一、前言

      地源熱泵的研究雖然從1912年就已開始，但直到20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)第一次能源危機(jī)，它才開始受到重視。自此，世界各國的科學(xué)工作者就從來沒有停止對其進(jìn)行研究和探討，這些研究工作涉及地源熱泵的系統(tǒng)構(gòu)件，地下熱交換器型式，土壤特性和系統(tǒng)運(yùn)行壽命周期，費(fèi)用分析等方面。

      由于其高效的節(jié)能效益和優(yōu)良的工作性能，在日本，北美及中、北歐等國家等到了廣泛的應(yīng)用。在美國，到2001年4月為止已安裝了40多萬臺地源熱泵且每年以10%的增長速度遞增。同時出現(xiàn)了多家生產(chǎn)地源熱泵及供熱制冷系統(tǒng)的著名企業(yè)，如：Waterfurnace、Geothermal DX、Hydron等。在中、北歐國家，地源熱泵主要用于室內(nèi)地板輻射供暖和提供生活熱水，尤其是瑞士，在家用供熱裝置中，地源熱泵所占的比例很大。

      我國在該領(lǐng)域的研究才剛剛起步，到20世紀(jì)80年代才有少數(shù)單位先后開展這項(xiàng)工作，受國際大環(huán)境的影響以及地源熱泵自身所具有的節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)勢，這項(xiàng)技術(shù)受到了國人越來越多的重視，該方面的研究日趨活躍，越來越多的技術(shù)人員開始投身于此項(xiàng)研究。近幾年更取得了突破性的進(jìn)展，清華大學(xué)工程力學(xué)系與山東海陽富爾達(dá)公司率先研制成功了富樂達(dá)地溫中央空調(diào)，并于1997年被遼寧省遼陽市郵電局投入使用。但是我國在地能換熱器實(shí)際應(yīng)用方面仍然缺乏深入研究，在這方面的文獻(xiàn)很少，尚未有成熟的理論和設(shè)計方法。本文就地源熱泵的發(fā)展及在我國應(yīng)用前景作一探討。

      二、地源熱泵在歐洲

      （一）地源熱泵在歐洲的應(yīng)用背景

      歐洲作為世界上僅次于澳洲倒數(shù)第二小的洲只有1千多平方公里的面積，僅占世界的7%，卻有著世界第二大——7億3千萬人口。歐洲是由36個不同國家所組成，雖然其中的15個國家已經(jīng)組成了歐盟，但這些國家在語言，政治，經(jīng)濟(jì)，文化，氣候方面都有很大的區(qū)別，這導(dǎo)致了地源熱泵在歐洲不同國家之間的不平衡發(fā)展。

      驅(qū)使政府去投資研究使用地源熱泵的原因是為了降低能耗和污染。雖然歐洲的能源水泵增長率遠(yuǎn)低于亞洲和北美，但是許多歐洲國家因?yàn)楦髯缘脑?，例如許多國家想要限制或停止使用核能；許多用氣的國家不得不面對氣費(fèi)增加的問題；歐洲自身的油產(chǎn)量很低；水力的進(jìn)一步使用受到了自然熱愛者的抗議等問題，不得不考
慮如何節(jié)能。

      驅(qū)使用戶購買地源熱泵的原因在于它本身的經(jīng)濟(jì)性。對許多歐洲國家，環(huán)保是最重要的原因，但對于許多其他國家的人民，經(jīng)濟(jì)性依舊是最基本的因素。地源熱泵是通過水泵電能來工作的，在歐洲，尤其在北歐，氣是不常用的，而油價通常又高于電價，所以地源熱泵在北歐的廣泛應(yīng)用就不足為奇了。而隨著油價的進(jìn)一步上揚(yáng)，地源熱泵的應(yīng)用必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

     （二）地源熱泵在歐洲的發(fā)展歷史

      "地?zé)嵩礋岜?quot;的概念最早出現(xiàn)在1912年瑞士的一份專利文獻(xiàn)中，20世紀(jì)50年代歐洲開始了研究地源熱泵的第一次高潮，但由于當(dāng)時的能源價格低，這種系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)，因而未得到推廣。直到20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)了第一次能源危機(jī)，它才開始受到重視。在政府的資助下，許多工作公司開始了地源熱泵的研究、生產(chǎn)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。這里的研究主要集中于封的傳熱性質(zhì)，換熱器形式，影響埋管換熱的因素等方面。

      雖然歐洲是世界上發(fā)展地源熱泵最成熟的地區(qū)，但是它也曾經(jīng)走過一段彎路。當(dāng)時熱泵專家不懂安裝技術(shù)，安裝工人又能不懂安裝原理。因此，在一段時間的快速增長以后，市場充斥了許多不可靠的產(chǎn)品，錯誤的安裝，而價格也沒有按預(yù)期下降，這都導(dǎo)致了80年代末熱泵市場的全面崩潰。僅僅只有少數(shù)企業(yè)可以幸存，至今為止，絕大多數(shù)地源熱泵的生產(chǎn)廠家只是某一公司的其中一個部門。瑞典的IVT公司是歐洲最大的熱泵生產(chǎn)廠家，但盡管如此，在世界范圍內(nèi)，它仍然只是一個小公司。

      隨著科技進(jìn)步，關(guān)于能源消耗和環(huán)境污染的法律制訂越來越嚴(yán)格，地源熱泵的發(fā)展迎來了它的另一次高潮。一些國家組織了專門的機(jī)構(gòu)來幫助用戶、安裝者和生產(chǎn)廠家，這些組織包括"歐洲熱泵協(xié)會"（European Heat Pump Association）與"DACH"（由于來自德國，奧地利和瑞士的專家組成的協(xié)會）等。同時，一些大的生產(chǎn)廠家開始為設(shè)計地源熱泵而編寫軟件，尤其是地下?lián)Q熱器部分。現(xiàn)有的軟件有：
EED、GehpCalc、GLDesign、GLHEP-RO和GS2000等。因此，與80年代相比，現(xiàn)在的地源熱泵有微電腦控制，自動化程度較高；機(jī)組設(shè)計、安裝簡單方便，而且安全，周期短。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效率高，無污染

      （三）地源熱泵在歐洲的應(yīng)用

      對整個歐洲來說，地源熱泵主要應(yīng)用于新建房屋，系統(tǒng)末端可以提供地板輻射采暖。但是它在所應(yīng)用的國家發(fā)展是不平衡的，表1列出了歐洲幾個主要國家在2001年地源熱泵系統(tǒng)的銷售情況。
 
       表1  歐洲七國地源熱泵2001年銷售量及其最近3-5年的預(yù)測