建筑节能与地源热泵技术

地源热泵技术与建筑节能,山东省建筑设计研究院于晓明2009年2月,主要内容,一、地源热泵概述二、地源热泵分类三、国外地源热泵技术的应用现状四、国内地源热泵技术发展及应用现状五、我省地源热泵技术现状及发展六、地源热泵技术的发展趋势与展望七地源热泵技术与新农村建设,一、地源热泵概述,随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25%30%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2,NOX等有害气体以及CO2等温室效应气体的排放已日益成为各国政府和公众关注的焦点。我国北方地区的供热已经历了一家一户的小煤炉到燃煤锅炉的转变；现在又进一步禁止在城镇采用中小型燃煤锅炉房供热，体现了政府对保护大气环境的高度重视。,一、地源热泵概述,因此，除了集中供热的形式以外，急需发展替代的供热方式。热泵是靠电能驱动，使热量由低温热源流向高温热源的装置；也就是说热泵可以把不能直接利用的低品位热能如空气、岩土、水等环境中的低温热能以及工业废热等转换为较高温度的热能，从而达到节约部分高品位能源，如煤、石油、天然气、电等的目的。目前，热泵在暖通空调工程中得到了广泛的应用，这是一项很有潜力的节能技术，也是减少CO2、SO2、NOx排放量的一种有效方法。,一、地源热泵概述,热泵是一种在技术和经济性上都有较大优势的实现建筑供热的替代手段。传统的空调系统需分别设置冷源和热源，如果让建筑空调系统的冷源在冬季以热泵的方式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，有效地解决了大气污染问题。而与直接把电能转换为热能的电锅炉相比，采用热泵空调系统供热的电耗仅为前者的1/31/4，可以大大节省能耗和运行费用。,一、地源热泵概述,以建筑物空调（包括供热和制冷）为目的的热泵系统有许多种，通常把它们分为空气源热泵和地源热泵两大类。空气源热泵以室外空气为一个热源。它的系统简单，初投资较低，但在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低，应用受到气候条件的制约，基本上不适用于华北的冬冷夏热的气候条件。另一种热泵利用大地（地下岩土、地表水、地下水）作为热源，可以称之为“地源热泵”。离地表5-100m的地层中未受干扰,一、地源热泵概述,时常年保持恒定的温度（山东省约为16-18），远高于冬季的室外温度，又远低于夏季的室外温度。因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。,一、地源热泵概述,地源热泵的优点：利用清洁的电能实现供热和空调，废除了污染严重的中小型燃煤锅炉。利用的能量是地壳浅层（200m以内）蓄存的热量，是一种可再生能源。机组效率高，节省运行费用。传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。地源热泵既可供冷，又可供暖，一机多用，节约设备用房。,二、地源热泵分类,地源热泵是一个广义的术语，它包括以地下水、地表水和地下岩土作为热源和热汇的热泵系统。以地下岩土为热源和热汇的热泵系统称之为土壤源热泵，或地埋管地源热泵系统；以地下水和地表水为热源和热汇的热泵系统分别称之为地下水源热泵和地表水源热泵系统。1、地下水源热泵系统在地表以下一定深度处，地下水的温度几乎是恒定的，略高于当地的年平均气温，因此地下水源热泵的效率大大高于空气源热泵，而且它的制冷量和制热量不受室外空气温度的影响。但它的应用也受到一定的限制。,二、地源热泵分类,首先，这种抽取地下水的办法需要有丰富的地下水为先决条件，如果地下水位较低，水泵的耗电量增加，这将大大降低系统的效率。此外，虽然理论上抽取的地下水将回灌到地下水层，但在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度，造成地下水资源的流失。即使能够把抽取的地下水全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。