太阳能地源热泵双热源冷热联供系统在建筑节能中的技术推广与应用研究

1.太阳能利用发展规律与发展态势

世界各国，特别是欧美等发达国家纷纷制定规划推进太阳能利用。较为著名的有欧盟的20％规划，到2020年可再生能源要占到总能耗的20％，其中太阳能热发电将达15GW，发电量43TWh，2010至2020年的年增长率为31.1％。太阳能热利用12Mtoe，2010至2020年的年增长率23.1％。美国能源部于2008年4月制定了新的五年计划（2008－2012），代表了联邦在太阳能利用方面的研究、开发、示范和推进的最新努力。

太阳能光热利用是以热能转换为主的太阳能转化和利用过程，主要涉及太阳能中低温热利用，如太阳能热利用与建筑一体化、太阳能空调制冷、太阳能海水淡化等。太阳能常规利用是应用过程最经济、最直接，应用范围最广，应用量最大的太阳能利用方式。欧洲的2020路线图中强调了太阳能采暖、太阳能辅助制冷、工业过程太阳能热利用、太阳能海水淡化的广阔应用前景。太阳能热发电也是太阳能光热利用的一种形式，但是主要涉及太阳能中高温热利用。

（1）太阳能常规热利用

利用太阳能集热器对水、空气或其它流体加热是目前应用最广泛、相对最成熟的太阳能利用技术。空气集热器直接以空气作为加热介质，比较适合空间采暖，在被动式太阳房中空气集热器已经获得一定应用。近年来随着太阳能空调的研究深入，空气集热器加热空气直接用于除湿循环和除湿空调中除湿剂的再生已经获得重视。但是目前市场上占主导地位的是以水为介质的太阳能集热器，此类集热器在大面积、高温位太阳能加热系统中存在气液相变造成汽阻、管道阻力分配不均匀等问题。此外，提高经济性和研究适合的蓄能转换问题也是实现规模工业化应用太阳能的关键。约旦、马来西亚等地区利用当地丰富的太阳能资源和特殊的蜂窝透明材料对输道进行加热以减少稠油的粘性，我国等地区推广应用的太阳灶等具有鲜明的特色。常规集热器的低成本化、模块化、高效化是重要研究方向。

常规太阳能集热还在农业种植、农产品干燥与处理、畜牧鱼养殖，工业过程处理等场合有广泛的应用潜力。

（2）太阳能热利用与建筑一体化

各类建筑是利用太阳能资源的良好载体，如生活热水供应、采暖空调、自然通风、采光照明以及部分电力供应等，太阳能利用与建筑一体化技术在我国受到高度重视并取得长足发展。在传统被动式太阳房热性能分析基础之上，从建筑物复合能量利用系统角度开展基于提高太阳能利用分数与充分利用建筑物结构为目的的太阳能采暖、热水供应、采光、通风、空调以及发电等系统分析，是建筑节能和绿色建筑技术中重要方面。太阳能能量蓄存、储能材料及装置，太阳能储放能规律的研究等也是太阳能利用与建筑节能结合的重要发展方向。

图1示意了太阳能在建筑中的应用途径。通过合理设计、充分利用建筑物维护结构和选择适合的能源转换形式，可实现利用太阳能进行采暖、采光、热水供应、空调制冷、强化自然通风、部分电力供应以及水质净化等等功能，组成太阳能复合能量系统，极大地降低建筑使用能耗。

图1 太阳能利用与建筑一体化

（3）太阳能空调制冷

我国从20 世纪70 年代开始对太阳能制冷技术进行研究，主要有氨－水吸收式制冷和溴化锂吸收式制冷，此外还有活性炭－甲醇工质对固体吸附式制冷系统等，太阳能低温干燥储粮技术、太阳能住宅用空调制冷/供热系统研究也有涉足。太阳能制冷的一个方向是开发研究中温聚焦式太阳能集热器，和现有制冷机组进行有机组合；另一个重要方向是研究与现有普通太阳能集热技术结合的低温热源驱动空调制冷方法，特别是以太阳能为主，构成具有经济性的多能源复合能量系统。得益于我国在太阳能集热器领域的制造优势和在热驱动制冷领域的技术优势，太阳能空调制冷工作某些方面走在了世界的前列，但是对合适的复合能量利用系统构建、太阳能能量传递过程的传热传质强化。

