地表水源熱泵系統(tǒng)的熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。地表水源熱泵主要分為閉路系統(tǒng)和開路系統(tǒng)。在寒冷地區(qū)，開路系統(tǒng)并不適用，只能采用閉路系統(tǒng)。地表水源熱泵具有造價相對低廉、泵耗能低、維修方便以及運行費用少等優(yōu)點。但這種地表水源熱泵系統(tǒng)也受到自然條件的限制。在公用的河流中、管道或水中的其他設(shè)備容易受到損害。如果河流、湖泊過小或過淺，水的溫度會隨氣候發(fā)生較大的變化，容易產(chǎn)生效率降低、制冷或供熱能力降低的后果。這種技術(shù)沿海城市采用得較多。

　　4地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢及經(jīng)濟效益

　　4.1充分利用自然資源實現(xiàn)高效節(jié)能

    太陽能是取之不盡的可再生綠色能源，地表淺層相當(dāng)于一個巨大的太陽能集熱器，它收集了47%的太陽能，比人類每年利用能量的500倍還多。地源熱泵在冬季就是利用這種儲存于地表淺層的無限的能源作為熱源;在夏季則以地表淺層恒定的地能溫度作冷源，只需小功率的壓縮機就可實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)。調(diào)研結(jié)果表明，使用地源熱泵技術(shù)比風(fēng)冷熱泵節(jié)能40%，比電采暖節(jié)能70%，比燃氣爐效率提高48%，所需制冷劑比一般空調(diào)減少50%，是真正意義上的高效節(jié)能。

　　4.2具有極大的環(huán)境效益

    傳統(tǒng)的供暖、空調(diào)方式分別解決冬季供暖和夏季制冷。其系統(tǒng)投資大、占地多，且對環(huán)境的影響很嚴(yán)重。大氣是人類賴以生存的最基本環(huán)境要素之一。然而，由于冬季采用煤炭、燃油和天然氣等作為燃料，燃燒產(chǎn)生的大量污染物，包括大量的, , 等氣體造成的大氣污染，嚴(yán)重破壞著大氣環(huán)境，降低了人們的生活質(zhì)量。夏季使用的空調(diào)系統(tǒng)同樣存在著:排放，作為重要的溫室氣體是造成全球性氣候變化的主要因素之一。

將大量廢熱排人大氣，產(chǎn)生了熱島效應(yīng)，同時還產(chǎn)生令人難以忍受的噪音，使得外界空間環(huán)境條件更加惡化。而地源熱泵則利用大地的蓄熱能力，把夏季多余的熱能排人大地留作冬季取用，把冬季多余的冷能留作夏季取用，源頭上根除了空調(diào)系統(tǒng)對城市熱島的效應(yīng)。地源熱泵的污染物排放很低，系統(tǒng)所使用的制冷劑在工廠里注人并被完全密封，使用過程中絕無泄漏，用戶任何時候均不必添補制冷劑，因而減少了對臭氧層的破壞。熱泵系統(tǒng)可以建造在居民區(qū)內(nèi)，在冬季供暖時省去了鍋爐和鍋爐房，沒有燃燒，沒有排煙;也沒有廢棄物，不需要堆放燃料、廢物的場地，不用遠距離輸送熱量，極大限度地改善其他空調(diào)方式的及顆粒物等污染物的排放量;供冷時省去了冷卻塔，避免了冷卻塔噪音及霉菌污染。地源熱泵所使用的地下水可全部回灌，不會對水質(zhì)產(chǎn)生污染;地源熱泵系統(tǒng)不直接消耗煤或燃油、天然氣等礦物燃料，從而達到了綠色環(huán)保的要求。

　　4.3運行穩(wěn)定可靠且使用壽命長

    傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)不論是水冷還是風(fēng)冷，換熱環(huán)境均為大氣，由于它的換熱器必須置于暴露的空氣中，故不可避免地受到環(huán)境條件變化的影響，降低換熱效率和使用壽命，并且影響了建筑物的外觀;而地源熱泵以土壤作為熱源的主要優(yōu)點在于土壤溫度的相對穩(wěn)定，基本不受外界環(huán)境的影響;埋管熱交換器不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的能耗;熱泵系統(tǒng)設(shè)計簡單，運動部件比常規(guī)系統(tǒng)少，且安裝在室內(nèi)，自動控制程度高，可無人值守;系統(tǒng)安全無燃燒設(shè)備，不存在爆炸、燃燒的隱患;由于系統(tǒng)不暴露在風(fēng)雨中，因而維護簡便，機組使用壽命均在20 a以上，地埋管換熱器壽命可達40~50a;地源熱泵系統(tǒng)的供冷、供熱平穩(wěn)，降低了停、開機的頻率和空氣過熱和過冷的峰值;把地源熱泵換熱器埋于地下，也不會破壞建筑物的外觀。

