隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空調(diào)已經(jīng)成為普遍的要求。

    地源熱泵實(shí)際上是一項(xiàng)非常古老的技術(shù)，四十年代便有應(yīng)用，只是近五年來(lái)相關(guān)技術(shù)發(fā)展，使其迅速商業(yè)化。地源熱泵的名稱最早出現(xiàn)在1912年瑞士的一份專利文獻(xiàn)中，20世紀(jì)50年代歐洲出現(xiàn)了利用地源熱泵的第一次高潮。在此期間，Ingersoll和Plass根據(jù)Kelvin線源概念提出了地下埋管換熱器的線熱源理論，但當(dāng)時(shí)由于能源價(jià)格低，系統(tǒng)造價(jià)高，沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。70年代，石油危機(jī)把人們的注意力集中到節(jié)能、高效益使用能源，使地源熱泵的發(fā)展進(jìn)入了高潮階段，此時(shí)地下埋管已由早期的金額管改為塑料管。這個(gè)時(shí)期歐洲建立了不少水平埋管換熱器的地源熱泵，但主要用于冬季供暖。80年代初開(kāi)始，美國(guó)、加拿大開(kāi)展了冷暖聯(lián)供地源熱泵方面的研究工作，不少文獻(xiàn)報(bào)道了地源熱泵不同形式地下埋管換熱器的傳熱過(guò)程及模型，并有部分工程的運(yùn)行總結(jié)和性能比較。

    美國(guó)能源部（DOE）和美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）均已確認(rèn)，地源熱泵系統(tǒng)是目前效率最高、對(duì)環(huán)境最有利的熱水、取暖和制冷系統(tǒng)。一方面它利用地下土壤或巖石的相對(duì)穩(wěn)定溫度使取暖和空調(diào)系統(tǒng)在全年都能維持高效運(yùn)行，為地源熱泵用戶節(jié)省電費(fèi)20－50%。

    從一些文獻(xiàn)的計(jì)算結(jié)果可以看出，多區(qū)頂風(fēng)系統(tǒng)、單區(qū)頂風(fēng)系統(tǒng)、冷水變風(fēng)系統(tǒng)和多區(qū)地源熱泵系統(tǒng)的效率比分別為1.54kw/ton、1.40kw/tom、1.23kw/ton和0.88kw/ton，kw/ton表示千瓦耗電/噸制冷量?？梢?jiàn)，與傳統(tǒng)空調(diào)相比，地源熱泵系統(tǒng)的效率比最好。

    另一方面，在同等條件下，采用了地源熱泵系統(tǒng)建筑物能夠減少維護(hù)費(fèi)用。地源熱泵非常耐用，它的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件非常少，所有部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護(hù)空調(diào)，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，使用戶的投資在三年左右即可回收。對(duì)林肯城和內(nèi)布拉斯加這兩處地方和20所學(xué)校進(jìn)行了有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用調(diào)查。這20所學(xué)校采用了4種不同的供冷方式：地源熱泵系統(tǒng)（GHP）、帶有熱水鍋爐的空氣冷卻器（ACC/GHWB）、帶有熱水鍋爐的水冷卻器（WCC/GHWB）、帶有蒸汽鍋爐的水冷卻器（WCC/GSB）。

    在亞特蘭大市，對(duì)每戶家庭采用空冷熱泵系統(tǒng)每年的費(fèi)用是826美元，采用普通空調(diào)系統(tǒng)的費(fèi)用686美元，采用地源熱泵系統(tǒng)的費(fèi)用是397美元?？梢?jiàn)，地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)于其它空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是相當(dāng)?shù)偷摹?

    更重要的一點(diǎn)是，地源熱泵系統(tǒng)所使用的制冷劑在工廠里注入并被完全密封，使用過(guò)程中絕無(wú)泄漏，用戶任何時(shí)候均不必添補(bǔ)制冷劑，因而減少了對(duì)臭氧層的破壞。該系統(tǒng)可用于不同結(jié)構(gòu)、不同面積的居民建筑上，可在新建筑施工時(shí)安裝，也可用于舊建筑的改造，其在設(shè)計(jì)中的彈性使得它成為一個(gè)非常吸引人的空調(diào)選擇。地源熱泵在去濕方面有特別的長(zhǎng)處，因而非常適合于夏季炎熱而潮濕的氣候，如果在空氣配送裝置上加上空調(diào)器，地源熱泵在這一點(diǎn)上的特點(diǎn)將更加突出，因此若要達(dá)到室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，地源熱泵系統(tǒng)也是一個(gè)非常好的選擇。

