一、前言
随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，能源的供需矛盾日益突出。我国建筑能耗约占全国总能耗的30％，夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能量又占建筑物总能耗的50-60%。特别是冬季采暖大量采用的燃煤锅炉、燃油锅炉，还给大气环境造成了的污染。因此，建筑节能和污染控制已是国民经济发展的一个重大问题。传统的采暖空调模式因其产生的环境污染和高耗能正面临着严峻的挑战。在此形势下，新型地源热泵空调系统在我国逐步得到应用和推广。
二、地源热泵的发展
地源热泵是一种的可再生能源利用技术，、节能、环保，有利于可持续发展，早出现在1912年瑞士的文献中，20世纪50年代开始在一些北欧的供热中得到实际应用。由于种种原因，直到70年代才得到较大的发展，特别在欧美发展迅速。美国地源热泵系统每年以10%的速度稳步增长（1999年个人用户增长11%，商业用户增长35%），到2000年底，已有超过40万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用。同时，美国成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近几年中投入一亿美元从事开发、研究和推广此项工作。
随着能源和环境问题的日益突出，以可再生的浅层地能为能源的地源热泵在我国也受到的重视。我国地源热泵的研究和应用也是如火如荼，很多高校和科研设计院所相继开展了理论和实际应用方面的研究。关于地源热泵的各种技术交流会在全国也举办了很多次。如1988年中科院广州能源研究所举办的“热泵在我国应用和发展问题专家研讨会” ，1994年9月中国能源研究会地热委员会在北京召开的“第四次全国地热能开发利用研讨会” ，2000年6月在北京召开的“中美地源热泵技术交流会” 等等，这些会议对于我国地源热泵的推广和应用起到了的推动作用。但是，由于地源热泵系统的初投资较高，其推广、应用在我国较晚，2002年前后我国才开始应用在一些工程中。目前，在经济发达地区已经得到了重视，并得到了大力的推广，北京、天津在很多大型项目和奥运工程中都得到了应用。湖北武汉地区的工程应用在全国来说也不算落后，目前已使用的地下水源热泵工程有十几个，地源热泵工程有五个。
为了实现我国的可持续发展战略，建设部在“十一五”规划中提出了建筑节能工程实施方案。其中实施内容之一就是可再生能源在建筑中规模化应用和带动产业化的城市级示范。其目标就是在示范城市建立一套完整的政策法规、技术标准、关键技术、检测评估等体系以及市场推进机制。在示范城市取得的经验和成果的基础上，形成相关技术标准、应用的成套技术和配套政策法规，摸索出在政策法规引导下，依*市场机制推进可再生能源在建筑中规模化应用的机制和模式，促进可再生能源在建筑中的规模化应用。其内容就是从政策法规层面予以引导，同时对示范城市在技术标准制定、技术研发、工程示范等方面提供技术支持和资金扶持。并选择了以下三类示范城市：类，选择深圳和西安进行太阳能在建筑中规模化应用的城市级示范；第二类，选择重庆进行淡水源热泵技术在建筑中规模化应用的城市级示范，选择大连进行海水源热泵技术在建筑中规模化应用的城市级示范，选择北京和成都进行浅层地能在建筑中规模化应用的城市级示范，选择北京进行城市污水源热泵技术在建筑中规模化应用的城市级示范；第三类，选择上海进行可再生能源在建筑中规模化应用的城市级综合示范。
三、地源热泵系统
1、原理
地源热泵系统是利用可再生的地下浅层地热资源（也称地能，包括地表水、地下水或土壤等）的既可供热又可制冷的节能空调系统。一般来说在地面下十几米深处，其地下水和土壤的温度都较为稳定，约高于当地年平均气温两度左右。地源热泵系统通过输入少量的高品位能源（如电能），可实现地下低位热能向高位热能的转移。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，把地下的热量“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，释放到地下。通常地源热泵系统消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