图2 太阳能复合空调系统

图2示意了太阳能与燃气结合的太阳能空调制冷系统。太阳能空调制冷最大特点是与季节的匹配性好，夏季太阳越好，天气越热，太阳能空调系统制冷量也越大。太阳能制冷技术包括主动制冷和被动制冷两种方式。主动式太阳能制冷通过太阳能来驱动能量转换装置实现制冷，包括太阳能光伏系统驱动的蒸汽压缩制冷，太阳能吸收式制冷，太阳能蒸汽喷射式制冷，太阳能固体吸附式制冷，太阳能干燥冷却系统等等。被动式制冷不需要能量转换装置，利用自然方式实现制冷，包括夜间自然通风，屋顶池式蒸发冷却以及辐射冷却等。目前主要发展主动式太阳能制冷。

2.太阳能利用研究主要方向

太阳能转换利用研究内容主要是：针对太阳能规模化利用面临解决的太阳能能量转换各个环节、不断出现的新设备、新循环、新工艺、新材料等方面的基础科学问题进行研究，结合应用技术的开发，不断提高太阳能转换利用效率；中期应该进一步丰富和发展太阳能转换利用研究体系，特别是将热力学、热经济学和强化传热学的思想深入贯穿到太阳能转化利用现象的分析中，解决太阳辐射—热能、太阳辐射—电能和太阳辐射－制冷等转换中涉及的光伏效应热力学、能量转换蓄存和传递等过程的强化问题，为实现能源结构多元化，提高太阳能利用程度和水平发挥积极作用。太阳能转换利用中的基础前沿包括：

（1）太阳能光热利用

太阳能光热转换规模化利用过程中出现的新问题，新现象等，实现太阳光能的高效收集、传递与利用，例如需要研究太阳能光谱频率的分频分质利用。特别是真空管和平板集热器件的设计优化、空气集热器的热分析和性能提升，中高温集热器件的热效率与集热温度特性，以及太阳能集热器件阵列化和规模化带来的流体热输配优化问题。在此基础上研究多种形式的太阳能空调制冷系统与集热器件的匹配特性以及太阳能空调系统的运行优化与动态特性，研究太阳能海水淡化系统中的传递过程强化，研究太阳能热利用与建筑节能的耦合特性，研究太阳能热贮存问题，进而实现太阳能热利用的热经济性，为产业大规模应用提供指导依据。

（2）太阳能热发电系统特性及其运行优化

太阳能热发电领域重点解决高温太阳能集热器与热机的匹配耦合问题、可靠性问题和热机循环工质，高温蓄能材料合成、稳定性与传热传质特性，不同气候条件下系统性能优化、动态特性研究等；太阳能“光—热—功”转换过程传递、转化及系统运行规律，基于系统运行特征的聚光材料、吸热材料与工质、蓄热材料及发电工质等材料设计与制备。

3.国内太阳能热水器市场调研

（1）太阳能热水器生产技术分析

太阳能热水器，作为环保行业中节能度和纯洁度相对较高的行业，在我国经过20年的应用发展，真正成为我国阳光经济产业的支柱行业。据统计，2001年全国太阳能热水器行业现有3500多家企业，年产量在800万平方米以上，年产值超过100亿元，从业人员达10多万人。目前在市场上占主导地位的太阳能热水器主要有平板型和真空管型两种。平板型太阳能热水器国内市场份额约65％；真空管热水器分全玻璃和热管式两种，国内市场份额约35％。目前太阳能热水器主要用于家庭，其次是厂矿、机关、公共场所等。

表1 太阳能热水器技术种类

表2 中国各类太阳能热水器的性能与价格

（2）我国太阳能热水器市场规模

截至2005年，我国太阳能热水器总保有量达到7500万平方米，相当于电力装机3000万千瓦，累计节煤1.75亿吨。仅2005年我国太阳能热水器销售量就达1500万平方米。

