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■ 姚小刚
摘要：地源热泵具有较好的经济性
和环保效果，能够有效降低建筑能耗，有很强的实践应用价值。当下地源热泵技术在我国尚处于开发阶段，未能得到全面推广。本文结合绿地集团高邮B1住宅地块高端住区项目，探讨了地源热泵技术在新建筑中应用的经济性。
关键词：地源热泵；应用；经济性随着国家对可再生能源的开发与应用，我们逐渐跨入了低碳经济时代。建筑行业作为我国重要产业之一，注重环保节能、优化能源结构，是推动行业持续繁荣发展的根本。地源热泵技术在新建筑中的应用，是健康住宅建设的实践，对于保护环境、提升项目经济性等方面，具有十分重要的意义、
一、地源热泵技术的意义
能源危机已成为一个世界性的关键问题，随之而来的，是各国对节能降耗技术的大力开发与应用。在我国，建筑行业耗能比重较大，如何实现建筑节能减排、缓解国内能源压力和能源污染，成为一个亟待解决的问题。就当下形势而言，空调能耗占据了整个建筑所有能耗一半以上。因而，我们应优先考虑如何解决建筑空调问题，积极推动清洁能源的普及和应用，以实现建筑空调的节能减排，这对降低建筑能耗、保护生态环境等方面具有重要的意义。地源热泵系统是一种新型的清洁能源设备，当下在我国已有一定的应用基础。 二、地源热泵的工作原理
地源热泵系统是利用地下水、土壤或地表水等浅层地能，进行供热制冷的能源利用技术，是水源热泵的一种形式。地源热泵的主要设备构建有地源热泵主
机、水泵、真空脱气机、定压补水设备、地埋管道等。此项技术将土壤作为热量蓄存器，冬取夏蓄，同时夏天还可利用空调系统来加热生活用水，极大地缓解了夏季空调热污染问题，同时减少了夏季空调耗水量。地源热泵系统以年为周期进行冷热循环，实现了节能减排的目的。
三、工程项目实例
本文结合具体项目，分析地源热泵技术的技术优势与缺陷，并根据地源热泵的施工方式，对本项目投
资费用与常规制冷制热系统费用进行对比分析，研究地源热泵系统的经济性。探讨了适合当地情况的设计方案。
本文所提及工程实例，为绿地集团高邮B1住宅地块，盐湖之心高端住区项目，该项目总用地面积为46700平方米，总建筑面积为156000平方米，总户数为912户。项目使用的所有热水系统及空调新风系统，均为全地源热泵系统。四、地源热泵在工程项目中的优缺点对比
（一）优点
地源热泵技术应用于高邮盐湖之心住宅项目，通过对可再生能源的利用，能发挥其高效、节能的优势，减少对环境的负面影响。同时，地源热泵运行稳定，可靠性强，且不占用地面面积，应用范围更广。
地源热泵较传统的锅炉供热系统，拥有更高的转换效率。电锅炉供热系统的能量转换率只有90%左右，燃煤锅炉能源转换率更低，通常在70%～90%，而地源热泵转换效率较高，同等热量供应下，其所消耗能源仅占电锅炉所消耗电
能的60%左右，占燃料锅炉所消耗能量的一半。同时，地源热泵的运行费用更低，只有锅炉供热系统的30%～70%。因土壤温度受季节变化影响不大，常年处于10℃～20℃，因而地源热泵效率高出传统
的家用空调40%以上，而运行费用仅有家用空调的一半。地源热泵系统换热效率更高，只需使用小功率设备即可产生较多的热量，且这一过程中，耗电量不到空调或锅炉的一半，很好地实现了节能的目标。
地源热泵有更好的环保作用，冬季供暖期间，不需使用锅炉，因而整个供热过程中不会排放废气、废水、废渣，大大减少了温室气体的排放，是一种对环境有较强保护作用的新型绿技术。
地源热泵系统具有更长的使用周期。传统空调设计使用时限为8年，燃气锅炉是10年，而地源热泵系统至少为50年。
地源热泵系统维护费用少。因这项技术在建筑中应用时，无需冷却塔等室外设备，因而会节省大量的室外设施安装维护费用。同时，地源热泵系统压缩机稳定性强，维护费用要远低于普通空调，具有很强的经济性优势。
地源热泵系统所使用的能源，是可再生清洁能源。通过利用蓄热性能优良的浅表地能，实现冬夏季节能量的获取及蓄存，在为建筑供暖的同时，确保土地热量平衡。