2、系统组成
地源热泵空调系统主要由三部分组成：室外地下换热环路（地下热交换器）系统、地源热泵机组、室内未端空调系统。
⑴、室外地下换热环路系统
室外地下换热环路系统由埋设在地下的HDPE管（高密度聚乙烯管）、孔内填充材料和循环水泵及相关附属部件组成。循环水泵驱动HDPE管路中的循环液体（一般为水或加入防冻剂的水溶液），使其不断循环，将地下的能量置换出来作为地源热泵系统的冷、热源。
⑵、室内末端空调系统
室内空调系统由空调水循环系统、电气自控系统、室内末端设备（多为风机盘管或空调器）及相关附属部件组成。该部分的作用是将冷、热量输送到需要空调的房间，从而实现建筑物内的制冷和供暖。
⑶、地源热泵机组
地源热泵机组是室外地下换热循环系统与室内空调系统的连接点，通过输入一定的动力，使压缩机做功带动机组内部的制冷剂进行循环，从而将室外地下环路中的能量传送到室内空调系统中去。
3、系统的优点
由于地源热泵技术利用土壤（地表水、地下水）作为空调系统的冷、热源，因而其具有以下优点：
⑴ 节能、性
地源热泵技术是利用大地（土壤、地下水）温度常年相对稳定的特性，大地的温度远高于冬季室外温度，又低于夏季的室外温度，通过输入少量的高品位电能实现地源热泵系统的能量转换，可以大大提高一次能源的利用率。另外，地源热泵系统冬季从地下取热，夏季向地下放热，做到夏储冬用，大地在地源热泵系统中取到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
地源热泵系统比传统空调系统运行效率要高约30～50％，因此具有节能的特点。
⑵ 可再生能源利用
地源热泵系统利用浅层地能，夏季制冷时不需要向大气中排热，冬季供暖时不需要锅炉，除输入少量电能外，不直接燃烧矿物燃料(煤、石油、天然气)，夏储冬用，冬储夏用，是典型的可再生能源利用项目。夏季减少了城市的热岛效应，冬季减少了温室气体排放和污染物排放，能源利用效率高，环境友好，符合可持续发展战略要求。据美国地源热泵协会提供的报告，仅美国肯塔基州路易斯威尔市总建筑面积15.8万平方米的高特豪斯饭店地源热泵系统，每年可减排CO2 849吨；SO2 19.97吨；NOX 14.98吨；微尘 2.49吨。
⑶ 节省建筑空间、减少噪音污染
地源热泵系统可实现对建筑物的供冷和供暖，还可供应生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的制冷机加锅炉的两套系统，系统紧凑，省去了冷却塔和锅炉房，既节省了建筑空间，有利于建筑的美观，还减少了噪音源，降低了噪音对环境的污染。
⑷ 低运行费用、高使用寿命
大地温度较恒定的特性，使得地源热泵机组运行更可*、稳定，整个系统的维护成本和费用也较制冷机、锅炉系统大大减少，保证了系统的性和经济性，同时系统的使用寿命也更长。
根据国外的经验，由于地源热泵系统运行费用低，增加的初投资可在3～7年内收回，地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。
四、系统管道的选择
地源热泵技术的关键部位是地下换热管道，因为高密度聚乙烯（HDPE）管道埋入地下后，属于一次性投入，产品具有不可修复性，要保证50年使用寿命和热泵系统长期运行的稳定性，所以其质量和性能尤为重要。地下换热管道系统的管材、管件及施工安装的质量，决定了地源热泵工程的成败及是否可以长期稳定运行。要科学选择HDPE换热管道系统，应关注以下几个方面：
1、管材原材料的选取
要保证管道的性能必须选取的原材料。不同制造厂家、不同牌号的HDPE原材料，具有不同的物理机械性能，埋地HDPE原料要求具有优良的抗慢速裂纹增长（SCG）和抗快速开裂扩展强度（RCP）性能，能够保证管材适应较恶劣的施工环境，确保长期安全使用。
2、高性能的管材生产线
一个地源热泵工程的地下埋管均以万米计，埋入地下后难以维修，这就对管材质量和长期使用安全性要求比较高。所以高性能的管材生产线才能保证管道质量的稳定性，一般应要求生产线具有在线检测的能力和自动的在线生产质量控制装置，如超声波在线测厚仪、分子级除湿装置、强制喂料装置等，只有这种高水平的生产线才能保证几万米，甚至几十万米管材的质量稳定性。