　　4.4經(jīng)濟效益分析

    地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性是由多方面來確定的。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。以地源熱泵系統(tǒng)與其他能源方式的投資進行比較(以北方綜合功能大廈為例)，結(jié)果見表1。

    以北京100的家庭為例，冬季采暖125d總耗熱量為:100x 125dx24 hx3 600x0.05 kW= 5 400萬kJ，為獲得這么多熱量，選用不同的采暖方式，耗用的燃料、燃燒效率、能源成本均有不同。

    統(tǒng)計可知，燃煤供暖最經(jīng)濟，但是由于北京地區(qū)已經(jīng)限制燃煤使用，綜合比較，地源熱泵系統(tǒng)為最佳選擇。

    僅以燃油鍋爐與地源熱泵提供同樣供熱量為例，對地源熱泵的環(huán)保特性分析比較，假設(shè)地源熱泵的電力來源于燃油電廠。供熱量為5 400 GJ的情況下，燃油電廠鍋爐所需的燃油熱量為4 050 GJ;而如果直接使用燃油鍋爐，其熱效率為80%，則需燃油熱量為6 750 GJ。這兩種供熱情況排放對比見表2。

    從表2看出，利用地源熱泵， , 和:的排放量分別減少了69% , 93%和73%，因此其環(huán)保優(yōu)勢十分明顯。

    1套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)加生活用熱水的3套系統(tǒng);雖然初投資比常規(guī)燃煤鍋爐房供暖系統(tǒng)高出1~3倍，比熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)高出34%~50%。但根據(jù)國內(nèi)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 a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)。初裝費用確實比傳統(tǒng)系統(tǒng)要高一些，主要是鋪設(shè)地埋管換熱器，費用貴在設(shè)計和安裝上，而每年省下的能源費用支出，會很快抵消高出的系統(tǒng)安裝費用，隨著時間的推移，從能源消費的節(jié)省上可以很快收回投資。同時，系統(tǒng)近于免維護和維修，可節(jié)省大量開支。作為清潔能源之一，地源熱泵也一直受到國家的政策支持。北京市的政策規(guī)定，北京市內(nèi)建設(shè)的各類項目，供熱制冷系統(tǒng)選用熱泵系統(tǒng)的，將得到北京市固定資產(chǎn)投資中安排一次性補助，補助標(biāo)準(zhǔn)為50元/。

    沈陽地區(qū)地下含水層透水性強，地面以下20 m之后基本為恒溫12℃。自然地理及水文地質(zhì)條件適合地源熱泵技術(shù)的推廣應(yīng)用。由于地下含水層多為砂礫結(jié)構(gòu)，透水性強，可保證在不影響和破壞地下含水層的前提下常壓完全回灌。據(jù)統(tǒng)計，沈陽每年冬天有1.8億的供熱面積，所以發(fā)展熱泵的空間廣闊。到目前為止，沈陽已有地源熱泵面積超過3 000萬。根據(jù)遼寧省政府辦公廳要求:凡具備應(yīng)用地源熱泵等可再生能源技術(shù)條件的新建、改建、擴建的建設(shè)項目，今后都必須采用“地?zé)?rdquo;供熱制冷。機關(guān)辦公場所、賓館、商場、寫字樓等耗能大戶，應(yīng)優(yōu)先選用地源熱泵。預(yù)計到2010年，沈陽市可實現(xiàn)地源熱泵技術(shù)應(yīng)用面積6 500萬，占全市總供暖面積的30%左右。屆時，每個采暖期節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤將達126.55萬t，減少排放2．5萬t、煙塵1．9萬t。

　　5結(jié)語

    在我國全面建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的進程中，地源熱泵這一集節(jié)能、環(huán)保為一體的新技術(shù)，將越來越受到人們的重視與青睞。相信在不遠的將來，經(jīng)過國內(nèi)工程技術(shù)人員的不懈努力并借鑒國外的成功經(jīng)驗，我國的地源熱泵應(yīng)用將得到進一步的推廣和發(fā)展，它將為我國的可持續(xù)發(fā)展帶來新的契機。