3.技术内容

按热源种类不同可分为：空气源热泵，水源热泵，地源热泵等。

（1）空气源热泵

空气源热泵在运行中，蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气通过黏结在贮水箱外表面的特制环形管时，冷凝器冷凝成液体，将热量传递给空气源热泵贮水箱中的水。

空气源热泵传热工质是一种特殊物质，常压下其沸点为零下40℃，凝固点为零下100℃以下，该物质冷的时候是液体，但很容易被蒸发成气体，反之亦然。在实际运行中，空气源热泵中传热工质的蒸发极限温度为零下20℃左右。

（2）水源热泵

地球表面浅层水源（一般在1000m以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，其水源温度一般较为稳定。水源热泵技术即利用水源温度相对稳定的特性，通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将90%～98%的电能或70%～90%的燃料能转化为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50%～60%。因此，近十几年来，水源热泵空调系统在北美及中、北欧等国家取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋活跃，使该项技术得到了相当广泛的应用，成为一种有效的供热和供冷空调技术。

（3）地源热泵

地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到4kWh以上的热量或冷量。

4.案例分析

——地源热泵在高速公路服务站区的应用

（1）技术应用单位

河北省高速公路衡大筹建处

（2）技术应用情况

为避免能源浪费，筹建处出台节能操作规定：在空调系统运行前，操作人员应根据环境温度及室内温度（规定：夏季不低于26℃、冬季不高于20℃）需求，设置机组加卸载控制温度，确保机组大部分时段运行在75%负载以上，保证系统节能；在空调系统运行过程中经常观察对比用户端室内温度，结合环境温度调节加卸载控制温度，在保证供暖、制冷效果前提下实现节能；应经常提醒用户减少空调期间开窗通风时间、频率，利于系统节能。

（3）效益分析

全线站点冬季运行2个月（室温均处于18～21℃间）耗能情况见表1。

表1沿线各站点电耗统计表

在64341m2范围内共使用67天，系统电耗596630kWh，最冷月平均电耗0.17kWh/m2·日，推断采暖季最大电耗20.28kWh/m2·季（采暖120天），折合标煤8.19kg/m2·季。

本指标已达到河北省《居住建筑节能设计标准》（DB13（J）63-2007）耗煤量指标的要求及河北省《公共建筑节能设计标准》（DB13（J）81-2009）规定的要求。

与相似气候类型高速公路沿线房建设施采用燃煤锅炉供暖对比本段高速房建采暖季节能减排量：节约标煤1069tce/年，减少粉尘135t、煤渣656t、二氧化碳2665t、二氧化硫约10t、氮氧化物约8t。

按功能、使用条件相近原则选用分体空调+锅炉供暖方式与地源热泵对比。

分体空调+锅炉供暖：初投资0.206万元/kW、运行成本0.207元/kWh；

地源热泵：初投资0.212万元/kW、运行成本0.134元/kWh。

二者对比，本项目共辐射64341m2的建筑，按正常供暖制冷计算：分体空调＋锅炉供热系统，冷热源投资为916.5万元，年运行费用为426.5万元。地源热泵系统冷热源投资为1350万元，年运行费用为273.7万元。地源热泵初投资增加433.5万元，年运行费用节约153万元，三年即可收回其初投资增加的费用。

——土壤源和海水源热泵空调技术在港口建筑中的应用

（1）技术应用单位

天津港集团有限公司

（2）技术应用情况

地源热泵（土壤源、海水源等）空调系统可以实现供暖、制冷，主机寿命一般在20年左右。根据天津港实际工程测算采用土壤源热泵系统，初期投资约为400元/m2；采用海水源热泵系统，初期投资约为300元/m2，与采用分体式空调加燃油锅炉的方式相比初投资略高。但其运行费用低30%~60%，静态投资回收期为3~10年。

土壤源和海水源热泵空调系统的提供热量中，70%的热量来源于土壤或海水，30%的能量来自电力。与锅炉供热系统相比，锅炉只能将90%以上的电能或70%~90%的燃料能转换为热量供用户使用，因此它比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。由于土壤和海水的温度全年较为稳定，其制冷、制热时的性能系数可达3.5~4.7，与传统的空气源热泵（家用窗式和分体式空调、中央式风冷热泵）相比，要高出40%以上，其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%。对于大型建筑，在过渡季节可以同时实现外区的供热和内区制冷，可以将内区的热量转移到外区，更为节能。

（3）效益分析

天津港通过利用土壤能、海水能，在30000m2建筑上采用海水源和土壤源热泵系统，5年累计节能量达2.7万tce，平均年节能量5400tce，减少CO2排放13462t。

地源热泵（土壤源、海水源等）空调系统的维护成本非常低，无需专人看守节省了占地空间和人工成本。以天津港30000m2已采用土壤源和海水源热泵系统的建筑为例，若建设燃油锅炉房，每个锅炉房人工费需要10万元，仅此一项每年就将至少节省120万元。

5.推广建议

建议应用企业根据当地条件，科学选择合适的热泵技术技术。应用时建议加强项目运行管理，认真做好勘察、设计、施工等阶段工作；完善项目监测手段，不断积累经验，改善运行方案。