地源热泵系统在寒冷地区的应用
近几十年来，我国科学技术飞跃进步，生产力迅猛发展，但也付出了资源和环境的巨大代价。特别是近几年来频发的“地表水污染事件”、“雾霾事件”……，使得人类对自身生存环境的重视日益加深，对可持续发展能源利用的意识不断增强。就暖通专业而言，如何解决环境污染和能源危机问题是设计面临的紧迫任务，因此节能减耗和环保要求是空调设计中必须考虑的首要问题。
当前，能源供需矛盾是世界各国面临的共同性问题，这种矛盾将是长期的，并非短期内所能解决，因此节能工作受到普遍的重视。我国1980年制定的能源方针就指出“开发与节能并重，近期内把节能放在优先地位，对国民经济实行以节能为中心的技术改造和结构改造”。暖通空调作为耗能较大的行业，在节能环保的大背景下，低碳环保的生活方式对暖通空调市场影响深远。据初步统计一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能要高达60％以上，因此节约建筑空调能耗是刻不容缓的。可再生清洁能源的开发利用已列为国家能源的优先发展战略，目标是2020年可再生能源在新建筑中的应用比例达到50%，提倡选用新型的节能环保空调势在必行。地源热泵作为一种浅层地热的可再生能源利用技术，既可以制冷，又能供暖，近年来在我国得到了大规模的应用。特别是在我国北方地区，夏季要制冷冬季要采暖，地源热泵系统作为一个环保节能的系统应用更为广泛。
1、什么是地源热泵系统：
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达4-6，其运行费用为普通中央空调的50～60％。这种以地下浅层的地能资源即土壤源地热为主要冷热源，以电能为辅助动力，以循环水为换热介质，由地下换热系统、热泵机组系统和室内末端系统组成的既能制冷又能供暖，还可提供生活热水，并可与地板辐射采暖系统兼容的高效节能中央空调系统。
2、地源热泵系统的主要优点：
①、高效：一般空调对着空气换热称为风冷热泵，缺点在于天气炎热或者寒冷最需要冷量或热量时效率反而下降。地温一年四季基本恒定在16℃左右，略高于该地区平均温度1到2度，使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。
②、节能省费用：冬季运行时，COP约为4.2，即投入1KW电能，可得到4KW的热能，夏季运行时，COP可达5.3，投入1KW电能，可得到5KW的冷量，能源利用效率为电采暖方式的3-4倍；并且热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的用电能耗。比常规空气源空调节能50%左右。
③、环保：供热时没有燃烧过程，避免了排烟污染，供冷时省了冷却塔，避免了噪音及霉菌污染。
④、舒适：因为地源热泵机组供冷暖时都是通过冷热水经风机旁管（或地板管、墙埋管）交换完成的，所产生的冷气和暖气（或辐射热）比常规空调的要更柔和的多，热不易感冒。
⑤、节省占地面积：省去了冷却塔、锅炉及与之配套的煤棚和渣场，节省了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象。
⑥、安全：无燃烧设备，从而不存在爆炸、失火和中毒的隐患。
⑦、机组寿命长：热泵机组长期在良好的低温井水（16℃）下进行热交换工作，可大大延长机组寿命。
⑧、一机多用：地源热泵系统可供暖，空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。
⑨、可再生：土壤有较好的蓄热性能，冬季通过热泵将大地浅层的低位热能提高对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用，保证大地热量的平衡。
⑩、可分区控制：中央空调享受的档次，又可达到单体空调局部控制的效果，不存在“大马拉小车”。
地源热泵系统在设计应用中应注意的问题
随着地源热泵城市级的应用项目的大量快速增加，应注意浅层岩土热量的不平衡问题。
地源热泵空调系统的关键在于地下换热器，而设计地下换热器的关键是年冷热负荷的平衡，必须强调保持全年释热量与取热量的基本平衡的设计原理与原则，地源热泵系统利用的“热”主要来源于工程设计上的补充，而不是自然的储存或再生热能。在设计上不考虑这些因素的系统将迟早面临崩溃的危险。
在寒冷地区采用地源热泵系统最大的一个重点也是难点，在于热平衡问题，即在有限的土体蓄热能力下，由于严寒地区冬、夏季制冷供暖期时间差别过大，冬季连续从土体中取热的总热量，会远远超于夏季向土体中补热的能量，因此土体温度将逐年下降，导致系统效果变差甚至失效。
与传统空调系统相比，地源热泵技术的采用将使节能建筑越来越被市场认可和接受，以其热效率高、运行费用低、管理方便、安全可靠等优点真正实现经济效益、社会效益和环境效益的有效结合。地源热泵系统虽有如此优势，但目前也存在一些问题。
①缺乏完善的国家地源热泵产品制造标准和应用技术规范欧洲水-水型地源热泵机组的标准体系与美国地埋管换热系统设计标准不一致，一些推广者盲目地将欧系水-水型机组与地耦管式换热系统结合使用，出现大量失败案例。
②国内大多数地源热泵推动者都是设备制造商，在提供地源热泵设备（机组）时不能提供整体系统的设计，造成机组节能而系统并不节能。
③多头管理，归口部门不明晰，各地推广地源热泵技术的管理部门多种多样，比较混乱。在能源问题日益严重的今天，探索、设计经济、节能、环保、舒适的节能空调采暖系统是我们每个暖通设计者的职责和追求目标。
地源热泵系统推广至今，而因主机质量，各种管件、集分水器等产品质量不规范，造成材料和设备的设计、制作规范不一致，给施工和使用带来困难。在设计、材料、设备、规范等方面有配合问题，使得地源热的施工相对复杂。施工单位也因技术限制，利益驱使，而部分项目以失败告终，因此由地源热泵主机厂家，配套服务厂家及组织，科研单位，施工单位，新闻媒体联合组织的服务联盟应运而生，联合打造组合配套服务，让用户更安心，更省心，更放心的民心工程！
现在地方对于地源热泵的推广也存在着一定的问题，从政策层面到市场方面都有着力道不足的现象，由于种种原因，也由于历史原因浅层地热能的监管工作还不能到位，实事求是地热能的施工单位也是鱼龙混杂，市场准入机制也不完善，施工质量参差不齐，而且确实有失败的案例，所以今后我们应该加强这方面的监管。推广工作利用不够，基于以上种种我们成立地源热泵服务联盟，要求那些用良心做产品，用信誉做工程的合作伙伴加入共同完成这神圣的事业！为未来的天更蓝，水更清做出我们这代人的贡献！