2005年颁布的国家标准地源热泵工程技术规范要求地下水源热泵系统抽取的地下水需100地回灌到同一个含水层。实际工程经验表明对于大多数地质条件100回灌是很难实现的。,二、地源热泵分类,再就是大量抽取地下水造成地下水位降低，地面下陷，危及建筑物的安全。欧洲和北美国家对采用地下水源热泵技术都有严格的立法限制。我国总体来说是水资源缺乏的国家，地下水源热泵系统在我国经过近十多年的上升发展趋势以后，其局限性也已被更多地认识。因此，推广这种地下水源热泵技术应慎重。首先，这种抽取地下水的办法需要有丰富的地下水为先决条件，如果地下水位较低，水泵的耗电量增加，这将大大降低系统的效率。,二、地源热泵分类,2、地表水源热泵系统地表水源热泵就是利用江、河、湖、海中的地表水作为热泵机组的热源和热汇。当建筑物的周围有大量的地表水域可以利用时，可通过水泵和输配管路将水体的热量传递给热泵机组或将热泵机组的热量释放到地表蓄水体中。近年来，利用污水处理厂的经处理的二次水或直接利用原生污水的热泵系统也引起人们的关注，这类热泵系统就其特点来说也可归于地表水源热泵。,二、地源热泵分类,根据热泵机组与地表水连接方式的不同，可将地表水源热泵分为两类：即开式地表水源热泵系统和闭式地表水源热泵系统。开式地表水源热泵系统和开式地下水源热泵系统近似，即从湖水底部将水通过管道和水泵输送到热泵机组中，进行热量交换后，然后通过排水管道又将其输送回地表水体中。在开式地表水源热泵系统中，地表水的作用与冷却塔近似，而且不需要消耗风机的电能及运行维护费用，因此初投资比较低。开式系统存在的最大缺点是热泵机组的结垢问题。在冬季制热模式时，当湖水温度较低时，机组换热器会有冻结的危险，因此开式系统只能用于温暖气候的地区或热负荷很小的寒冷地区。,二、地源热泵分类,闭式地表水源热泵系统就是通过放置在湖中或河流中的换热器与热泵机组连接，吸热或放热均通过换热器内的循环介质进行。当热泵机组处于寒冷地区时，在冬季制热工况时，湖水热交换器内应采用防冻液作为循环介质。与开式系统相比，闭式地表水源热泵系统的优点是机组结垢的可能性降低。这主要是由于在热泵机组换热器内的循环介质为干净的水或防冻液；另外闭式系统湖水环路循环泵的耗电量明显低于开式系统。,二、地源热泵分类,地表水源热泵系统的特点与空气源热泵相似，即环境热源的温度均随室外气候的变化而变化。当室外温度降低时，热泵的供热量及效率也随之降低，而此时所需的热负荷确增加。同理在夏季制冷时，所需冷负荷越大，而此时机组的制冷量越小。因此，在极端情况下，机组往往不能满足要求，而且采用地表水源热泵系统需要一定的自然水体，这也使得地表水源热泵系统的应用受到一定的限制。海水源热泵已成为近年来的宣传热点，但在我国大规模应用海水源热泵的技术还不够成熟。技术方面的主要困难在于海水对设备的腐蚀以及海洋生物在管道中滋生引起的堵塞。此外，在北方地区由于冬季海水的温度较低，因此系统的效率较低。,二、地源热泵分类,3、地埋管地源热泵系统地埋管地源热泵系统是利用地下岩土作为热源或热汇，它是由一组埋于地下的高强度塑料管（地热换热器）与热泵机组构成，也称闭环地源热泵系统。在夏季，水或循环液通过管路进行循环，将热泵释放的热量排到地下岩土层；冬季循环介质将岩土层的热量提取出来经热泵释放给室内空气。由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，效率大大提高，且又不受地下水资源的限制，它在欧、美的一些发达国得到了广泛的应用。,二、地源热泵分类,地埋管地源热泵系统的效率比空气源热泵高，而且不受地下水和地表水资源的限制，只需占用一定的埋管区域，对环境无污染，充分利用可再生能源，因此是一项值得大力推广的新技术。根据布置形式的不同，地下埋管换热器可分为水平埋管与竖直埋管换热器两大类。水平埋管方式的优点是在软土地区造价较低，但缺点是占地面积大，通常不太适合中国地少人多的国情。竖直地埋管换热器也就是在若干竖直钻孔中设置地下埋管的地埋管换热器。由于竖直地埋管换热器具有占地少、工作性能稳定等优点，因此已成为工程应用中的主导形式。