5.地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析
地源熱泵系統(tǒng)可實現(xiàn)對建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機多用。一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。如上所述，地源熱泵系統(tǒng)的另一個顯著的特點是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效節(jié)能的優(yōu)點。地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高約40～60％。另外，地源溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，整個系統(tǒng)的維護(hù)費用也較鍋爐－制冷機系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性取決于多種因素。不同地區(qū)，不同地質(zhì)條件，不同能源結(jié)構(gòu)及價格等都將直接影響到其經(jīng)濟性。地下耦合熱泵系統(tǒng)地下埋管的初投資較高，但根據(jù)國外的經(jīng)驗，由于地源熱泵運行費用低，增加的初投資可在3～7年內(nèi)收回，地源熱泵系統(tǒng)在整個服務(wù)周期內(nèi)的平均費用將低于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。
表2 地源熱泵與常規(guī)空調(diào)投資及運行費用比較
冷熱源方式及序號
項目 1 2 3 4
地源熱泵 冷水機組與燃?xì)忮仩t配套 冷水機組與城市熱網(wǎng)配套 直燃式溴化鋰?yán)錈崴畽C組
冷熱水機組（元/kw·冷量） 600～800 560～700 560～700 950～1300
燃?xì)忮仩t（元/kW·熱量） 400～520
熱網(wǎng)（元/m2采暖面積） 100
冷卻塔（元/kW·冷量） 無 40～60
地下鉆孔及埋管（元/kW） 800～1400 無
機房水泵、管道、控制等 基本相同(20～40元/m2)
建筑物空調(diào)末端 基本相同（100～160元/m2）
初投資概算比較 (冷指標(biāo)100W/m2)
初投資（元/m2空調(diào)面積） 340 280 330 280
運行費用比較 (熱指標(biāo)100W/m2)
季節(jié) 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 冬、夏兩季
能源形式 電 電 天然氣 電 供熱網(wǎng) 天然氣 輕柴油
單位 kW·h kW·h m3 kW·h m2·季 m3 升
價格（元） 0.5 0.5 2.0 0.5 19.5 2.0 3.0
熱值 1000W 1000W 35600kW 1000W 35600kW 43000kW
效率 4.8 3.5 3.8 0.88 3.8 0.88 0.85
燃料耗量 /m2·h 0.021 0.029 0.0263 0.0115 0.0263 0.0115 0.01
/m2·季 13.23 28.02 16.57 11.27 16.57 18.52 16.1
燃料費用（元/m2·季） 6.6 14 8.29 22.54 8.29 19.5 37.04 48.3
機房運行費用（元/m2·季） 4.5元/m2·兩季
冷卻塔運行費用 無 2元/m2.季
全年運行費合計（元/m2） 25.1 37.33 34.29 43.54 54.8
費用比例 1 1.49 1.37 1.73 2.18
6.制約地源熱泵發(fā)展的因素
影響地源熱泵廣泛應(yīng)用的主要原因是對地源熱泵發(fā)展核心技術(shù)問題的研究和認(rèn)識還很有限。據(jù)國際最新研究動態(tài)表明，它的核心技術(shù)問題是地埋式換熱器的傳熱強化、地源熱泵系統(tǒng)仿真及匹配參數(shù)的研究。另一個主要原因是地源熱泵自身存在的缺點：地埋換熱器受土壤性質(zhì)影響較大；連續(xù)運行時，熱泵的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而發(fā)生波動；土壤導(dǎo)熱系數(shù)小，使地埋換熱器的面積較大等。
研究地源熱泵還存在以下幾個有待解決的問題：關(guān)于埋地盤管的數(shù)學(xué)模型和土壤熱場特點的理論研究還不夠深入，仍處于試驗階段；由于它涉及鉆探工程，使施工困難，系統(tǒng)投資比較大。
我國有關(guān)地源熱泵的現(xiàn)成技術(shù)資料不多，缺少這方面的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝和維護(hù)人員，而且生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的廠家少，也是影響地源熱泵在我國推廣發(fā)展的主要因素之一。
7.結(jié)束語
1998年美國環(huán)保署頒布法規(guī)，要求在全國聯(lián)邦政府機構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)。美國總統(tǒng)布什在他的得州宅邸中也安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)【5】，以支持并鼓勵這種新能源技術(shù)的發(fā)展。
我國成功申辦2008奧運會，提出了“科技奧運、人文奧運、綠色奧運”的承諾，并在申奧報告中明確地寫著要發(fā)展地源熱泵技術(shù)以及其它綠色技術(shù)，實現(xiàn)對綠色能源地利用，從而實現(xiàn)“新奧運，新北京”。
地源熱泵作為一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)方式，應(yīng)該得到更為深入的研究，探索其關(guān)鍵性技術(shù)。目前在國內(nèi)地源熱泵機組的設(shè)計、安裝、運行、維護(hù)等各個方面還沒有成型的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,其推廣應(yīng)用還有待時日。但地源熱泵技術(shù)在中國就像一個新事物必須經(jīng)歷挫折和教訓(xùn)一樣逐漸地發(fā)展。作為一門新技術(shù)，它為我們的國家的可持續(xù)發(fā)展帶來了契機，在不遠(yuǎn)的將來，隨著國富民強，經(jīng)濟實力的提高和生活水平的進(jìn)步，研究和技術(shù)人員的努力，在中國一定有廣闊的市場前景。
