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地源熱泵的由來及國內地源熱泵應用

09-03 12:40:51  瀏覽次數:408次  欄目:暖通空調
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  “地源熱泵”的概念,最早于1912年由瑞士的專家提出,而該技術的提出始于英、美兩國。

  1946年美國在俄勒岡州的波蘭特市中心區建成第一個地源熱泵系統。但是這種能源的利用方式沒有引起當時社會各界的廣泛注意,無論是在技術、理論上都沒有太大的發展。

  20世紀50年代,歐洲開始了研究地源熱泵的第一次高潮,但由于當時的能源價格低,這種系統并不經濟,因而未得到推廣。直到20世紀70年代初世界上出現了第一次能源危機,它才開始受到重視,許多公司開始了地源熱泵的研究、生產和安裝。這一時期,歐洲建立了很多水平埋管式土壤源熱泵,主要用于冬季供暖。雖然歐洲是世界上發展地源熱泵最成熟的地區,但是它也曾因為熱泵專家不懂安裝技術,安裝工人又不懂熱泵原理等因素,致使地源熱泵的發展走了一段彎路。

  隨著科技的進步,關于能源消耗和環境污染的法律制訂越來越嚴格,地源熱泵的發展迎來了它的另一次高潮。歐洲國家以瑞士、瑞典和奧地利等國家為代表,大力推廣地源熱泵供暖和制冷技術。政府采取了相應的補貼政策和保護政策,使得地源熱泵生產和使用范圍迅速擴大。上世紀80年代后期,地源熱泵技術已經趨于成熟,更多的科學家致力于地下系統的研究,努力提高熱吸收和熱傳導效率,同時越來越重視環境的影響問題。地源熱泵生產呈現逐年上升趨勢,瑞士和瑞典的年遞增率超過10%。美國的地源熱泵生產和推廣速度很快,技術產生了飛速的發展,成為世界上地源熱泵生產和使用的頭號大國。

  從地源熱泵應用情況來看,北歐國家主要偏重于冬季采暖,而美國則注重冬夏聯供。由于美國的氣候條件與中國很相似,因此研究美國的地源熱泵應用情況對我國地源熱泵的發展有著借鑒意義。

  2005年美國商務部和密蘇里大學在北京成立的環境和能源技術聯合辦公室(ETO),將國際地源熱泵協會在中國的工作納入其計劃之中。

  國內地源熱泵應用

  地源熱泵系統,是冬供熱夏制冷的好東西。他山之石,可以攻玉,了解一下我國地源熱泵的發展及現狀,可為推廣技術借鑒。

  中國早在50年代,就曾在上海、天津等地嘗試采用夏取冬灌的方式抽取地下水制冷。天津大學熱能研究所呂燦仁教授在1965年研制成功國內第一臺水冷式熱泵空調機。1997年,中國科技部與美國能源部簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書,其中一項就是地源熱泵的發展戰略。1998年,中美兩國確定在我國北京(代表北部寒冷地帶)、寧波(代表中部夏熱冬冷地帶)、廣州(代表南部亞熱帶),合作建立三個地源熱泵的示范工程。北部示范工程是北京食品發酵研究所綜合辦公樓及專家樓,中部示范工程是寧波雅戈爾工業城,南部示范工程是廣州松田職業技術學院。在這三個示范工程項目中,兩個為地下水源熱泵系統,一個為復合式地下水源熱泵系統。

  土壤源熱泵的發展主要是從1998年開始。國內數家大學建立了土壤源熱泵實驗臺,且大多數進行了地下換熱器與地面熱泵設備的長期聯合運行。土壤源熱泵系統最早應用在89年10月投入運行的上海閔行開發區辦公樓,其技術和設備均由美國提供,使用情況良好。目前,國內的清華大學、天津大學、重慶大學、天津商學院、山東建工學院、中國科學院廣州能源研究所等多家大學和研究機構都在對水源熱泵進行研究,其中清華大學經過多年在多工況水源熱泵的研究已經形成產業化的成果。

  我國地源熱泵的開發利用起步較晚,20世紀90年代開始推廣和研究地源熱泵系統。主要用于建筑物冬季供暖和夏季制冷。從2000年以來,地源熱泵的開發利用在全國得到普遍推廣,每年以10-15%的速度增長。京津地區發展速度最快。據中國地質調查局的資料顯示,至2005年末,淺層地溫能應用面積約2000萬平方米。2005年以來,中國水源熱泵的應用明顯加快,由于這項技術比較成熟,在中國將進入大規模推廣應用階段。

  北京是我國地源熱泵技術推廣較好的城市,主要原因是近年來,北京市根據城市能源發展戰略和供熱規劃,并結合舉辦2008年奧運會對城市的環保要求,規定五環內城區禁止使用燃煤鍋爐供暖,鼓勵燃油、燃氣、地熱能和太陽能等清潔能源的應用。到目前,北京每年以15-20%的速度增長,北京已約有500多萬平方米的建筑利用地源熱泵系統供暖(冷),其中公共建筑建筑用量為2/3左右,居住建筑占應用量1/3左右。地源熱泵建設項目有住宅、辦公大樓、高級賓館、學校、幼兒園、商場、醫院、敬老院、檔案館、體育場館、廠房、污水場站、景觀水池等。

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