3、生产企业应有完备的质量管理手段、严格的质量管理体系
例如，应有融指、抗氧化、温度交变循环试验、拉伸等试验设备，具备按照标准要求进行检测的能力。再则，企业应严格按照ISO9000质量管理体系，对每一个指标、每一个环节进行质量控制。
4、生产企业应能提供系列管件
在地源热泵系统中，根据不同的设计管径和埋管形式，必须配备各种的系列化管件，才能保证管道系统布管合理，局部阻力小、接口少（安全隐患少）、施工效率高，如：双U、单U、鞍形分支接头、干管分（集）水器等等。
5、电熔管件应质量可*
在地下埋管施工安装时，大量使用电热熔管件，而电热熔管件连接是容易出问题的环节。因此，生产企业必须提供质量可*的电热熔管件，确保管材与管件连接的可*性。
6、管材企业能够提供必要的施工设备及安装培训。
管材企业应对施工单位的操作人员、现场施工技术管理人员及监理，进行严格的施工安装培训，使他们能够熟练掌握HDPE管道的安装方法和注意事项、验收要求及标准等，尽量减少对管材的伤害，严格控制施工过程和工程质量检验，保证管道系统的工程质量。
武汉金牛管业一直致力于高性能的地源热泵空调管道系统的研发和生产，公司产品采用世界生产线，实现了低温挤出，保证原料性能很好地转移到管材上，挤出量稳定、可*、管材壁厚均匀；同时，建立了中南地区权威的管材实验室，确保管材的各种性能符合生产标准要求；提供的电热熔管材、管件经过长期工程实践的考验，都能实现管材与管件的完全融合，确保整个系统的长期安全运行。
五、结语
在大力提倡建设节约型社会，强调可持续发展的战略下，地源热泵空调系统无疑是的选择，该系统的健康发展和推广应用，必将带来的社会和经济效益。武汉地区的大专院校众多，科研设计实力雄厚，在全国较早的开展了地源热泵系统的研究和工程应用工作，并积累了相应的运行数据和实践经验。地源热泵技术的推广和规模化应用，还需要政府的政策引导和强力协调，整合武汉地区的科研、设计、生产和施工力量，通过典型工程的分析总结，起到以点带面，促进规模化应用的目的，为落实科学发展观，建设节约型社会作出我们应有的贡献！
随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，能源的供需矛盾日益突出。我国建筑能耗约占全国总能耗的30％，夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能量又占建筑物总能耗的50-60%。特别是冬季采暖大量采用的燃煤锅炉、燃油锅炉，还给大气环境造成了的污染。因此，建筑节能和污染控制已是国民经济发展的一个重大问题。传统的采暖空调模式因其产生的环境污染和高耗能正面临着严峻的挑战。在此形势下，新型地源热泵空调系统在我国逐步得到应用和推广。
二、地源热泵的发展
地源热泵是一种的可再生能源利用技术，、节能、环保，有利于可持续发展，早出现在1912年瑞士的文献中，20世纪50年代开始在一些北欧的供热中得到实际应用。由于种种原因，直到70年代才得到较大的发展，特别在欧美发展迅速。美国地源热泵系统每年以10%的速度稳步增长（1999年个人用户增长11%，商业用户增长35%），到2000年底，已有超过40万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用。同时，美国成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近几年中投入一亿美元从事开发、研究和推广此项工作。
随着能源和环境问题的日益突出，以可再生的浅层地能为能源的地源热泵在我国也受到的重视。我国地源热泵的研究和应用也是如火如荼，很多高校和科研设计院所相继开展了理论和实际应用方面的研究。关于地源热泵的各种技术交流会在全国也举办了很多次。如1988年中科院广州能源研究所举办的“热泵在我国应用和发展问题专家研讨会” ，1994年9月中国能源研究会地热委员会在北京召开的“第四次全国地热能开发利用研讨会” ，2000年6月在北京召开的“中美地源热泵技术交流会” 等等，这些会议对于我国地源热泵的推广和应用起到了的推动作用。但是，由于地源热泵系统的初投资较高，其推广、应用在我国较晚，2002年前后我国才开始应用在一些工程中。目前，在经济发达地区已经得到了重视，并得到了大力的推广，北京、天津在很多大型项目和奥运工程中都得到了应用。湖北武汉地区的工程应用在全国来说也不算落后，目前已使用的地下水源热泵工程有十几个，地源热泵工程有五个。
