前言步入21世紀，人們對生活品質(zhì)要求不斷提高，住宅面積不斷擴大，家用空調器也向著(zhù)大功率、舒適、節能、甚至美觀(guān)豪華的趨勢發(fā)展，普通房間空調器已經(jīng)不能更充分、更完全地滿(mǎn)足市場(chǎng)需要了。帶有新風(fēng)系統的戶(hù)式中央空調正在代替普通的房間空調器，該項技術(shù)技術(shù)方面已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，因此具有相當可觀(guān)的潛力和應用前景，并將成為21世紀我國空調產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢.

　　然而，隨著(zhù)空調設備使用的日益廣泛，一直困擾人們的能源問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題顯得更為突出。比如在上海，日常生活中，空調用電量占到總用電量的40％，特別在大型商業(yè)和辦公用建筑中占到總用電量的1/3以上[5].今年夏天，因電力嚴重不足而造成外灘的照明工程一度中斷，這與夏季炎熱人們長(cháng)時(shí)間運行空調不無(wú)關(guān)系。能源形勢已經(jīng)很?chē)谰�了�?/p>

　　因此，如何實(shí)現空調系統的更好得節能環(huán)保成了當前暖通行業(yè)工作者最關(guān)心的課題。結合國內外空調設備及空調能源的研究狀況，筆者認為地源熱泵技術(shù)為空調的節能與環(huán)保提供了一個(gè)新的發(fā)展方向；隨著(zhù)人民生活水平日益提高而出現的新概念空調――戶(hù)式中央空調，如果應用地源熱泵作為其冷熱源，作者認為有著(zhù)很好的應用前景，下面給予簡(jiǎn)單介紹。

　　1背景

　　1.1戶(hù)式中央空調的發(fā)展狀況

　　所謂戶(hù)式中央空調，又稱(chēng)小型中央空調，每家一臺主機，通過(guò)管線(xiàn)或風(fēng)道，主要以電能、少部分以燃氣作為能源，實(shí)現夏天制冷，冬天供暖。

　　在國外發(fā)達國家，由于經(jīng)濟條件較好，住房面積大，戶(hù)式中央空調早已成為一種家庭消費必需產(chǎn)品。在美國、歐洲、日本等國的家庭中，有85％以上的家庭在選購空調產(chǎn)品時(shí)，會(huì )選擇戶(hù)式中央空調.

　　近年來(lái)，國內面積超過(guò)100平方米以上的住宅、復式住宅的不斷增加，商品房開(kāi)始有越來(lái)越大的趨勢。介于大型中央空調系統與家用空調之間的空白點(diǎn)便顯露出來(lái)，于是戶(hù)式中央空調市場(chǎng)開(kāi)始在中國啟動(dòng)。作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，這幾年戶(hù)式中央空調市場(chǎng)在國外的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，而在國內卻還只是剛剛起步，市場(chǎng)對這種空調好處還處于一個(gè)逐漸認識的過(guò)程。戶(hù)式中央空調行業(yè)占有率美國已經(jīng)超過(guò)70%，在日本超過(guò)50%，而在中國的占有率僅占空調器行業(yè)的5%左右。當然，在經(jīng)濟較為發(fā)達的大型城市如北京、上海等地，已經(jīng)有相當一部分消費者接受了戶(hù)式中央空調這一概念。

　　1.2地源熱泵的應用原理及發(fā)展狀況

　　地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源（也稱(chēng)地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。

　　地源熱泵系統工作原理如圖1所示，“熱泵”二字說(shuō)明它是熱泵的一種，具有熱泵的共同特點(diǎn)，其工作過(guò)程具體如下，夏季制冷時(shí)，大地作為排熱場(chǎng)所，把室內熱量以及壓縮機耗能通過(guò)埋地盤(pán)管排入大地中，再通過(guò)土壤的導熱和土壤中水分的遷移把熱量擴散出去。冬季供熱時(shí)，大地作為熱泵機組的低溫熱源，通過(guò)埋地盤(pán)管獲取土壤中熱量為室內供熱。兩個(gè)換熱器都即可作冷凝器又可作蒸發(fā)器，只因季節不同而功能不同。在地源熱泵系統中，由于冬季從大地中取出的熱量可在夏季得到補償，因而可使大地的熱量基本維持平衡.