表3 1998－2007年我国太阳能热水器总产量与保有量情况

截至2006年，我国太阳能热水器运行保有量达9000万平方米，占到世界太阳能热水器应用面积的60％左右；年生产能力超过2000万平方米。使用量和年产量均占世界总量的一半以上。目前我国太阳能热水器自有技术占95％以上，城市太阳能热水器普及率达到25％。在投入产出方面，综合成本不到国外平均水平的一半。在太阳能利用标准体系建设方面，2006年年底颁布实施了20项标准，其中国家标准16项、行业标准4项，已建成北京和武汉两个国家级太阳能热水器产品检测中心。

2006中国建筑科学研究院副总工程师徐伟在《推动可再生资源在建筑中的应用》的讲话中指出，我国初步设想，2020年可再生能源在消费中的比重能够达到15％，其中太阳能热水器达到3亿平方米。图3示意了1998-2007年太阳能热水器销售量情况。

图3 1998-2007年太阳能热水器销售趋势

（3）太阳能热水器生产企业分析

目前，中国太阳能热水器骨干企业中有近20家综合实力占优，其中北京四家、山东四家、江苏六家、浙江两家、广东两家、安徽一家，全部位于东部沿海发达地区。

表4 我国太阳能热水器骨干生产企业地域分布情况

4.太阳能采暖利用情况

（1）处于试点阶段，投入成本过大，试点为主要推导

太阳能供热采暖作为太阳能利用的一个重要方面，在我国目前的发展处于起步阶段。目前仍处于工程试点状态，面临投资大、回报慢的问题，解决这个问题只有在继续加大试点，普遍推广的基础上，才能更好地制定鼓励。

目前在北京的几个太阳能供热采暖项目，均属于投资建设的试点项目，如：平谷区的新农村建设项目。北京市太阳能研究所朱敦智博士算了这样一笔账：在农村的一户200平方米的普通人家，如果安装太阳能采暖及辅助设施，需投入4～5万元，如果没有部门的任何补助，将远远高于比起使用锅炉或烧煤节约下来使用的费用。因此，对于现阶段投资回收周期非常长的太阳能供热采暖来说，仍然是以试点为主要推导。

（2）自然条件存在局限性

目前我国所在的自然条件也不利于太阳能采暖在城市中全面推广。太阳能利用度最高的时候是每年3月到7月，除了如太阳能四季辐射都很强的区域，在北方地区利用太阳能冬季采暖除了需要配备辅助采暖设备以外，还必须安装相当大面积的太阳能集热器才能达到功效。

太阳能本身产生的热能比较小，在安装辅助能源的情况下，目前5～7平方米的建筑面积，需要用到1平方米的集热器，也就是意味着100平方米的房间需要安装20平方米的集热器。而在城市的多层建筑中，为每户安装如此大面积的集热器几乎是不可能实现的。目前在城市中，太阳能采暖主要适用群还是6层以下的低层建筑。因此除了一些采用集中供热采暖的公建项目，如酒店、单位、医院和学校等地方能够推行太阳能采暖，在一般的高层住宅小区很难实现太阳能供热采暖。

（3）投资周期长，期待扶持

由于投资周期太长，许多在国外成功运作太阳能供热采暖的商家对进入中国市场也持谨慎和观望态度。默洛尼集团旗下的ELCO公司是欧洲最具技术实力的太阳能开发应用的企业之一，ELCO事业部欧科系统管理经理王磊指出，目前ELCO在中国只提供太阳能热水器和热水器的辅助供热产品，短时间内并不会考虑再开拓太阳能采暖市场，公司是否会做太阳能采暖项目，主要还是的。

据了解，德国通过许多推广活动来普及太阳能利用，目前德国投入运行的太阳能集热器的集热面积达到了约500万平方米。在德国，如果是小型太阳能系统，投资者能得到补贴或低息贷款；地方性的大型供热太阳能系统装置则由实验及示范项目支持完成；德国还正在讨论制定《可再生供热法》，该法案将把安装太阳能或生物质能系统规定为强制行为。