竖直埋管的方式的钻孔直径通常为0.110.15m，深度40150m；在钻孔中插入高密度聚乙烯(PE)的U型管，然后用回填材料把钻孔密封，再把各U型管连接成地埋管换热器。,二、地源热泵分类,应用地埋管地源热泵技术也有它的限制条件，主要是：与传统的锅炉冷水机组的供热空调系统相比，或与空气源热泵系统相比，地埋管地源热泵系统的初投资稍高。这主要是因为设置地埋管换热器增加了初投资，而且埋管的费用与地质条件有关，在岩石或其他复杂地层中钻孔的费用较高。地埋管换热器的投资可占整个建筑供热空调系统初投资的1/31/2。设置地埋管换热器需要一定的土地。在华北地区竖直埋管换热器的需要的土地面积约为建筑供热空调面积的2030。虽然这些土地在埋设地埋管换热器后仍可用作绿化、停车场或运动场等，但在建筑高度密集的城镇，埋管占地的因素仍成为应用地埋管地源热泵技术的主要制约条件。,二、地源热泵分类,地源热泵系统对系统全年冷热负荷的平衡有一定的要求。在地埋管地源热泵系统中地下岩土在全年起到蓄热器的作用，对热量夏蓄冬供。但在北方严寒地区，冬季供热的负荷和时间远大于夏季空调的负荷和时间，系统多年运行以后地下的平均温度将逐年降低，影响系统的性能甚至使系统失效。在南方则相反，夏季空调负荷占主导地位，地下的平均温度将逐年升高，同样影响系统的性能。在这个意义上说，在冬冷夏热的华北地区对供热和空调都有较高的需求，地埋管换热器中全年的冷热负荷比较平衡，具有推广应用地源热泵技术的理想气候条件。,三、国外地源热泵技术的应用现状,地源热泵供热空调系统自20世纪50年代在欧洲和北美开始投入实际应用，70年代“石油危机”以后得到迅速推广。近年来由于全世界对环境问题的关注，地源热泵技术受到许多国际机构和各国政府的重视。1998年美国能源部颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地埋管地源热泵供热空调系统。据统计，美国每年新安装的闭式循环地源热泵系统约4-5万套。热泵在欧洲供热市场中也占有很大份额。联合国发展计划(UNDP)和国际能源组织(IEA)等国际机构都把推广应用地源热泵作为节约能源、减少二氧化碳排放、改善地球环境的重要手段。,三、国外地源热泵技术的应用现状,20世纪30-40年代，英国、美国、德国、瑞士等国已进入了热泵的研制开发阶段。在40-50年代美国和欧洲对地源热泵进行了研究，如对地源热泵运行的实验研究、地埋管换热器的数学模型和实验研究、岩土的热物性的研究等，但是由于金属埋管耗量大、占地面积广、初投资成本高、岩土对金属的腐蚀等原因，使得地源热泵的广泛使用受到了限制。1973年世界经历了第一次石油危机，对节约能源的需求越来越紧迫。于是热泵以其节能的优势，再一次引起了全世界的重视，地源热泵的研究又一次进入高潮。1976年前苏联、英国、法国、西德、丹麦、瑞典、挪威等国都加入了国际地源热,三、国外地源热泵技术的应用现状,泵协会(IGSHPA)。北美、日本、欧洲的制造厂家为业、商业建筑和公共建筑提供了大量的热泵，国际能源机构等制定了发展热泵的计划。不少新技术在新领域的试验及推广应用工作在进行和规划之中，热泵的用途在不断拓宽，所以热泵技术在以后的几年里得到了迅速的发展。对地源热泵人们做了许多实验研究。此时地下埋管已由早期的金属管改为塑料管，解决了腐蚀问题，计算机的发展又为计算和设计地源热泵带来了极大的便利条件。这个时期欧洲建立了不少水平埋管作为地下换热器的地源热泵工程，但主要用于冬季供暖。1981年田纳西大学安装了水平埋管式地源热泵，同时俄克拉荷马州立大学和一些能源机构等也都对地源热泵进行了研究。上个世纪80-90年代，美国的工程承包商建设了大量的地源热泵系统，据估计到现在大约有数十万个这样的系统在应用。,三、国外地源热泵技术的应用现状,在欧洲、瑞典、丹麦等国对该项的研究也很活跃，并出现一些具体的应用实例。在欧洲热泵在供热市场中也占有很大的分额，在整个供暖负荷中热泵供暖已经占总负荷40%。瑞士是世界上按人口平均安装地源热泵供热设备最多的国家之一，现在共有超过5万套正在运行的地源热泵供热系统。瑞典有5.5万套正在运行的地源热泵供热系统。在奥地利，热泵供热系统中空气源热泵占5%，地下水热泵占12%，地源热泵占83%。