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郑克棪:话说地源热泵

郑克棪:话说地源热泵
地源热泵是一个年轻的名字,它作为一种技术和一个行业被大众接受,在世界上来说只20多年光景,在中国只是10来年时间。


    地源热泵是什么?它基本上是一个引进的名词,舶来品,英文是Ground Source Heat Pump简写为GSHP。如同英文一样,我们可以拆字来解释:“泵”是一种产品,一般指水泵,是将低水位提至高水位的设备;同样道理,“热”泵是将低热量提至高热量的一种设备;“地源”指的是其热量的“源”从“地”(地下、地面)而来,根据我国的国家标准《地源热泵系统技术规范》GB/T50366-2005,“地源”包括地下水、岩土(土壤及浅层岩石)和地表水(河湖塘库海)。


    热泵是一种设备,它的归属是一种轻工业产品。但国际上将地源热泵归属浅层地热能,归在地热学科和地热行业。热泵取热的源可以是地下、空气和人工排放的污水或工厂余热,国际上对地源热泵的统计排除对污水和工厂余热的利用;但对于空气源热泵的利用,有时也归在地源热泵中,因为有的说用的是地下室的空气,是经过地下冷却的空气,有的说紧贴在地面和水面的空气与地表水一样,其热能也来自太阳辐射和地面散热。国际地热协会对此说法未予否认。


    热泵的产品早已存在,工业用的制冷机是热泵(以低沸点液体为工质),我国近20年来已经普及的空调机就是空气源热泵,它们的发展速度随工业和经济的增长而增长。然而,地源热泵的发展速度有点异乎寻常,20世纪90年代以来的20年间世界地源热泵的年累进增长率平均为20%!是何原因造成了世界统计数字如此二位数的持续增长呢?人们对节能的考虑和国家对减排二氧化碳指标的重视起了决定性的促进作用。


    地源热泵的平均性能系数COP(Coefficient of Performance)按3.5考虑,则消耗一份电能(例1 kW)的同时,利用了2.5倍(即2.5 kW)的浅层地热能,总输出3.5 kWt热能,这样其额定容量(设计效率)是 (COP-1)/COP=0.71,即在其输出功率中利用了71%的浅层地热能。考虑到地源热泵工程应用中还有循环泵等辅助设备的耗电,设计和施工良好的地源热泵系统的节能效率可以在3050%。地源热泵运行本身不产生二氧化碳排放,如果将燃煤发电厂的电力中所含的碳排放转移过来,也只剩了一小半,所以被称为减排二氧化碳最有效的单项技术。


    中国的地源热泵虽然早有研究,但实际应用的发展是受国际大发展的影响波及,是在最近十来年的时间。中国地源热泵的发展速度是惊人的, 2000年地源热泵在中国的应用刚属起步,2005年还未排进世界十强,但2010年已跃居世界第二,仅次于美国。若用增长数据表示,我国2005年以来的累进年增长速度超过世界平均增速的一倍,在40%以上。


    地源热泵在我国已经俨然成为一个新兴产业,地源热泵行业已经形成和正在健康发展。地源热泵专业委员会等行业组织应运而生。顺便说一句,有人建议我们更名为热泵专业委员会,不,那是轻工业产品的行业协会,我们是(节约)能源的行业协会。欢迎从事地源热泵的生产、教学、研究的单位和同仁的加入,我们共同为中国地源热泵事业的更健康发展共同努力。    

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