中国和德国在国情上并不一样，在德国，热水和采暖一直按照一个系统来发展，可以很好地一并推广。而在国内，热水和采暖一直是两个系统：太阳能热水系统已经处于成熟的推广期，国家能够制定比较完善的推广；但作为采暖项目，其在国内的发展历史较短，没有非常细化的标准。因此，现阶段国家主要通过试点项目来推广，当在工程项目上取得足够的运作经验时，掌握更多详细的工程数据，才能为下一步制定太阳能采暖的鼓励提供更详尽的依据。

5.地源热泵技术发展趋势及市场应用情况

经过近50年的发展地源热泵技术在北美和欧洲已非常成熟，是一种被广泛采用的热泵空调系统。针对地源热泵机组、地热换热器，系统设计和安装有一整套标准、规范、计算方法和施工工艺。在美国地源热泵系统占整个空调系统的20%，是美国极力推广的节能环保技术。到1997年底，美国有超过3万台GSHP系统在家庭、学校和商业建筑中应用，每年约提供8000~1000GWh的终端能量，另据地源热泵协会统计，美国有600多所学校安装有GSHP。目前美国地源热泵的销售数量以每年20%的速度递增，2000年全美销售数量达40万台。

在实际工程应用中，北美对地源热泵应用偏重于全年冷热联供，采用闭式水环热泵系统（WLHP）；欧洲国家偏重于冬季供暖，往往采用热泵站方式集中供热供冷。我国气候条件与美国比较相似，所以北美的方式对我国更具借鉴意义。

在我国，地源热泵的研究起始于20世纪80年代，最近5年该项技术成了国内建筑节能及暖通界热门的研究课题，也开始应用于工程实践，与此相关的热泵产品应运而生，掀起了一股地热空调的热潮。在研究领域，过去几年里国内许多大学先后建立了地源热泵实验台，进行了地下埋管换热器与地面热泵设备联合运行的实验。实验研究的重点均放在土壤热泵的地下埋管换热器上，主要研究：单位管长的放热量和吸热量确定；系统的COP和EER确定；换热器合理管间距的确定；土壤热物性参数的确定等。理论研究主要集中在埋地换热器的传热模型与管间距和大地初始温度的研究。在工程应用方面，1996年至2000年间在山东、河南、北京、辽宁、河北、江苏、上海等地建成了地源热泵工程，发展速度很快，地源热泵技术正被越来越多的人们所了解。

地源热泵系统是一种机械式蒸气压缩/制冷循环的运行系统，该系统将热量排入地表层层吸收热量。地源热泵（GSHP）是一个广义的术语使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷即地下耦合热泵系统（ground-coupledhsystems，GCHPs），也叫地下热交换器地统（groundheatexchanger）。包括了地下统（groundwaterheatpumps，GWHPs），泵系统（surface-waterheatpumps，SW源热泵通常还被称为：地热热泵系统（gheatpumps，GHPs），地能系统（eartsystems），地源系统（ground-sourceGS）等。1997年以后，由ASHRAE统一语—地源热泵（ground-sourceheGSHPs）。

将太阳能作为热泵热源的热泵系统称为太阳能热泵系统。可以说太阳能是地球上一切能的主要来源，它是无穷无尽的，无公害的干净能源，也是21世纪以后人类最有希望的能源。我国地域辽阔，年日照时间大于2000h的地区约占全国面积的2/3，处于利用太阳能较有利的区域内。根据全国700个气象台站长期实测积累的数据资料表明，我国各地太阳能辐射总量大约在334.9~837.4kJ/（cm2·a）至80~200kcal/（cm2·a）之间，最大平均值为586.2kJ/（cm2·a）。

太阳辐射热量有季节、昼夜的规律变化，同时还受阴晴云雨等随机因素的强烈影响，故太阳辐射热量具有很大的不稳定性。据资料介绍，在美国45℃纬度的平面上，严冬时最小太阳辐射强度只是夏季最大辐射强度的1/3。又如，我国所谓“天无三日晴”的地区也不少。要利用太阳能，必须要解决太阳能的间歇性和不可靠性问题。

