国内外地源热泵的发展历史及前景

在中国传统的空调系统概念中，在过去相当长的时期，南方以水冷机组解决夏季制冷问题，中、北方以燃煤锅炉解决冬季取暖问题。20世纪80年代以后，出现了溴化锂机组、风冷机组，90年代以后，从原有的煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源。但是，替代能源虽然可以部分解决大气污染的问题，可是天然气和石油等都属于不可再生的能源，且采暖造价及运行费用皆较高，因此必须寻找可以再生的能源，从而提出了地源热泵空调新技术。
　　在国外，地源热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史，但发展相当迅速。如美国，截止1985年全国共有14000台地源热泵，而1997年就安装了45000台，而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中新建筑中占30%。
　　与美国有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管(埋深小于400m深)的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，在家用的供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。
　　安全省地方面
　　热泵系统在冬季供热时省去了锅炉房系统，没有燃烧过程，无燃烧设备，避免了有害烟尘和有害物质的排放，从而不存在爆炸、燃烧的隐患。热泵机组运行安全、可靠、稳定，几乎不受天气及环境温度变化的影响，符合环保理念。
　　与燃气和燃油锅炉系统相比，省去了储油设备和燃气管道的敷设，若是燃煤锅炉系统则可以省去锅炉房及与之配套的煤场和渣场，而夏季制冷时则可以省去冷却塔所占面积，大大减少了机房的占地面积，节约了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象，提高了建筑物的使用率。
　　高效节能方面
　　地温一年四季基本稳定，使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率。冬季，投入1kw电能，可以得到4kw左右的热能;夏季，投入1kw的电能，可以得到5kw以上的冷量。系统的高效率，压缩机的低能耗，使运行费用大幅减少，只有传统方式的2/3。
　　热泵系统之所以节能，很重要的一点就是换热器位置的设置，传统的空调系统中，不管是水冷或风冷，其换热器对建筑立面造型均起一定的破坏作用。水冷换热器须配置冷却塔，且必须置于大气中，风冷机组也一样，都要暴露于建筑物之上的大气之中，这难免要对建筑立面造型造成不好的影响。风冷换热器和水冷换热器的换热环境均为大气，和大气换热不可避免地受到环境条件变化的影响。在夏季，当室外温度达到40 ℃时，由于换热效率的降低，主机的制冷量将下降20 %～40 %;在冬季，当室外温度下降到- 10 ℃时，供热量将下降到15 %～30 % ，而且要反复地冲霜来保证机组的正常运行。而对于地源热泵机组来讲，换热过程是和大地来完成的，换热对象是1.5 m以下的地层，其初始温度大约等于年平均气温，一般在14～16 ℃左右，基本不受外界环境的影响。
　　环境保护方面
　　众所周知，普通空调对环境的影响是不言而喻的，它不仅对大气臭氧层造成严重破坏。夏季，风冷机组将废热排入大气，使室外温度升高，还将水蒸气带入大气中;冬季，风冷机组吸收大气环境中的热量，导致恶劣的大气环境更加恶劣。因此，要保证空调运行对环境不产生任何影响，必须要改变换热对象，即不与大气换热，而变成与大地换热。在换热过程中，地下换热器在夏季将多余的热量排到大地中，在冬季又将热量取回，以达到冬夏取散热量平衡，达到制冷和供暖的目的。