地源熱泵系統(tǒng)可實現(xiàn)對建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機多用。一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。如上所述，地源熱泵系統(tǒng)的另一個顯著的特點是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效節(jié)能的優(yōu)點。地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高約40～60％。另外，地源溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，整個系統(tǒng)的維護(hù)費用也較鍋爐－制冷機系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性取決于多種因素。不同地區(qū)，不同地質(zhì)條件，不同能源結(jié)構(gòu)及價格等都將直接影響到其經(jīng)濟性。地下耦合熱泵系統(tǒng)地下埋管的初投資較高，但根據(jù)國外的經(jīng)驗，由于地源熱泵運行費用低，增加的初投資可在3～7年內(nèi)收回，地源熱泵系統(tǒng)在整個服務(wù)周期內(nèi)的平均費用將低于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。
表2 地源熱泵與常規(guī)空調(diào)投資及運行費用比較
冷熱源方式及序號
項目 1 2 3 4
地源熱泵 冷水機組與燃?xì)忮仩t配套 冷水機組與城市熱網(wǎng)配套 直燃式溴化鋰?yán)錈崴畽C組
冷熱水機組（元/kw·冷量） 600～800 560～700 560～700 950～1300
燃?xì)忮仩t（元/kW·熱量） 400～520
熱網(wǎng)（元/m2采暖面積） 100
冷卻塔（元/kW·冷量） 無 40～60
地下鉆孔及埋管（元/kW） 800～1400 無
機房水泵、管道、控制等 基本相同(20～40元/m2)
建筑物空調(diào)末端 基本相同（100～160元/m2）
初投資概算比較 (冷指標(biāo)100W/m2)
初投資（元/m2空調(diào)面積） 340 280 330 280
運行費用比較 (熱指標(biāo)100W/m2)
季節(jié) 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 冬、夏兩季
能源形式 電 電 天然氣 電 供熱網(wǎng) 天然氣 輕柴油
單位 kW·h kW·h m3 kW·h m2·季 m3 升
價格（元） 0.5 0.5 2.0 0.5 19.5 2.0 3.0
熱值 1000W 1000W 35600kW 1000W 35600kW 43000kW
效率 4.8 3.5 3.8 0.88 3.8 0.88 0.85
燃料耗量 /m2·h 0.021 0.029 0.0263 0.0115 0.0263 0.0115 0.01
/m2·季 13.23 28.02 16.57 11.27 16.57 18.52 16.1
燃料費用（元/m2·季） 6.6 14 8.29 22.54 8.29 19.5 37.04 48.3
機房運行費用（元/m2·季） 4.5元/m2·兩季
冷卻塔運行費用 無 2元/m2.季
全年運行費合計（元/m2） 25.1 37.33 34.29 43.54 54.8
費用比例 1 1.49 1.37 1.73 2.18
6.制約地源熱泵發(fā)展的因素
影響地源熱泵廣泛應(yīng)用的主要原因是對地源熱泵發(fā)展核心技術(shù)問題的研究和認(rèn)識還很有限。據(jù)國際最新研究動態(tài)表明，它的核心技術(shù)問題是地埋式換熱器的傳熱強化、地源熱泵系統(tǒng)仿真及匹配參數(shù)的研究。另一個主要原因是地源熱泵自身存在的缺點：地埋換熱器受土壤性質(zhì)影響較大；連續(xù)運行時，熱泵的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而發(fā)生波動；土壤導(dǎo)熱系數(shù)小，使地埋換熱器的面積較大等。
研究地源熱泵還存在以下幾個有待解決的問題：關(guān)于埋地盤管的數(shù)學(xué)模型和土壤熱場特點的理論研究還不夠深入，仍處于試驗階段；由于它涉及鉆探工程，使施工困難，系統(tǒng)投資比較大。
我國有關(guān)地源熱泵的現(xiàn)成技術(shù)資料不多，缺少這方面的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝和維護(hù)人員，而且生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的廠家少，也是影響地源熱泵在我國推廣發(fā)展的主要因素之一。
7.結(jié)束語
1998年美國環(huán)保署頒布法規(guī)，要求在全國聯(lián)邦政府機構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)。美國總統(tǒng)布什在他的得州宅邸中也安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)【5】，以支持并鼓勵這種新能源技術(shù)的發(fā)展。
我國成功申辦2008奧運會，提出了“科技奧運、人文奧運、綠色奧運”的承諾，并在申奧報告中明確地寫著要發(fā)展地源熱泵技術(shù)以及其它綠色技術(shù)，實現(xiàn)對綠色能源地利用，從而實現(xiàn)“新奧運，新北京”。
地源熱泵作為一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)方式，應(yīng)該得到更為深入的研究，探索其關(guān)鍵性技術(shù)。目前在國內(nèi)地源熱泵機組的設(shè)計、安裝、運行、維護(hù)等各個方面還沒有成型的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,其推廣應(yīng)用還有待時日。但地源熱泵技術(shù)在中國就像一個新事物必須經(jīng)歷挫折和教訓(xùn)一樣逐漸地發(fā)展。作為一門新技術(shù)，它為我們的國家的可持續(xù)發(fā)展帶來了契機，在不遠(yuǎn)的將來，隨著國富民強，經(jīng)濟實力的提高和生活水平的進(jìn)步，研究和技術(shù)人員的努力，在中國一定有廣闊的市場前景。