供热制冷最佳方案：浅层地热能

解决环境污染和能源危机问题是当今全人类的共同课题。在中国能源消耗中，建筑耗能的比例相当高，中国传统的空调系统，北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题，南方以自来水或环境空气为冷源的制冷机组解决夏季制冷问题。根据近年的统计，我国采暖和空调的能耗占建筑总能耗的55％，建筑能耗是相同气候条件发达国家的2-3倍。建设部提出，我国新建建筑全面执行节能标准，建筑能耗减少50%。近年来，空调负荷增长迅速，炎夏季节多数电网高峰负荷约有1／3用于空调制冷，使许多地区用电高度紧张，拉闸限电频繁。目前，中国房间空调器和单元式空调机的产量已达世界第一，中国建筑业发展迅速，每年城市新增8-9亿平方米的住宅建筑和公共建筑，随着经济发展和人民生活水平提高，建筑耗能逐年大幅度上升。如2004年广西的建筑能耗已经超过全社会总能耗的20%，夏季空调高峰负荷已相当于在建的龙滩水电站540万千瓦的满负荷出力。如果不加控制，广西2010年的建筑能耗将比2004增加1倍，空调高峰负荷将近2个龙滩电站的满负荷出力，需要增加电力建设投资数百亿元。而目前美国每年安装约4万套地源热泵系统，这个规模意味着每年可以节约8.79×1011瓦的能量，相当于162个龙滩水电站。 1.夏热冬暖地区对供热制冷需求的特点 1.1生活热水 夏热冬暖地区地处亚热带，气候潮湿、冬季气温变化大（有时10℃以下数天后又突然转暖为20℃左右）、夏季炎热，因此，热水洗澡天数占全年80%以上。长期以来，各种热水锅炉和家庭热水器为南方人解决生活热水问题，既有其便利之处，又有各方面不足和局限。燃煤锅炉成本低，但污染严重，一些城市已下文禁止使用燃煤锅炉要求改用燃油锅炉，但随着燃油价格的不断上涨，很多宾馆难以承受其运行成本；一些小型宾馆采用燃气热水器，但其安全性令人担忧，出现煤气中毒造成人员伤亡的事故时有发生；采用太阳能+电热辅助的形式，许多单位上了系统但在冬季却停止了使用，问题的焦点是，夏季气温高时热水用量少，此时太阳能提供的热水充足有余，到了深秋、冬季、早春季节气候寒凉，太阳光照弱，热水温度不够，特别是每年的1、2、3月气候寒冷潮湿，阴雨连绵，而此时是需要热水量最多的时期，太阳能几乎不起作用，却只能以电加热为主，但其耗电很大，经济上让大家难以承受。 1.2夏季空调制冷 夏热冬暖地区尤其是两广地区夏季炎热，制冷空调已成为城市家庭和办公的基本设施，但随着空调的普及，温室气体的排量越来越大，使得城市的环境温度升高，一方面，室外更加酷热高温，空气质量下降。另一方面，环境温度升高使得空气源热泵的能效下降，能耗更大，造成恶性循环。减排温室气体、提高制冷能效比是当前节能环保的迫切要求。 1.3冬季采暖 16摄氏度是人体对寒冷忍受程序的一个界限，低于这一界限，人就感觉舒适性差。进入冬季以后，南方绝大多数地方的气温都会降至16℃以下，尤其南方冬季的寒冷，是一种湿冷，使人感到寒冷刺骨。随着人们生活水平的提高，南方冬季采暖需求越来越旺，近年来电取暖器在南方呈畅销势头。但电取暖器和空气源空调取暖能耗都较高，而且舒适性差。但南方取暖负荷相对北方要小得多，冬季供暖时间也较短。因此，南方地区采用地源热泵技术供暖其成本及实现条件要求都较低，是较佳的能源利用方式。 1.4农业温控需求 随着农业科学种养殖技术的不断普及和提高，高附加值的养殖业、种植业发展越来越快，如温控农业大棚、牧禽鱼养殖等，这些农业技术，迫切需要能源消耗成本低的温控系统。 因此，寻求能实现制冷、采暖和供生活热水的稳定的节能环保系统，是南方城市与农村发展的迫切需要。 浅层地热能、太阳能属于低品位能源，按照分级用能原则，最适合满足生活用能的需要。地源热泵技术是既开发利用了可再生的新能源——浅层地热源，又显著节能的不可多得的新技术，具有开源和节能的双重效果。被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。因此，利用浅层地热能（或与太阳能耦合）解决南方建筑制冷采暖空调、热水供应、温控农业，对替代常规商品能源，改善能源结构，保障能源安全，建设资源节约型、环境友好型社会以及实现可持续发展具有重要战略意义。 2.地源热泵的特点及优势 （1）、可再生能源利用形式利用储存于地表浅层的低温热源和太阳能，它不受地域、资源、季节、气候、日夜时段等限制，真正是量大面广、稳定可靠而且清洁无污染的一种可再生能源。符合可持续发展的战略要求。 （2）、高效节能制热系数高达3～4.5，而锅炉仅为0.7～0.9，可比锅炉节省70%以上的能源和30%～50%运行费用；制冷时要比普通空调节能15%～20%。 （3）、美观传统空调系统的换热器置于暴露的空气中，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，保持建筑物外观的完美。 （4）、保护环境设备的运行不需锅炉，没有燃油、燃煤污染。土壤源地源热泵只从地下取热或散热，不取地下水，没有地下水位下降、地面沉降等问题，是真正的生态合理利用可再生能源的方式。 （5）、多功能、系统控制和管理方便—套系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。 （6）、寿命长、效益显著热泵寿命一般15年左右，而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料，埋地寿命至少50年。