５

社会支撑能力

Ｃ６

社会环境方面

Ｃ７

取水温度

Ｄｌ

水质

Ｄ２

取水水量

Ｄ３

取回水Ｉ

Ｄ５

方式Ｉｌ效率

Ｄ６

ｌ机组

水体热污染

Ｄ１４

城市热岛效应

Ｄ１５

篙｜ｆ带Ｉｌ蟹Ｉｌ秭Ｉ

图４

Ｄ１０ＩＩ

ＤｌｌＤ１２

Ｉ豢

地表水源热泵适宜性评价体系

目

≮释董躜暖翅畦

Ｌ一

图６我国地源热泵工程应用面积年度增长曲线

随着地源热泵技术在我国的发展，可再生能源

图５

污水源热泵适宜性评价体系

建筑应用示范城市中，北京市、天津市、大连市、上海市、青岛市、深圳市、重庆市，河北、河南、山西、山东、

４地源热泵系统应用技术及代表性工程

随着我国“十一五”节能规划和《可再生能源法》的颁布实施，可再生能源的建筑利用日益引起人们的重视。建筑节能与可再生能源利用成为焦点问题之一，而浅层地能与地源热泵系统在解决此问题具有重大优势。

截至２０１２年底，我国以地源热泵相关设备产品制造、工程设计与施工、系统集成与调试管理维护的相关企业已经达到３４５０余家，从全国范围看来，现有工程数量已经达到５０００多个，总面积达２．４亿ｍ２。项目比较集中的地区有北京、河北、河南、山东、辽宁和天津，８０％的项目集中在我国华北和东北南部地区。近年来，地源热泵系统的工程应用面积发展变化如图６所示。

辽宁、吉林、黑龙江、江苏、江西、浙江、安徽、福建、湖北、河南、海南、四川、贵州、陕西，内蒙古自治区、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区、广西壮族自治区、新疆生产建设兵团，共有１４４个与地源热泵有关的项目，其示范工程总面积为１５７８．０９万ｍ２。其中的典型项目包括北京九华山庄、北京中关村用友软件园一期、国家北方苗木培训基地、北京果品市场、南京朗诗国际街区、武警辽宁省总队指挥中心、西安都市之门、宁波市嘉乐企业办公楼、北京海淀外国语实验学校、国家大剧院、青岛银盛泰国际商务港及城阳经贸中心、大连星海湾商务区、黄龙月亮湾大酒店、湖南湘潭城市中心区、重庆市开县人民医院、威海之星、北京奥运村、青岛国际帆船中心媒体中心、宁波银凤度假村、北京建研科技园、广西大学学生公

寓、南宁市建兴苑小区高层建筑公寓一办公大楼、宁

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第１０期

徐伟，等：中国地源热泵技术发展与展望

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波鄞州区国税局办公大楼等，关于上述项目具体概况见《中国地源热泵发展报告（２００８）》‘７Ｉ。

综合不同２４所典型的地源热泵工程，不同工程的运行节能率及ＣＯＰ值如图７～８所示。节能率普遍在２０％～６０％之间，对于节能降耗具有重要意

义

进。国家“十一五”科技攻关课题“水源地源热泵高效应用关键技术研究与示范”就将以下研究内容作为其主要科研目的：构建全国地下水源、土壤源、地表水、海水以及城市污水源热泵系统工程设计数据库平台，研究水源地源热泵技术适宜性、研究土壤源热泵系统应用技术、研究水源热泵系统应用技术、研究与开发污水、海水源热泵系统取水及换热技术、开发水源地源热泵系统高效专用水源热泵机组，完成全国水源地源热泵应用区划。但整体看来研究内容涵盖了中国不同地域，研究结果相对比较粗糙，与当地的具体环境适应性研究较少。

２）地源热泵系统能效评估及投资增量问题需进一步研究。

地源热泵系统能效评估及投资增量问题直接涉

２４所不同典型工程

及到地源热泵经济性问题，然而对于地源热泵系统经济性又包括初投资和安装费用。

初投资问题：并不是所有的地源热泵系统都是经济合理的，地下钻孑Ｌ埋管和打井都需要较大的工程建设费，尤其是在现场地质水文条件恶劣的情况下更为突出。在有一些工程中，其地下钻孔埋管或打井费用甚至和地上空调系统的建设费用相接近。由于钻井费用可能占到整个系统初投资的３０％以上，有些看重初投资的地产商可能会回到传统的空调形式。

訇７热泵系统典Ｊ魁Ｉ：程的运行节能率

２４所小Ｍ典Ｊ掣１程

安装维护：目前地源热泵系统的安装费用较高，与电制冷、天然气加热系统相比，地源热泵的维护费用显然是高的，尤其是地下水系统，它的回收期是５

图８热泉典型工程的ＣＯＰ值

５存在问题

地源热泵系统作为一项建筑节能和可再生能源应用的重要技术，近几年得到了政府部门的大力支持，从而得以迅速推广和大量应用。但就目前发展的情况来看，为了使地源热泵系统能够健康、安全、有序、高效的发展，真正做到节能减排，目前还存在一些问题迫切需要得到解决。

１）地源热泵应用适用性研究不够深入，缺少规范化。

虽然国家自然科学基金、地方政府与高校都对地源热泵系统适宜性专项项目进行支持，例如我国目前水源地源热泵系统的适应性评价和环境影响评估的研究、各类地源热泵利用资源规划、地源热泵系统应用效果的检测与评价方法的研究需要逐步推