地源热泵、太阳能热泵的系统组成(见图4示意)。地源热泵、太阳能热泵系统通常是由室外冷热源（如土壤、地下水、地表水、太阳集热器）、水环管路和热泵机组以及室内末端输配系统（加压送风系统或地板盘管、风机盘管）组成，有时还要增加辅助锅炉和冷却塔。

图4 地源热泵、太阳能热泵示意图

（1）太阳能热泵系统技术重点

①集热器是太阳能供热、供冷中最重要的组成分，其性能对整个系统的运行成败起着决定性作。为此，常在10~20℃低温下集热，再由热泵装置行升温，太阳能供热系统是一种利用太阳能较好方案。即把10~20℃较低的太阳热能经热泵提升到30~50℃，再供热。

②解决好太阳能利用的间歇性和不可靠性问题。太阳能热泵的系统中，由于太阳能是一个强度多变的低位热源，一般都设太阳能蓄热器，常用的有蓄热水槽、岩石蓄热器等。热泵系统中的蓄热器可以用于储存低温热源的能量，将由集热器获得的低位热量储存起来，蓄热器有的在热泵低温侧（10~20℃）和高温侧（30~50℃）两边都安装，有的只装在低温侧。

若只在高温侧一边设置蓄热槽，热泵热源侧的温度变化大，影响热泵工况的稳定性。日照不足的过渡季可简单地用卵石床蓄热。

③设计太阳能热泵集热系统时，以下两个主要设计参数是必须计算研究的：太阳集热器面积，太阳集热器安装倾角。太阳能集热系统设计原则：i.太阳集热器在冬季使用，必须具有良好的防冻性能，目前各类真空管太阳集热器可基本满足要求，但其它类型的集热器则应配备防冻功能。ii.太阳集热器的安装倾角，应满足使冬季最冷月（1月）集热器表面上接收的入射太阳辐射量最大。iii.确定太阳集热器面积时，应对设计流量下适宜的集热器出水温度进行合理选择，避免确定的集热器面积过大。iv.必须配置可靠的系统控制设施，以在太阳能供热状态和辅助热源供热状态之间做灵活切换，保证系统正常运行。

④在太阳集热器的选型上，要合理确定冬季热泵供热用太阳能集热量和夏季生活热水用集热量以及冬季辅助加热量，以取得投资运行最佳效益。

（2）地源热泵、太阳能热泵的技术经济特点

由于地源热泵系统采取了特殊的换热方式，使它具有普通空调系统不可比拟的优点：1）高效、节能

夏季高温差的散热（制冷的冷凝温度降低）和冬季低温差的取热（热泵的蒸发温度提高），使得地源热泵机组能效比提高。因此在制造同样热量或冷量的时候，只需消耗更少的压缩机功率就可实现，从而达到节能的目的。平均产生3.52kW（1冷吨）的冷量仅需消耗0.88kW的电力，其耗电量仅为普通冷水机组加锅炉系统的30%~60%。

2）环保、无污染

地源热泵系统在冬季供暖时，不需要增加锅炉或辅助加热器，因而无污染。

3）运行费用低

系统的高效率，压缩机的低功耗，带来了电费的大幅减少。

4）维护费用低

简单的系统组成，使得地源热泵系统无需专人看管，也无需经常维护。

5）简单的控制设备

可实现从最简单（起停、供暖、制冷三档）到复杂的可编程智能控制方式，并可进行远程集中控制与诊断。

6）运行灵活，系统可靠性强

每台机组可供冷或供热，个别机组故障不影响整个系统的运行。

7）节省占地空间

没有冷却塔和其它室外设备，不存在空调集中占地的问题，节省了空间和地皮，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象。

8）较长的使用寿命

经国外运行情况验证，机组寿命均在15年以上。

9）易于管理

实现机组计费，分户计量，方便业主对整个系统的管理。

10）应用灵活

灵活性强，可用于新建或扩建工程，并可实现分期投资。

11）可提供生活热水

在机组上添加热回收附件和储水罐后，便可提供40℃以上的生活热水，方便经济。（3）项目投资概算

据测算，如采用地下水式地源热泵，初投资约为300~400元/m2，与采用国产2管冷水机组加锅炉式空调系统的初投资大致相同或略低；如采取土壤地源热泵系统，初投资约为400~500元/m2。