地源热泵系统在新建筑中的应用，能够为地产行业带来新的卖点。国内新修高档住宅区中，采取地源热泵系统的项目不断增加。地源热泵系统优越的节能效果、运行稳定性和舒适性已得到了众多客户的认同。就江苏省而言，当
中国军转民112
下已有数百个大型住宅区采用地源热泵系统。
（二）缺点
在实践应用中，我们发现，地源热泵技术也存在一些缺点。地源热泵系统受土壤热物性影响较大，土壤导热系数不高，换热量小，大地温度会对系统实际运行效率产生影响。
地源热泵系统的使用存在场地限制问题，若场地不够大，则无法实现热量交换，因而对建筑项目的面积有较高的要求。
地源热泵系统地源热泵系统一次性投资价格高。地源热泵技术在新建筑中的应用，虽有较高的节能效率，但投资价格很高，比普通中央空调高约40%左右。地源热泵系统是高回报投资，从长远角度看，此项技术具有较好的经济性，但在建设期间，需要花费相对高昂的费用。
地源热泵系统应用在新建筑中，需要建筑内有较高的住户使用率。此外，在项目建设阶段，地源热泵系统施工复杂，存在一定的建设难度。
地源热泵系统在冬季会通过埋地换热器从土壤中吸收热量，会造成换热器附近存在土壤冻结现象。
五、地源热泵分类及施工方式地源热泵主要有以下四类：水平式地源热泵，水平埋置于地表2-4米以下，适用于别墅、小型单体楼等制热制冷面积小的建筑，初投资少，施工难度小，但对占地面积有较大的要求。
垂直式地源热泵，通过垂直钻孔将系统埋置于50-400米深的土壤中，适合制冷制热面积较大的建筑，需周围有空地，初投资高，施工难度较大，但对占地面积没有太多要求。
地表水式地源热泵，将换热系统设置在江河湖泊等水体下，适用于靠近水源、中小制冷制热面积的建筑，初投资最小，但要求建筑旁必须有较大、较深
的水体。
地下水式地源热泵，通过水泵抽取深层地下水来完成热量交换，适用于建筑面积大、周围空地面积较小的建筑。
六、地源热泵经济性分析
评价地源热泵在新建筑中应用的经济性，需与天然气、燃煤、燃油锅炉加单冷空调等方案进行对比，分析这几种方案各自的初投资、供暖成本。其中，初投资是指整个地源热泵系统全部投资之和。
（一）初投资对比
从本文工程案例——高邮绿地集团住宅项目来看，热泵系统初投资较高，若使用锅炉则会节省大量资金。但从总体分析，地源热泵能全年使用，比单冷空调系统少了冬季供暖投资这一项，节省了锅炉供暖系统中空调费用，因而地源热泵初投资要低于“锅炉+空调”系统的总投资。
（二）供暖成本对比
所有供暖系统中，煤锅炉成本最低，油锅炉成本最高，地源热泵、天然气锅炉成本居中。分析地源热泵系统与其他供暖系统的成本可知，煤锅炉成本只占地源热泵成本的70%，而天然气锅炉则比地源热泵高40%，油锅炉高出70%左右，地源热泵空调运行成本只占单冷空调的70%。从净现值看，随着单位热（冷）收费标准的提升，燃煤锅炉和地源热泵在经济效益上更具优势。但单冷空调与燃煤锅炉供暖的组合，受空调经济性过低的影响，整体上经济性要低于地源热泵。
综上所述，根据能源价格，对比地源热泵与燃煤、燃油、天然气锅炉加单冷空调组合的各个方案，从综合经济性角度分析，可知，地源热泵为最佳方案，其次是燃煤、天然气和油锅炉。对经营者而言，费用计算类似于电力供应，地源热泵供应的热（冷）量越多，所收取费用就也多，供暖空调成本也会随之降低，将收获更高的经济效益。在本文项
目中，地源热泵具有较好的经济性。
在实践中，经营者的经济效益，受建筑物类型、供热（冷）量影响而存在较大区别，要在分析过程中针对项目当地气候条件、能源价格、收费标准等因素进行综合研究，来选取最经济的方案。
七、结束语
地源热泵系统在新建筑中的应用，初投资较高，施工安装复杂，建设难度高，但从长远角度看，具有更好的经济性和环保效益，是响应国家可持续发展政策、满足经营者长远利益的方案，是非常值得推广的。Z
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作者简介：姚小刚，生于1961年，男，博士，副研究员，研究方向：绿科技建筑。
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