    地源熱泵正是有以上優(yōu)勢(shì)、政府辦公樓、公寓和餐館等等。根據(jù)民用美國(guó)阿可拉荷馬州電力公司在紅河谷所作的用戶調(diào)查：如果要1分至10分之內(nèi)打分，99%的地源熱泵空調(diào)用戶對(duì)其在夏天的制冷能力打8分以上，73%的用戶打了滿分10分。地?zé)崴糜谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)減少了燃煤使用量。

    新年的第一場(chǎng)雪，使本市的室外溫度驟然下降。而鑫茂新能源、新材料產(chǎn)業(yè)基地的生產(chǎn)車間內(nèi)卻溫暖如春，墻上掛著的溫度計(jì)清晰地顯示室內(nèi)溫度23℃。“我們這兒取暖，既不燒煤、也不用氣，更不用傳統(tǒng)的空調(diào)，你能猜得到用什么嗎？”見(jiàn)到記者，鑫茂基地的李德春先賣了個(gè)關(guān)子，然后輕輕跺了跺腳，“就是我們腳下這片土地，它不僅能夠取暖，還能夠制冷，被我們形象地稱為‘地?zé)峥照{(diào)’。”

    李德春口中的“地?zé)峥照{(diào)”準(zhǔn)確的稱謂是“地源熱泵”，它是一種新型的中央空調(diào)系統(tǒng)，不燃油、不燃?xì)?、不燃煤。?jù)其技術(shù)提供商——天津鋒尚機(jī)電有限公司總經(jīng)理余為峰介紹，地表淺層土壤的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，與空氣溫差一般為17℃左右，地下土壤溫度是真正的冬暖夏涼。根據(jù)這一特性，在冬季，通過(guò)一定的設(shè)備和技術(shù)把地層中的熱量“取”出來(lái)，提高溫度后，供給室內(nèi)用戶取暖，反之，到了夏季則可達(dá)到制冷目的。

    作為一個(gè)建筑面積35萬(wàn)平方米的工業(yè)基地，取暖、制冷是一筆不小的開(kāi)支。鑫茂新能源、新材料基地曾經(jīng)請(qǐng)有關(guān)技術(shù)人員算過(guò)一筆賬，以單體7000平方米的供熱面積計(jì)算，采取較為普遍的冬季市政供暖、夏季螺桿機(jī)制冷的方式，前期硬件投入為255萬(wàn)元，年運(yùn)行成本為35.7萬(wàn)元，而鑫茂35萬(wàn)平方米面積，僅一年運(yùn)行成本就超過(guò)了1600萬(wàn)元。

    巨大的成本讓鑫茂不得不放棄傳統(tǒng)的取暖、制冷方式，轉(zhuǎn)而采用地源熱泵。淺層土壤中蘊(yùn)藏的地?zé)崮芊植紡V泛、可循環(huán)再生、儲(chǔ)量巨大，取用成本較為低廉，更重要的它是一種清潔能源。經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行，李德春感到了地源熱泵諸多方面的優(yōu)勢(shì)，最直接的效益是地源熱泵運(yùn)行成本低，節(jié)能減排并不意味著高投入，它與生產(chǎn)成本的降低緊密相連。還是以單體7000平方米供熱、制冷面積計(jì)算，地源熱泵的硬件投入是196萬(wàn)元，運(yùn)行成本為21萬(wàn)元，一年下來(lái)整個(gè)基地35萬(wàn)平方米也不過(guò)1000萬(wàn)元，一下子節(jié)約600萬(wàn)元。可減少二氧化碳排放750噸，“可別小瞧這套系統(tǒng)，這相當(dāng)于一年多種了1200棵樹(shù)啊”。

    不僅在鑫茂，地源熱泵系統(tǒng)在本市不少企業(yè)、工業(yè)園區(qū)、學(xué)校和居住區(qū)內(nèi)都開(kāi)始推廣使用。本市從2008年開(kāi)始，被列入全國(guó)三個(gè)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)試點(diǎn)城市之一。目前天津港保稅區(qū)內(nèi)利用地源熱泵取暖的建筑面積已達(dá)80余萬(wàn)平方米，約占整個(gè)保稅區(qū)建筑總面積的16%，全年可節(jié)約煤炭約12000噸，減少二氧化碳排放28000噸，處于全國(guó)領(lǐng)先水平。天津公館采用原生污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了冷暖及生活熱水三聯(lián)供，通過(guò)封閉管內(nèi)的污水把土壤熱量傳導(dǎo)出來(lái)，將污水“變廢為寶”，被國(guó)家住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部和財(cái)政部確定為可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目。據(jù)測(cè)算，熱泵供熱比燃煤供熱節(jié)煤40%左右。每利用1噸污水，相當(dāng)于可少燃煤2公斤，天津公館每年利用污水40萬(wàn)噸，年節(jié)省標(biāo)煤800噸左右，減排二氧化碳2400噸。

（責(zé)編：zyl）