　　有許多地源熱泵系統正在全世界廣泛使用，特別是在美國、瑞士和北歐。裝機數量約為：美國300000臺，瑞士20000臺，北歐30000臺。在瑞士和北歐，地源熱泵系統大部分用于單個(gè)家庭住房；而在美國許多熱泵系統應用于大型建筑.國內許多科研院所也已經(jīng)開(kāi)展了不同程度的研究，地源熱泵的技術(shù)已經(jīng)距離實(shí)用化非常近，并且采用深井水為熱源的地源熱泵技術(shù)已經(jīng)在應用.

　　地源熱泵作為一種非常重要的可再生能源，具有節能和環(huán)保的雙重效益，國際上已經(jīng)將地下蓄熱技術(shù)和高效熱泵同時(shí)列入21世紀最有發(fā)展前途的新技術(shù).

　　2地源熱泵應用于戶(hù)式中央空調的可行性分析

　　2.1地源熱泵應用于戶(hù)式中央空調的技術(shù)性分析

　　與其他能源利用技術(shù)相比地源熱泵具有一下優(yōu)勢：

　　1.屬再生能源利用技術(shù)

　　地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)能量，比人類(lèi)每年利用能量的500倍還多[11].

　　2.屬經(jīng)濟有效的節能技術(shù)

　　地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環(huán)境空氣高，夏季比環(huán)境空氣低，這種溫度特性使之比傳統空調系統運行效率要高40%，節能和節省運行費用40%左右。

　　3.環(huán)境效益顯著(zhù)。地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少40%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，如果結合其它節能措施，節能減排會(huì )更明顯.

　　4.一機多用，應用范圍廣

　　地源熱泵系統可供暖、空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統可以替換原來(lái)的鍋爐加空調的兩套裝置或系統。

　　5.節省空間

　　可以埋在地下，不必大面積開(kāi)挖，不占用地面的空間，上面可以種上花草。對于目前新興的花園式別墅，花園式小區樓宇及花園式建筑有非常好的實(shí)用性，并且由于其地面機房所需面積很小，故其對建筑面積節省的特點(diǎn)對當前建筑寶貴的面積來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一大福音。

　　2.2地源熱泵應用于戶(hù)式中央空調的經(jīng)濟性分析

　　1.與鍋爐（電、燃料）供熱系統相比，鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70～90%的燃料內能為熱量，供用戶(hù)使用，地源熱泵要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節省二分之一以上的能量。

　　2.地源熱泵的熱源溫度全年較為穩定，一般為10～25℃，其制冷、制熱系數可達3.5～4.4，與傳統的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中央空調的50～60%.

　　運行費用分析：

　　以北京市的物價(jià)水平-天然氣價(jià)1.90元/m3、電0.44元/kWh來(lái)比較[14].如果利用天然氣來(lái)采暖，天然氣熱值為33500kJ/m3，利用熱效率90%計，則燃燒1m3可以獲得熱量為：Q=33500×0.9=30150kJ.