～８年；而且地源热泵系统的维护较为困难，这在一定程度上会影响它的使用。但随着新工艺逐步投入市场以及更加专业化的施工、安装、维护队伍的出现，市场逐步规范以及竞争逐渐增多，相信费用问题会得到逐步解决，地源热泵系统运行的节能省钱的特点将逐步体现。

由于对于地源热泵系统能效评估及投资增量研究不够详细，从而导致在计算投资回收期及节能效率差异，最终可能导致地源热泵系统不能高效运行。

３）地源热泵系统的热泵站及室外换热器等技术集成化不高。

技术有效集成能保障地源热泵系统设计、安装及运行的高效实施。目前国内对于室外换热器及热泵站等相关部件集成化程度不够，呈零散化、随意组合化等特点。从而导致地源热泵系统能效差距较

万方数据

３２

建筑科学

第２９卷

大。

４）新型的针对不同条件下地源热泵系统设备开发不够完善。

虽然现在政府在大力提倡地源热泵，但是地源热泵相关设备、材料、施工各个环节是不是达到要求，作为开发商，并没有任何部门和任何给过他们明确的说法，而且因为地源热泵的基础投资相较传统的空调系统要高很多，一旦在运行中出现问题，开发商就会陷入“投了钱最后没落个好”的窘境。所以如何加强相关产品的检测、认证认可，从而给使用者信心，也是需要解决的问题。地源热泵系统需与具体相匹配，然后针对不同条件下的对应的设备也至关重要，目前设备声场还不够具体化。

５）不同类型地源热泵系统运行策略针对性较差，需进一步深入研究。

地源热泵包括土壤源热泵系统、地表水源热泵系统、地下水源热泵系统及复合式地源热泵系统，而复合式地源热泵系统又包括与太阳能复合地源热泵系统及与冰蓄冷结合的地源热泵系统等，如此多的地源热泵系统类型，缺乏相对应的有效的运行策略。

６）地源热泵系统施工工艺不够规范，成套设备集成化不高，同时具体施工过程机械化程度较差，施工过程中对环境影响有待于进一步评估。

针对回灌打孔技术，国内能真正掌握回灌等先进的设计、施工核心技术的人并不多，而涉足这项工作的人目前却没有门槛。比如打孔，任何一个打井队自己就可以干，但他们不会考虑回灌，更不去考虑对建筑物沉降的影响、对地下水温会不会带来变化等问题。施工过程机械化不高，规范化不强从而导致后续运行及环境问题。现在各个省市的很多水文地质部门也在加强这方面的监测，监测回灌以后排水侧的温度对整个地区地下水质有没有影响等，这些问题都是影响地下水源热泵发展的主要因素。但并非回灌问题不能解决，像德国和荷兰在地下水回灌技术上就是世界领先的。

７）地源热泵设计规范性较差。

地源热泵系统的全年供冷供热性能与经济性强烈依赖于建筑的冷、热负荷计算，设备选用，和地下埋管或水井设计计算与施工。精心设计与精心施工的工程和粗制滥造的工程，无论在性能上、在初投资上、还是运行费用上、及使用寿命上都会有巨大的差别。标准规范是技术发展的基础。目前我国对地源

万方数据

热泵系统建设进行指导的规范只有《地源热泵系统工程技术规范》（ＧＢ５０３６６—２００５）及２００９修订版，此规范全面的涵盖了地源热泵系统工程的相关方面，但随着我国地源热泵技术的不断发展，还应该组织暖通空调、水文地质、环境保护、自动控制等不同领域的专家对该规范加快修订和补充，有效地指导行业发展。同时建议对于地源热泵工程发展比较快的地区结合其各自情况建立相应的实施细则。

６未来发展趋势

随着国家对可再生能源应用以及建筑节能的不断重视，地源热泵这项技术必将引起政府更高层次的重视，地源热泵的使用将保持快速增长趋势，总量持续增长，技术含量不断提高，热源类型不断增加，产业规模持续扩大，市场价格逐渐降低，为节能减排的贡献率不断增加。总体而言，地源热泵系统发展存在以下发展趋势。

１）由于地下水的严格管控，地下水源热泵数量逐渐减少，而土壤源热泵、地表水源热泵及工业余热等热泵系统数量逐渐增加。

２）地源热泵系统数量稳步发展，但更注重其运行效果，从而实现从数量到效果的跨越。

３）新型地源热泵系统出现。未来的发展过程中，新型换热器以及室外机组的研发从而提高地源热泵系统整体能效及运行效果。

４）国际间合作不断增强，通过不断吸取国际领先新技术，促使我国地源热泵的健康发展。

５）针对地源热泵系统更专业的设计、施工、运行的公司相继出现。

７

结束语

目前，世界各国都比以往更加关注能源、环境与

可持续发展问题，而以燃煤为主的能源结构已经造成了极为严重的大气污染。因此，要实现经济的可持续发展，必须尽可能多的利用清洁的可再生能源，必须加大节能力度，所以地源热泵系统是一个很好的选择；另一方面，经过多年的研究，地源热泵系统在技术上已经趋于成熟，而且经过示范和时间，确认了地源热泵系统具有节能环保、自然资源再利用、舒适安全、性能稳定、清洁、使用灵活等很多优点。为了改变能源结构形式，实现能源及环境可持续发展，发展地源热泵系统势在必行。

第ｌＯ期徐伟，等：中国地源热泵技术发展与展望

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中国地源热泵技术发展与展望

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

徐伟， 刘志坚， XU Wei， LIU Zhi-jian

中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院,北京,100013建筑科学

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