截止2005年底，全球大约有近百万台正在运行的地源热泵机组，而且其数量也在以每年近十万台的数量增加。,四、国内地源热泵技术发展及应用现状,国外在50年代已开始了地源热泵技术的应用，到90年代成为一项成熟的应用技术。地源热泵技术的应用在中国研究刚刚起步，但是近年来在政府的支持和推动下，经过我国地源热泵技术的研究人员和工程技术人员的不懈努力，地源热泵技术在我国的应用发展迅猛，已经成为世界上发展最快、应用规模最大的市场。因此，地源热泵供热空调技术在我国有着广阔的应用前景，也必将产生巨大的经济效益和社会效益。,四、国内地源热泵技术发展及应用现状,早在上个世纪50年代我国就已经开始空气源热泵方面的研究工作，而地源热泵的发展则比较缓慢。自80年代末，地源热泵技术的研究才日益受到人们的重视。90年代由于燃媒锅炉受到限制，地下水源热泵在我国开始得到推广。90年代末期山东建筑大学（原山东建筑工程学院）、青岛理工大学（原青岛建工学院）、重庆建工学院、同济大学、湖南大学等相继建立了水平埋管和竖直埋管换热器的地源热泵的实验装置，地源热泵技术的研究进入了一个新的发展阶段。,四、国内地源热泵技术发展及应用现状,我国地源热泵的应用情况：北京北京是中国地源热泵普及最早的城市。从1999年开始地下水源热泵逐步在一些北京的住宅项目上得到应用，2005年开始有地埋管地源热泵的应用。截止2005年底北京市热泵供热面积700万m2，2006底超过900万m2。根据规划，到2010年北京热泵供热面积预计达到3000万m2左右，在北京市全市的总建筑面积中热泵供暖的面积约达到6。2006年7月北京市政府出台了相关政策，规定使用地源热泵技术的工程，政府都按3550元/m2的标准给予初投资的补贴。,四、国内地源热泵技术发展及应用现状,沈阳沈阳是政府对地源热泵技术推广力度最大的城市，被建设部确定为“推广应用地源热泵试点城市”。2006年制定出台了沈阳市地源热泵系统建设应用管理办法，以“政府令”的形式下发，要求沈阳市核心6区三环内的455km2范围内，对符合应用水源热泵技术的409km2范围内的建筑物，原则上都要采用水源热泵技术，其余46km2范围内的建筑物，原则上采用地埋管地源热泵技术规划建设。为了降低地源热泵系统运营成本，对系统用电按民用电价收取，同时免收水资源费。凡应用地源热泵技术供热的区域，均享受市政府给予的优惠政策。沈阳市2004年以前地源热泵供热面积184万m2，2006年增加至312万m2，2007年6月在建面积已经达到1171万m2，。计划到2010年底全市实现地源热泵技术应用面积6500万m2，预计占全市当期供热面积的32.5。,四、国内地源热泵技术发展及应用现状,其他城市武汉市地下水资源丰富，主要采用的是水源热泵。2007年2月颁布的武汉市地下水管理办法要求使用地下水热泵系统必须采取可靠的回灌措施，并同步建设观测井。2002年2007年武汉市共开凿取水井34口，回灌井55口，观测井4口，年取水量471万m3。宁波从上世纪90年代起就有地源热泵技术应用项目，2005年宁波市出台政策对利用地源热泵技术的项目，按项目实际投资额给予20以内的补助。大连市大力扶持海水源热泵技术，并在大连热电厂利用大型热泵与热电厂结合进行集中供热的探索。重庆每年都将从城市建设维护费中拨出1000万元设立可再生能源专项资金，用于淡水源热泵技术产业化发展。乌鲁木齐市也已建设了多个地源热泵系统示范项目，并责成供热行业管理部门制定推广应用地源热泵技术的规划的措施。,五、我省地源热泵技术现状及发展,山东地处我国中部，冬季需要供热，夏季需要供冷，是应用地源热泵技术的有利地区。随着我国节能政策的要求，节能减排已经成为各个相关部门的一项考核指标。地源热泵技术作为节能环保的新技术，充分利用了可再生能源，是目前国家大力提倡应用的新技术，因此该技术必将在山东地区得到广泛应用。地下水源热泵供热空调技术在我国的应用是在山东省开始的。山东海阳的富尔达公司在国内率先推出地下水源热泵的“地温空调”技术，并在这一领域继续保持很高的知名度和市场份额。,五、我省地源热泵技术现状及发展,在地埋管地源热泵技术领域，山东建筑大学在理论研究、技术开发和推广应用方面一直保持国内领先地位。