采用地源热泵作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。据国外实际运行数据并结合我国具体情况计算分析，用地源热泵系统供暖时，其运行费用可比传统空调系统降低25%~50%；用于制冷时，其运行费用可比传统空调系统降低15%~30%。

（4）工程项目应用调研

①北京嘉和丽园地源热泵示范工程

建筑类型：高档公寓；总建筑面积：88000m2；

采暖空调面积：70000m2；

热交换量：4572kW（1300冷吨）；

热泵类型：地下水式地源热泵；

系统水量：10.6t/min

由此可以看出：地源热泵系统比传统空调系统总投资减少12.58%，为297.3万元；年度运行费减少43.6%，为116.1万元：占地费减57%，为50万元。地源热泵系统平均初投资约为300元/m2（税后）。

②广东省某地源热泵试验示范工程

建筑类型：办公楼；

建筑面积：47000m2；

热交换量：7033.8kW（2000冷吨）；

①该工程初投资为400；

②若全部采用垂直式土壤地源热泵，初投资约为500元/m2。

③山东东营市胜泰大厦

总建筑面积：4500m2；

冷热负荷：制冷量271kW，冷水供、回水温度7℃/14℃，地下水供、回水温度15℃/20℃；制热量290kW，热水供、回水温度50℃/40℃，地下水供、回水温度15℃/10℃；

热泵类型：地下水地源热泵；

水井技术参数：采用两口水井，两口井的结构、井水泵等设置均相同，同时用作供水井和回灌井，水源水井深100m，井径350mm，井水含砂量20mg/L；

潜水泵：流量32m3/h，扬程91m，功率13kW；

热泵机组：制冷系数4.37，系统制冷系数3.13；制热系数3.49，系统制热系数2.72；

④北京市地质勘察技术院热泵供暖示范工程项目

建筑类型：办公楼和住宅楼；

总建筑面积：30000m2；

热泵机组：名义制冷量360kW，制冷量275kW；

热泵类型：地热水和地下水地源热泵；

水井技术参数：地热井，水温68℃，水量125m3/h，两眼45m浅层第四系水井，水温16℃，单井出水量50m3/h，井间距100m；

潜水泵：流量50m3/h，扬程50m，功率7.5kW；

换热过程：地热水对2.5万平方米住宅建筑进行“一次”供暖，部分地热水经过板式换热器温度降至13℃后作为弃水排放，板式换热器冷侧端的循环水经热泵热能转换后输出52热水对办公楼进行供暖；冷热控制：冬季供暖，供回水温度（52℃/42℃）控制压机启停，平均每小时耗电40Kw，冷水井水源用量18m3/h；夏季制冷，以冷冻水回水温度12℃）控制压缩机启停。

6.地源热泵国内市场应用情况

（1）市场潜力与发展前景

1996年至今在北京、山东、河南、辽宁、河北、江苏、浙江、湖北、上海和等地相继建成了地源热泵工程，应用范围基本覆盖了我国所有省份。仅以北京市为例，2000年利用浅层地能的面积仅为17万平米，2005年初达到500万平米，2005年新增浅层地能的建筑面积达到300万平米，至此，仅北京市浅层地能利用面积达800万平米，全国地源热泵系统的应用面积已经接近3000万平米。其中，地下水地源热泵系统应用面积约占全部市场份额的45％，土壤源地源热泵系统约占35％，地表水地源热泵系统约占20％。目前全国在建地源热泵项目约为500万平米，规划使用地源热泵系统的建筑面积约为700万平米，其中北京、大连、重庆、南京、上海、成都、青岛麦城、呼和浩特新区等地的项目都进入了建设部和财政部拟订共同支持的“十一五”节能与可再生能源科技市级示范项目。

随着近几年房地产市场有了迅速发展，每年新增建筑面积达15亿至20亿平方米。房间取暖约占建筑能耗的65％。在东北等寒冷地区每年需取暖的时间长达4到6个月。这些因素已为热泵提供大好的发展机会。

