河北省地源热泵发展现状及趋势研究

张晓东，闫佳杰

(邢台地矿地质工程勘察院，河北邢台054000)

河北省地源热泵发展现状及趋势研究

张晓东*，闫佳杰

(邢台地矿地质工程勘察院，河北邢台054000)

近年来，随着经济的飞速发展与节能减排矛盾的日益突出，以及社会各界对环境保护认识的日益提高，在各级政府的大力推动下，地源热泵技术在我国许多省份得到大力推广应用。河北省的气候冬冷夏热，区域范围内的建筑物都有夏季制冷、冬季采暖的室内空气调节要求，极其适合地源热泵技术的推广利用。据统计，目前河北省累计完成的地源热泵应用建筑面积约为920×104m2，在河北省城市三年大变样、节能减排和新农村建设等方面发挥了重大作用。

地源热泵；冬季采暖；节能减排；重大作用

1 河北省浅层地热能源的赋存与分布特征

浅层地热能是指地表以下一定深度范围内（一般为200m以内），温度低于25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地热能。浅层地热能是巨大的天然资源，其热惰性极大，全年的温度波动很小，一般来说，常年维持在该地区年平均温度左右，是一种理想的替代能源和清洁能源。

河北省境内浅层地热资源比较丰富,主要分布于中部平原及滨海平原区，包括廊坊、衡水、沧州、唐山以及邢台、邯郸的东部，面积为60613.43km2，约占平原区面积的84.9%。而分布于张家口、承德、秦皇岛、石家庄、保定、邢台以及唐山等地的部分山前平原区、山间盆地以及山区地带的地热资源，其地源热泵系统的适宜性较差。沧州地区近年来地源热泵发展势头迅猛，尤其是土壤源热泵项目众多，这是因为沧州地区地层岩性以细砂、粉砂及裂隙粘土为主，是土壤源热泵系统适宜性较好的地区，非常适合土壤源热泵技术的应用。

2 地源热泵理论基础及适用范围

地源热泵(也称地热泵)是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，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与建筑物完成热交换的一种技术。

地源热泵工作原理是：冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统又分为地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。

应用地源热泵系统的建筑类型越来越多，2007年检测地源热泵项目14项，建筑类型包括住宅、学校、酒店、办公楼、商场。到2010年检测地源热泵项目27项，建筑类型新增、交易大厅、企业工厂、会馆、写字楼、医院等。2007～2010年检测地源热泵项目建筑覆盖面越来越广，基本上是覆盖了各类建筑类型。

3 国内外利用情况

目前，浅层地热在西方发达国家利用较普遍。在美国地源热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。中北欧的瑞士、瑞典、奥地利、丹麦等国家，地源热泵（土壤换热器）技术处于领先地位，地埋管土壤换热器热泵得到广泛的应用。目前，芬兰的热泵设备安装量已达540000台套，涉及废热、可再生能源、建筑废热、地源和空气源等多种产品类型。

地热资源在我国也得到了广泛应用，以河北省为例，从整体分布来看，河北省已完成的地源热泵项目较多，但分布极不均匀。全省共有统计的项目176项，其中石家庄46项、保定37项、唐山26项、承德18项、邢台15项、邯郸11项、沧州8项、衡水6项、廊坊4项、秦皇岛3项、张家口2项。

4 地源热泵的优点

4.1 地源热泵技术属可再生能源利用技术

地表浅层地热资源是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。它不受地域、资源等限制，是真正量大面广、无处不在的能源。这种储存于地表浅层近乎可无限再生的能源，使地能也变成一种清洁、可再生的新式能源。

图1 夏季供冷原理图

图2 冬季供原理图

4.2 环境与经济效益好

地源热泵空调系统没有冷却塔，不需要热力锅炉，不会产生像冷却塔中常见的“军团菌”等微生物污染，也不会像热力锅炉那样产生的大量粉尘和有害气体。地源热泵系统能同时实现对建筑物的供暖和制冷，运行费用低廉（耗废电能少，能耗成本低），其对环境所产生的不良影响远比燃油或燃气取暖和热力锅炉燃煤取暖造成的不良影响小得多，投入运行地源热泵空调系统能够普遍发挥较好的节能环保效益。

此外，热泵机组使用寿命一般为15～20年，地源热泵系统地下部分的使用寿命一般为50年，前期投入的设备使用寿命较长，地源热泵空调系统的静态投资增量回收期仅为5～8年，充分体现了地源热泵的经济实用性。

5 地源热泵发展中存在的问题

5.1 技术研究不足

近年来浅层地热能利用发展迅速，但以市场化推动为主，浅层地热能资源调查评估滞后，相关技术标准和开发利用技术研究薄弱。

5.2 政策支持力度小

地源热泵系统专有的资源勘查评价、环境评价、项目审批、设计、施工、验收、运营管理等相关法规、标准和制度不够健全；对地源热泵项目的资源保护、质量安全、行业健康有序发展等缺乏基本保证。

5.3 社会对浅层地热资源利用的认知度不足

浅层地能利用依赖于资源条件，其技术性、实践性、地域性较强，是一项涉及多学科、多专业、多行业的综合性技术，是一项复杂的系统工程。地源热泵系统因其建设的复杂性和处于初期试用阶段的特点，新技术的应用尚缺乏广泛的社会认知度，因此，仍需要我们今后的大力宣传和推广。

5.4 市场准入制度不健全，从业单位技术水平参差不齐

地源热泵项目的成败高度依赖于地下换热器的设计和施工。目前，项目实施单位有设计院、科研院所、地勘单位、暖通空调设备厂家、设备代理商以及安装公司等，从业单位及人员背景复杂，行业界限混乱无序，技术水平参差不齐，故在一定程度上阻碍了浅层地能利用技术的健康发展。

6 地源热泵的应用前景

最新统计数据显示，2012年全国水介质地源热泵机组市场总量约为33.8亿，同比增长25.3%，是2012年中央空调市场增长最快的产品之一，并连续5年以超过20%的增长率不断扩大市场。经过十多年的发展，目前中国地源热泵技术应用的排名仅次于美国，居世界第2位，预计5年内，中国地源热泵或将超越美国而成为世界第一。

近年来，随着土壤源热泵系统在河北省的推广应用，地能利用形式也变得更加丰富：从热源来源来看，出现了地下水源、土壤源、污水源、工业废水余热和地表水源等形式；从技术应用形式来看，有住宅、交易大厅、办公楼、学校、医院、厂房等，涵盖了各种形式的、绝大多数的建构筑物。

随着国家一系列政策和规定的出台，河北省也将地源热泵技术列入重点推广项目，在政策、技术、资源等强有力的支持下，河北省浅层地热能的开发利用事业将会得到更大幅度的提高和发展。

[1] 张国斌.河北省地下热水资源赋存特征与开发利用展望[J].中国煤田地质,1998(增刊):29-31.

[2]刘时彬.中国地热资源开发利用现状以及发展趋势分析[C]//北京地热国际研讨会论文集.北京:地质出版社,2004:202-206.

TB65

A

1004-5716(2015)02-0093-02

2014-07-29

张晓东（1964-），男（汉族），河北唐山人，工程师，现从事岩土工程地质勘察、水文地质调查等工作。