为了实现我国的可持续发展战略，建设部在“十一五”规划中提出了建筑节能工程实施方案。其中实施内容之一就是可再生能源在建筑中规模化应用和带动产业化的城市级示范。其目标就是在示范城市建立一套完整的政策法规、技术标准、关键技术、检测评估等体系以及市场推进机制。在示范城市取得的经验和成果的基础上，形成相关技术标准、应用的成套技术和配套政策法规，摸索出在政策法规引导下，依*市场机制推进可再生能源在建筑中规模化应用的机制和模式，促进可再生能源在建筑中的规模化应用。其内容就是从政策法规层面予以引导，同时对示范城市在技术标准制定、技术研发、工程示范等方面提供技术支持和资金扶持。并选择了以下三类示范城市：类，选择深圳和西安进行太阳能在建筑中规模化应用的城市级示范；第二类，选择重庆进行淡水源热泵技术在建筑中规模化应用的城市级示范，选择大连进行海水源热泵技术在建筑中规模化应用的城市级示范，选择北京和成都进行浅层地能在建筑中规模化应用的城市级示范，选择北京进行城市污水源热泵技术在建筑中规模化应用的城市级示范；第三类，选择上海进行可再生能源在建筑中规模化应用的城市级综合示范。
三、地源热泵系统
1、原理
地源热泵系统是利用可再生的地下浅层地热资源（也称地能，包括地表水、地下水或土壤等）的既可供热又可制冷的节能空调系统。一般来说在地面下十几米深处，其地下水和土壤的温度都较为稳定，约高于当地年平均气温两度左右。地源热泵系统通过输入少量的高品位能源（如电能），可实现地下低位热能向高位热能的转移。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，把地下的热量“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，释放到地下。通常地源热泵系统消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
2、系统组成
地源热泵空调系统主要由三部分组成：室外地下换热环路（地下热交换器）系统、地源热泵机组、室内未端空调系统。
⑴、室外地下换热环路系统
室外地下换热环路系统由埋设在地下的HDPE管（高密度聚乙烯管）、孔内填充材料和循环水泵及相关附属部件组成。循环水泵驱动HDPE管路中的循环液体（一般为水或加入防冻剂的水溶液），使其不断循环，将地下的能量置换出来作为地源热泵系统的冷、热源。
⑵、室内末端空调系统
室内空调系统由空调水循环系统、电气自控系统、室内末端设备（多为风机盘管或空调器）及相关附属部件组成。该部分的作用是将冷、热量输送到需要空调的房间，从而实现建筑物内的制冷和供暖。
⑶、地源热泵机组
地源热泵机组是室外地下换热循环系统与室内空调系统的连接点，通过输入一定的动力，使压缩机做功带动机组内部的制冷剂进行循环，从而将室外地下环路中的能量传送到室内空调系统中去。
3、系统的优点
由于地源热泵技术利用土壤（地表水、地下水）作为空调系统的冷、热源，因而其具有以下优点：
⑴ 节能、性
地源热泵技术是利用大地（土壤、地下水）温度常年相对稳定的特性，大地的温度远高于冬季室外温度，又低于夏季的室外温度，通过输入少量的高品位电能实现地源热泵系统的能量转换，可以大大提高一次能源的利用率。另外，地源热泵系统冬季从地下取热，夏季向地下放热，做到夏储冬用，大地在地源热泵系统中取到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
地源热泵系统比传统空调系统运行效率要高约30～50％，因此具有节能的特点。
⑵ 可再生能源利用
地源热泵系统利用浅层地能，夏季制冷时不需要向大气中排热，冬季供暖时不需要锅炉，除输入少量电能外，不直接燃烧矿物燃料(煤、石油、天然气)，夏储冬用，冬储夏用，是典型的可再生能源利用项目。夏季减少了城市的热岛效应，冬季减少了温室气体排放和污染物排放，能源利用效率高，环境友好，符合可持续发展战略要求。据美国地源热泵协会提供的报告，仅美国肯塔基州路易斯威尔市总建筑面积15.8万平方米的高特豪斯饭店地源热泵系统，每年可减排CO2 849吨；SO2 19.97吨；NOX 14.98吨；微尘 2.49吨。