2006年，我国颁布的再生能源法实施。许多城市也都出台一系列来鼓励采用热泵系统。例如北京为那些选择热泵系统的建筑，根据市政规划委员会测量的面积提供一些经济上的补助。对地表水源热泵系统提供每平方米35元的补助而对燃气热泵和利用再生水的热泵则提供每平方米的50元的补助。大连市已经被选定为海水源热泵的试点城市。该城市约有超过500万平方米的建筑将由海水源热泵提供取暖和制冷。国家将提供70％的资金。东北最大城市沈阳也已制定了推广燃气热泵的具体规划，几乎所有在2007年建成的新建筑采用燃气热泵来取暖。青岛市也开始大量推广海水源热泵。一些地方也出台鼓励蓄冷空调系统的。2006年我国约有

400项大工程采用蓄冷技术。其中主要工程在浙江、北京、江苏、山东、上海等地。

图5 2006年地源热泵示范工程比例自从我国1978年出台改革开放、节能以来，长江流域经济得到迅速发展，生活水平也获得了大幅度的提高。这一地区的气候特点是夏季炎热，冬季不太冷（一月份平均室外温度变化范围为0℃～10℃，年平均室外温度低于或等于5℃的时间为0～90天。七月室外平均温度范围为25℃～30℃，年平均温度高于25℃的天数为40～110天）。根据上述原因，加以国外产品的大量进口，热泵空调系统在我国的应用迅速增长，目前家用空调器总量60％为热泵型在较为寒冷的北京地区，有许多用户也喜欢在集中采暖期前后应用热泵型空调机组来采暖，冬季供应热水，夏季供应冷水的电动风冷机组在集中式空调系统中得到了广泛的应用，今后的应用将更为普及。根据现有资料，对2006年建设部公布的212个可再生能源建筑应用示范项目进行统计，我国目前不同地区地源热泵的使用比例正不断上升。

2006年底，中国地源热泵产品的生产厂家已经超过80家，大部分集中在山东、北京、广东、上海、大连等地区。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》调查结果显示：参与调查的25个企业中，民营企业5个，股份制企业5个，外商独资企业5个，中外合资2个，其他有限责任公司性质企业8个。说明地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式的企业都参与到其开发、应用之中；这些企业的规模从100万至数亿元不等，其中注册资本在l亿元以上的占25％，5000万元～1亿元的占12.5％，3000万元～5000万元的为25％，3000万元以下的有37.5％。可见还是以中、小企业居多，说明地源热泵行业目前正处于起步阶段；从现有工程空调供热(制冷)面积来看，面积在50000m以上的项目约占16％，在10000m～50000m的约占42％，10000m以下的约占42％；从项目投资来看，1000万元以上的项目占17％，500万～1000万元的项目占21％，500万元以下的项目62％，可见中小项目居多，地源热泵发展潜力巨大。

图6 2008年地源热泵企业构成比例

整体来说，地源热泵在我国长江黄河流域、东北、西北、华北等广大对冷热都有需求的地区，具有较高的适用性，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热量需求的地区也有一定的适用性，对于那些由于条件而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷的地区可以说是最佳选择。

截止2007年底，我国以地源热泵相关设备产品制造、工程设计与施工、系统集成与调试管理维护的相关企业已达280多家；从全国范围来看，现有工程数量已经达到5000多个，总面积达8000万平米。项目比较集中的地区有北京、河北、河南、山东、辽宁和天津，80％的

项目集中在我国华北和东北南部地区。我国地源热泵系统自1998年至2007年来年增长曲线如下图所示：

图7 2000～2010年水/地源热泵的市场发展趋势

2009年我国地源热泵的市场容量为17亿元人民币左右，与08年相比，同比增长13％。其中小型机组达到7亿元，占比为58％。而国内主要地源热泵区域的市场容量分布如下表：

