地源热泵在国外的发展概况

      一、前言

      地源热泵的研究虽然从1912年就已开始，但直到20世纪70年代初世界上出现第一次能源危机，它才开始受到重视。自此，世界各国的科学工作者就从来没有停止对其进行研究和探讨，这些研究工作涉及地源热泵的系统构件，地下热交换器型式，土壤特性和系统运行寿命周期，费用分析等方面。

      由于其高效的节能效益和优良的工作性能，在日本，北美及中、北欧等国家等到了广泛的应用。在美国，到2001年4月为止已安装了40多万台地源热泵且每年以10%的增长速度递增。同时出现了多家生产地源热泵及供热制冷系统的著名企业，如：Waterfurnace、Geothermal DX、Hydron等。在中、北欧国家，地源热泵主要用于室内地板辐射供暖和提供生活热水，尤其是瑞士，在家用供热装置中，地源热泵所占的比例很大。

      我国在该领域的研究才刚刚起步，到20世纪80年代才有少数单位先后开展这项工作，受国际大环境的影响以及地源热泵自身所具有的节能和环保的优势，这项技术受到了国人越来越多的重视，该方面的研究日趋活跃，越来越多的技术人员开始投身于此项研究。近几年更取得了突破性的进展，清华大学工程力学系与山东海阳富尔达公司率先研制成功了富乐达地温中央空调，并于1997年被辽宁省辽阳市邮电局投入使用。但是我国在地能换热器实际应用方面仍然缺乏深入研究，在这方面的文献很少，尚未有成熟的理论和设计方法。本文就地源热泵的发展及在我国应用前景作一探讨。

      二、地源热泵在欧洲

      （一）地源热泵在欧洲的应用背景

      欧洲作为世界上仅次于澳洲倒数第二小的洲只有1千多平方公里的面积，仅占世界的7%，却有着世界第二大——7亿3千万人口。欧洲是由36个不同国家所组成，虽然其中的15个国家已经组成了欧盟，但这些国家在语言，政治，经济，文化，气候方面都有很大的区别，这导致了地源热泵在欧洲不同国家之间的不平衡发展。

      驱使政府去投资研究使用地源热泵的原因是为了降低能耗和污染。虽然欧洲的能源水泵增长率远低于亚洲和北美，但是许多欧洲国家因为各自的原因，例如许多国家想要限制或停止使用核能；许多用气的国家不得不面对气费增加的问题；欧洲自身的油产量很低；水力的进一步使用受到了自然热爱者的抗议等问题，不得不考
虑如何节能。

      驱使用户购买地源热泵的原因在于它本身的经济性。对许多欧洲国家，环保是最重要的原因，但对于许多其他国家的人民，经济性依旧是最基本的因素。地源热泵是通过水泵电能来工作的，在欧洲，尤其在北欧，气是不常用的，而油价通常又高于电价，所以地源热泵在北欧的广泛应用就不足为奇了。而随着油价的进一步上扬，地源热泵的应用必将得到进一步的发展。

     （二）地源热泵在欧洲的发展历史

      "地热源热泵"的概念最早出现在1912年瑞士的一份专利文献中，20世纪50年代欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮，但由于当时的能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，它才开始受到重视。在政府的资助下，许多工作公司开始了地源热泵的研究、生产和安装。这一时期，欧洲建立了很多水平埋管式土壤源热泵，主要用于冬季供暖。这里的研究主要集中于封的传热性质，换热器形式，影响埋管换热的因素等方面。

      虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区，但是它也曾经走过一段弯路。当时热泵专家不懂安装技术，安装工人又能不懂安装原理。因此，在一段时间的快速增长以后，市场充斥了许多不可靠的产品，错误的安装，而价格也没有按预期下降，这都导致了80年代末热泵市场的全面崩溃。仅仅只有少数企业可以幸存，至今为止，绝大多数地源热泵的生产厂家只是某一公司的其中一个部门。瑞典的IVT公司是欧洲最大的热泵生产厂家，但尽管如此，在世界范围内，它仍然只是一个小公司。

      随着科技进步，关于能源消耗和环境污染的法律制订越来越严格，地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。一些国家组织了专门的机构来帮助用户、安装者和生产厂家，这些组织包括"欧洲热泵协会"（European Heat Pump Association）与"DACH"（由于来自德国，奥地利和瑞士的专家组成的协会）等。同时，一些大的生产厂家开始为设计地源热泵而编写软件，尤其是地下换热器部分。现有的软件有：
EED、GehpCalc、GLDesign、GLHEP-RO和GS2000等。因此，与80年代相比，现在的地源热泵有微电脑控制，自动化程度较高；机组设计、安装简单方便，而且安全，周期短。系统运行稳定，效率高，无污染

      （三）地源热泵在欧洲的应用

      对整个欧洲来说，地源热泵主要应用于新建房屋，系统末端可以提供地板辐射采暖。但是它在所应用的国家发展是不平衡的，表1列出了欧洲几个主要国家在2001年地源热泵系统的销售情况。
 
       表1  欧洲七国地源热泵2001年销售量及其最近3-5年的预测