⑶ 节省建筑空间、减少噪音污染
地源热泵系统可实现对建筑物的供冷和供暖，还可供应生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的制冷机加锅炉的两套系统，系统紧凑，省去了冷却塔和锅炉房，既节省了建筑空间，有利于建筑的美观，还减少了噪音源，降低了噪音对环境的污染。
⑷ 低运行费用、高使用寿命
大地温度较恒定的特性，使得地源热泵机组运行更可*、稳定，整个系统的维护成本和费用也较制冷机、锅炉系统大大减少，保证了系统的性和经济性，同时系统的使用寿命也更长。
根据国外的经验，由于地源热泵系统运行费用低，增加的初投资可在3～7年内收回，地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。
四、系统管道的选择
地源热泵技术的关键部位是地下换热管道，因为高密度聚乙烯（HDPE）管道埋入地下后，属于一次性投入，产品具有不可修复性，要保证50年使用寿命和热泵系统长期运行的稳定性，所以其质量和性能尤为重要。地下换热管道系统的管材、管件及施工安装的质量，决定了地源热泵工程的成败及是否可以长期稳定运行。要科学选择HDPE换热管道系统，应关注以下几个方面：
1、管材原材料的选取
要保证管道的性能必须选取的原材料。不同制造厂家、不同牌号的HDPE原材料，具有不同的物理机械性能，埋地HDPE原料要求具有优良的抗慢速裂纹增长（SCG）和抗快速开裂扩展强度（RCP）性能，能够保证管材适应较恶劣的施工环境，确保长期安全使用。
2、高性能的管材生产线
一个地源热泵工程的地下埋管均以万米计，埋入地下后难以维修，这就对管材质量和长期使用安全性要求比较高。所以高性能的管材生产线才能保证管道质量的稳定性，一般应要求生产线具有在线检测的能力和自动的在线生产质量控制装置，如超声波在线测厚仪、分子级除湿装置、强制喂料装置等，只有这种高水平的生产线才能保证几万米，甚至几十万米管材的质量稳定性。
3、生产企业应有完备的质量管理手段、严格的质量管理体系
例如，应有融指、抗氧化、温度交变循环试验、拉伸等试验设备，具备按照标准要求进行检测的能力。再则，企业应严格按照ISO9000质量管理体系，对每一个指标、每一个环节进行质量控制。
4、生产企业应能提供系列管件
在地源热泵系统中，根据不同的设计管径和埋管形式，必须配备各种的系列化管件，才能保证管道系统布管合理，局部阻力小、接口少（安全隐患少）、施工效率高，如：双U、单U、鞍形分支接头、干管分（集）水器等等。
5、电熔管件应质量可*
在地下埋管施工安装时，大量使用电热熔管件，而电热熔管件连接是容易出问题的环节。因此，生产企业必须提供质量可*的电热熔管件，确保管材与管件连接的可*性。
6、管材企业能够提供必要的施工设备及安装培训。
管材企业应对施工单位的操作人员、现场施工技术管理人员及监理，进行严格的施工安装培训，使他们能够熟练掌握HDPE管道的安装方法和注意事项、验收要求及标准等，尽量减少对管材的伤害，严格控制施工过程和工程质量检验，保证管道系统的工程质量。
武汉金牛管业一直致力于高性能的地源热泵空调管道系统的研发和生产，公司产品采用世界生产线，实现了低温挤出，保证原料性能很好地转移到管材上，挤出量稳定、可*、管材壁厚均匀；同时，建立了中南地区权威的管材实验室，确保管材的各种性能符合生产标准要求；提供的电热熔管材、管件经过长期工程实践的考验，都能实现管材与管件的完全融合，确保整个系统的长期安全运行。
五、结语
在大力提倡建设节约型社会，强调可持续发展的战略下，地源热泵空调系统无疑是的选择，该系统的健康发展和推广应用，必将带来的社会和经济效益。武汉地区的大专院校众多，科研设计实力雄厚，在全国较早的开展了地源热泵系统的研究和工程应用工作，并积累了相应的运行数据和实践经验。地源热泵技术的推广和规模化应用，还需要政府的政策引导和强力协调，整合武汉地区的科研、设计、生产和施工力量，通过典型工程的分析总结，起到以点带面，促进规模化应用的目的，为落实科学发展观，建设节约型社会作出我们应有的贡献！