方肇洪教授于2000年到国际地源热泵协会所在的美国俄克拉荷马州立大学进行专门的学习和考察，并在山东建筑大学学术报告厅空调工程中建成国内第一个地埋管地源热泵示范工程。近十年来，依托山东建筑大学的科研力量，组建了一支地源热泵技术的研究团队，无论是在地源热泵技术的理论方面还是工程应用方面都取得了丰硕的成果，也使得山东的地源热泵技术处于国内领先地位。,五、我省地源热泵技术现状及发展,山东又是我国的热泵设备制造大省。上世纪五、六十年代烟台冷冻机厂在全国的制冷行业就占有一席之地；现在烟台的中外合资企业“顿汉布什”和“荏原”仍是国内的著名品牌。近年来德州也已经崛起为我国的一个新的热泵制造基地，具有三个大的品牌：“中大贝莱特”、“格瑞德”和“亚太”，其制造能力已跻身于国内热泵设备制造商的前列。此外，像潍坊“宏力”、烟台“兰德”和菏泽“生建”等诸多企业多年来一直坚持推广地源热泵技术的方针，在全国取得了一定的影响力。我省的国际著名品牌“海尔”也已加入热泵的生产和地源热泵技术推广的行列。,五、我省地源热泵技术现状及发展,目前地埋管地源热泵技术在山东的应用工程已达数十项，其中较早和有影响的项目有：山东建筑大学学术报告厅（1,000m2），2001潍坊地质大酒店及公寓（30,000m2），2004胜利油田石油管理局办公楼（10,000m2），2004滨州公路局办公楼（25,000m2），2005济南市西区建设指挥部办公楼（8,000m2），2005山东轻工业学院办公楼（25,000m2），2006济南市历下区政府公寓（15,000m2），2007青岛卓越蔚蓝海岸住宅小区（1,600,000m2），（2008）,五、我省地源热泵技术现状及发展,2007年山东省获得财政部和建设部“可再生能源建筑应用示范项目”资助的项目中有5项采用了地埋管地源热泵技术，它们是：山东建筑大学教授花园、济南市奥林匹克体育中心、淄博普利艾伦庄园、济南山南水北都住宅小区、烟台海天四季花城工程。关于海水源热泵，青岛市专门在环保局设立地温技术推广办公室，研究以海水源热泵替代供热站，并在2008年奥运会比赛地青岛国际帆船中心新闻媒体中心率先使用海水源热泵技术。,六、地源热泵技术的发展趋势与展望,随着我国能源政策的制定，节能已经成为当前我国的重要工作之一。首先应该指出，由热电联产方式实现的城市集中供热也是一种节能和环保的技术，特别适合在建筑和人口密度大的区域采用。根据我国的特点，集中供热仍将是我国北方城镇供热的主要方式。地源热泵技术作为环保节能的新技术必将在我国得到广泛的应用。推广应用地源热泵技术应该因地制宜，结合项目的不同特点，采用最适合的形式。对城市热网达不到的或比较分散的建筑，热泵供热将成为优先的选择。,六、地源热泵技术的发展趋势与展望,应用地下水源热泵系统时应充分考虑保护和合理利用地下水资源，经适当的审查批准后方可采用，并应保证回灌。在有合适的地表水资源条件的地方可推广地表水源（包括海水源、污水源）热泵系统。在热用户靠近污水处理厂的场合，可以考虑采用污水源热泵系统给建筑供热和空调。在青岛等沿海城市，可以考虑采用大规模的海水源热泵实行住宅小区的集中供热和空调，以提高系统的经济性。地埋管地源热泵系统受资源条件的制约相对较少，随着国家经济实力的不断增强和节能环保要求的不断提高，地埋管地源热泵系统将成为各种地源热泵系统中的主要形式。,六、地源热泵技术的发展趋势与展望,我国幅员辽阔，地理跨度大，各地气候差异明显。我国南方地区气候炎热，空调冷负荷较大，可以应用地源热泵技术将夏季建筑物内热量蓄存于地下岩土中，同时全年将蓄存于地下的热量提取出来制取生活热水，实现了可再生能源的利用，达到节能的目的。我国从华北到长江流域的中部地区，夏季气候炎热需要供冷，冬季也需要供暖，全年既有空调冷负荷，也有热负荷，全年耗能量较大，是应用地源热泵技术的最有利地区。应用地源热泵技术夏季可将建筑物内热量蓄存于地下岩土中，冬季将蓄存于地下的热量提取出来给建筑物供暖，可再生能源的利用率最高，节能效果明显。,六、地源热泵技术的发展趋势与展望,对于冬暖夏热的长江流域地区，可适当采用带辅助散热装置的地源热泵复合系统，将明显降低系统的初投资，并解决全年冷热负荷不平衡的问题。