　　如果使用地熱熱泵，取COP=3.5，則獲得同樣的熱量需要耗電量為：

　　W=Q/COP=30150/35=8614.3（kJ）=2.4（kWh）

　　費用比較可知：

　　熱泵供暖電費=0.44（元/Kwh）×W=0.44×2.4=1.056（元）

　　而1m3的天然氣費用=1.90（元）

　　因此，用地熱熱泵供暖（熱）可減少運行費用：

　　y=（1.9-1.056）/1.9=44.4%

　　2.3工程實(shí)例投資及經(jīng)濟性對比分析：

　　現在再來(lái)通過(guò)實(shí)例來(lái)比較以地源熱泵為冷熱源與常規冷熱源的戶(hù)式中央空調的經(jīng)濟性比較[15]：

　　實(shí)例1

　　項目名稱(chēng)：上海市鐵路局員工宿舍樓地源熱泵空調系統項目

　　項目地址：上海市長(cháng)寧區

　　執行單位：北京計科地源熱泵科技有限公司

　　建筑類(lèi)型：宿舍樓

　　建筑結構：磚混結構

　　建筑占地：280平方米

　　建筑面積：679平方米

　　空調面積：420平方米

　　實(shí)例2

　　項目名稱(chēng)：北京市順義區月亮灣別墅地源熱泵空調系統項目

　　項目地址：北京市順義區月亮灣別墅區

　　執行單位：北京計科地源熱泵科技有限公司

　　建筑類(lèi)型：別墅住宅（獨棟）

　　建筑結構：磚混結構

　　建筑占地：90平方米

　　建筑面積：240平方米

　　空調面積：190平方米

　　通過(guò)上述分析可以看出，將地源熱泵應用于戶(hù)式中央空調中，有以下一些特點(diǎn)：

　�。�1）從經(jīng)濟性方面考慮，設備的初投資較大，但是，地源熱泵在夏季可以做空調冷源，冬季可以做供熱的熱源，因此兼用制冷的熱泵系統與純采暖相比的年運行費要明顯降低。而且，地源熱泵系統能耗少，機組性能系數高，節能效果明顯。

　�。�2）從環(huán)保的角度考慮，地源熱泵有不對使用地產(chǎn)生大氣污染、噪聲污染、熱污染等優(yōu)點(diǎn)，并且埋地換熱器可布置在別墅區的花園、草坪或是建筑物周?chē)�的地下，而不占地上建筑面積，對環(huán)境保護有利，是一種“綠色空調”，符合可持續發(fā)展的要求。

　�。�3）從工程技術(shù)方面考慮，對于別墅區，建筑物周?chē)�空間較大，鋪設埋管較容易，所以較適合使用地源熱泵系統。

　�。�4）從操作運行角度來(lái)考慮，地源熱泵系統操作要比普通制冷機組簡(jiǎn)單方便。

　　盡管地源熱泵的應用還存在諸如其區域性較強；初投資較高；缺少針對土壤熱特物性參數的研究成果；缺少最佳匹配參數；缺少動(dòng)態(tài)特性研究等方面的不足，但是隨著(zhù)科技的進(jìn)步和工程技術(shù)人員的不懈努力這些問(wèn)題都將得到很好的解決。

　　3前景展望在我國夏熱冬冷地區及寒冷地區利用地源熱泵可實(shí)現夏冬兩季冷暖聯(lián)供，其中最有利的地區是夏熱冬冷地區。這個(gè)地區年平均溫度高，一般居住建筑均無(wú)集中供熱系統供暖，而其氣候特點(diǎn)是夏季炎熱，濕度大；冬季陰冷潮濕，屬我國居住熱環(huán)境質(zhì)量最差的地區之一。該地區夏季供冷冬季供暖天數相當，同一地區地源熱泵系統進(jìn)行空調可以充分發(fā)揮地下蓄能系統的作用。如果在這些地區大力發(fā)展地源熱泵空調系統技術(shù)，必將大大改善當地人民的居住熱環(huán)境，為國家節約大量的建筑能耗。

　　如果按空調的制冷或制熱面積來(lái)計算空調的價(jià)格，戶(hù)式中央空調的價(jià)格應遠比中央空調的價(jià)格便宜，但和普通空調比起來(lái)又略高一些，不過(guò)其價(jià)格又在人們的承受能力之內，而且戶(hù)式中央空調的性能不遜于中央空調，豪華舒適性也優(yōu)于普通家用空調，室外機只有一臺，可以選擇安裝在住房樓頂或者其它隱蔽性的地方，絲毫不影響樓房的外觀(guān)。

　　總之，將地源熱泵技術(shù)應用于戶(hù)式中央空調的技術(shù)可以滿(mǎn)足于新世紀空調的發(fā)展需要，并且具有很強的可行性，是一種需要大力發(fā)展的新型能源利用技術(shù)。隨著(zhù)地源熱泵應用于戶(hù)式中央空調技術(shù)研究的進(jìn)展，必然會(huì )對我國能源的科學(xué)利用起到良好的促進(jìn)作用。