图8 2009年水/地源热泵的市场容量

可以看出，以北京为代表的北方城市依然是我国主要地源热泵市场的活跃地带。北京是我国开采浅层地温能较早的城市之一。到目前为止，全市已有500多项目、1300万平方米的建筑利用浅层地温能供暖制冷,这些项目分布在北京市的不同地区，既有适宜于水源热泵的地区，也有适宜于土壤源热泵的地区，其中中石化管理干部学院地源热泵空调系统是国内目前运行的最大地源热泵系统工程，北京友谊医院项目是全国最大的燃煤锅炉改为水源热泵供暖项目。2009年4月28日，从北京市地勘局获悉，国际上首次开展的浅层地温能调查评价工作表明，北京平原区浅层地温能资源潜力折合6.62亿吨标准煤，可供暖面积达9.59亿平方米。根据规划，北京市“十一五”期间利用浅层地温能的建筑面积有望达到3500万平方米，每年将节约3.6万吨标准煤，减少二氧化碳排放84万吨，减少二氧化硫排放1万吨左右，减少烟尘约1.3万吨，减少氮氧化物排放0.39万吨。另外，沈阳一直都是全国地源热泵技术推广试点城市。截至2008年底，沈阳市已完成2900万平方米，预计到2010年底，计划实现地源热泵技术的应用面积为6500万平方米，占全市当期供热面积的32.5％。大约代替三分之一的传统能源。

地源热泵技术引进我国已经有十几年，是一项很成熟的技术，只是最近几年才被国家真正重视。从以下的数据看，我国的地源热泵的市场还是具有广阔的市场。

图10 2009～2012年水/地源热泵的装机容量

从以上数据预测角度所得到的年平均增长率，分别为16.8％和18％。到2013年地源热泵系统的销售额分别达到102亿元和99亿元。地源热泵机组的销售额分别为42.6和39.1亿元。

16.8％-18％的平均年增长速度说明我国地源热泵市场前景很好。即使到2013年地源热泵机组市场份额也仅占当时我国空调市场总销售额的3.3％。如果再加上当时的供暖设备市场，我国地源热泵机组所占的市场份额也就是当时空调和供暖市场销售总额的2％左右，与地源热泵已普及国家超过10％的市场份额相比，仍然很低，这说明2013年以后的发展空间更大。

（2）全国各地财政补助

（3）国家相关文件

（1）2006年9月4日，国家财政部、建设部联合出台的《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》（财建[2006]460号）第四条——专项资金支持的重点领域：

①与建筑一体化的太阳能供应生活热水、供热制冷、光电转换、照明；

②利用土壤源热泵和浅层地下水源热泵技术供热制冷；

③地表水丰富地区利用淡水源热泵技术供热制冷；

④沿海地区利用海水源热泵技术供热制冷；

⑤利用污水源热泵技术供热制冷；

⑥其他经批准的支持领域。

（2）《建设部2003年科技成果推广转化指南项目目录》首推的建筑节能技术——节能型土壤热交换器地源热泵冷（热）水供给技术

（3）《中华人民共和国节约能源法》第四条规定：“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”，而地源热泵所使用的地热能正是属于可再生能源。

（4）建设部《民用建筑节能管理规定》第四条规定：“国家鼓励发展太阳能、地热等可再生能源的应用技术和设备”。

（5）国家经贸委《2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划要点》指出：“积极推广地热采暖和地热发电技术”，“加快地源热泵技术的引进和开发，加速国产化。要大力开拓地热采暖市场，到2005、2010、2015年地热采暖面积分别达到1500万、2250万、3000万平方米。要积极推动地热的综合利用”。

（6）《建设部建筑节能“十五”计划纲要》中明确指出“十五”期间建筑节能工作的重点之一是：“大力推进太阳能、河水、湖水、海水与地下能源及其他可再生能源在建筑中利用的工作。

（7）《建设部建筑节能“十五”计划纲要》中列出的1拟重点开展的科技项目其中的第13项指出：“地源热泵及水源热泵技术系统开发与工程应用”。

（8）国家发展改革委2005年关于《组织实施可再生能源和新能源高技术产业化专项的通知》（发改办高技[2005]509号）中专项的主要内容第（三）项列出：“太阳能供热和地源热泵供热（制冷）。开展新型太阳能热水器和地源热泵系统产业化。包括高可靠性新型真空管集热器、大面积中高温太阳能热水系统、全天候太阳能热水系统、高效地源热泵及其配套系统。