在寒冷地区，地埋管地源热泵系统也可用于小型建筑的供热；对大型建筑则应考虑采用适当的辅助加热系统。山东省气候条件是冬冷夏热，建筑的冬季供热和夏季供冷都有较大的负荷，建筑供热空调的能耗很大，推广应用地源热泵技术有很大的节能优势。山东省是我国的一个经济大省，在地源热泵技术产业化方面已经具备了许多得天独厚的有利条件。在地源热泵供热空调技术的研究和开发、设备制造、系统集成和施工几个方面都已经取得国内领先的优势。,七、地源热泵技术与新农村建设,十六届五中全会通过的中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议，提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，其中重要的一项就是加强村庄规划和人居环境治理。长期以来北方农村住宅一般都靠火炕、火炉取暖，供暖质量无法保证；同时这种供热方式的效率很低，不仅浪费了大量的能源和污染了大气环境，而且随着煤炭等矿物燃料价格的上涨，也加重了农村居民的消费负担。此外，在一些地区煤炭等矿物燃料变得越来越紧缺，也使得改变北方农村传统的采暖方式成为一个紧迫的课题。在这种背景下，有必要探讨在农村推广应用地源热泵技术的可能性和需要的相应政策和技术措施。,七、地源热泵技术与新农村建设,地埋管地源热泵系统在中国的大规模推广应用受到三个因素的制约，即初投资较高、地埋管需占用土地以及系统全年冷热负荷平衡的问题。热泵供热系统采用热泵为热源，本身已经具备了供冷的功能，因此它们都可以是满足建筑供热和供冷两种需求的空调系统。与我国北方大多数建筑单一的供热系统相比，造价当然要高许多。与传统的锅炉供热加电制冷的空调系统相比，地埋管地源热泵系统的造价也有较大的增加。这是由于需要在地下埋管构成地热换热器，根据地质条件的不同这一部分的造价可以达到整个建筑空调系统造价的二分之一到三分之一。特别是在硬岩地层中钻孔，需要有专门的设备，费用也比较高。当然，由于地源热泵,七、地源热泵技术与新农村建设,系统节能高效的特点，供热和空调的运行费用会有明显的降低。与传统的供热空调系统相比，地埋管地源热泵系统所增加的初投资可以在3-7年内收回。具备供热和供冷两重功能但初投资偏高，这就决定了在我国地埋管地源热泵技术现在还主要应用于公共建筑和高端的住宅上。在这个意义上说，系统造价高在相当一段时间内会是在我国农村应用地埋管地源热泵技术的主要障碍。但是，这个障碍只是暂时的。随着广大农村地区经济的发展和人们生活水平的提高，特别是当更多的人感受到地源热泵系统在其整个生命周期内的经济性时，其初投资高的障碍将被打破。,七、地源热泵技术与新农村建设,采用地埋管地源热泵系统的第二个制约因素是设置地热换热器需要一定面积的土地。地热换热器通常埋设在地面1.5米以下，因此埋设了地热换热器的土地仍可以用作绿地、停车场甚至是小区的道路等。但在建筑容积率大的城镇地区以及旧建筑改造的项目中，缺少可用于埋管的土地的因素往往成为制约地埋管地源热泵技术应用的主要瓶颈。在建筑密度大的城市中，热电联产的集中供热方式也是经济合理的节能技术。鉴于我国地少人多的国情，集中供热仍将是我国北方城市中的主流供热方式。在农村地区的情况则大不相同。农村人口的居住相对分散，城镇的规模也较小，从技术经济的角度看，,七、地源热泵技术与新农村建设,发展热电联产和集中供热技术受到限制。同时，由于农村地区的建筑容积率小，基本不存在缺少土地埋设地热换热器的问题。这就为应用地埋管地源热泵技术创造了极佳的条件。这也是为什么在德国、瑞士和奥地利等一些欧洲国家中广泛采用地源热泵系统采暖的原因。美国的地埋管地源热泵系统主要也是应用在农村地区。从这个意义上说，在我国农村地区推广应用地源热泵供热技术的前景将是更好于城市，我们应该积极为此创造条件。采用地埋管地源热泵系统的第三个制约因素是必须考虑地热换热器中全年吸热和放热的平衡。地源热泵系统把埋设有地埋管的地热换热器作为一个蓄热体，在系统中起到热源或冷源的作用。冬季从中吸,七、地源热泵技术与新农村建设,收热量经热泵提升温度后给建筑供热，夏季则把热泵排出的热量释放到地热换热器中。在很多情况下地热换热器全年的冷热负荷是不平衡的。例如在北方建筑物冬季的供热负荷和时间远大于夏季的