地下水源热泵经济分析论文

【摘要】在我国全面建设资源节约型、环境友好型社会的进程中，地源热泵这一集节能、环保为一体的新技术，将越来越受到人们的重视与青睐。相信在不远的将来，经过国内工程技术人员的不懈努力并借鉴国外的成功经验，我国的地源热泵应用将得到进一步的推广和发展，它将为我国的可持续发展带来新的契机。今天小编为大家精心挑选了关于《地下水源热泵经济分析论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

地下水源热泵经济分析论文 篇1：

关于地下水供暖的可行性研究

摘要：地下水水源热泵系统是地源热泵系统中的一种，是以地下水作为冷热源的供暖供冷系统。由于其环保性和节能性，近期在国内外都得到了大力推广和应用。由于采用地下水水源热泵系统进行供暖供冷在当前沿是一项较新的技术，对该工程采用水源热泵系统的可行性进行具体分析。

主题词：水源热泵 供暖 分析

地下水水源热泵系统是地源热泵系统中的一种，是以地下水作为冷热源的供暖供冷系统。由于其环保性和节能性，近期在国内外都得到了大力推广和应用。由于采用地下水水源热泵系统进行供暖供冷在当前沿是一项较新的技术，对工程采用水源热泵系统的可行性应进行具体分析。本文重点介绍工程采用地下水水源热泵系统进行供暖的经济性。

一、工程的水文地质勘察状况分析

某大学新校区位于东北某市高新技术产业区内，规划用地3200亩，建筑面积60余万平方米，分两期实施。其中一期占地1600亩，建筑面积35万平方米，包括教室、实验楼、图书馆、行政办公楼等多种建筑。依照当地规划部门的意见，考虑环保要求，拟采用地下水水源热泵系统进行供暖和供冷。地下水水源热泵系统是地源热泵系统中的一种，是以地下水作为冷热源的供暖供冷系统。由于其环保性和节能性，近期在国内外都得到了大力推广和应用。

地质工程勘察院落对工程所在地进行了实地勘查，并钻控了观察进和试验井，对当地地下水的水温，含水层分布，出水量以及回洪量等参数进行了试验研究，给出了水文地质报告和地下水水质分析报告。

二、水源热泵系统的选择

就地下水的运行方式而言，地下水水源热泵系统分为两种，一种为直接式系统，另一种则为间接式系统，它们的区别主要在于地下水是直接引入热泵机组还是地下水不直接进入机组，而是通过板式换热器通过小温差换热的方式运行将热量传递给热泵机组。直接式系统能让地下水的热量得到充分利用，但地下水的品质直接影响到水源热泵机组的寿命；间接式系统虽然可以用廉价的板式换热器保护了昂贵的水源热泵机组，但由于存在换热温差，不能充分利用地下水热量和温度。

针对以上系统特点，如果本工程采用间接式系统，由于当地地下水水温冬季仅有9℃左右，热泵机组的出水温度可能在3℃以下，为避免冻结的危险有必要在循环水种添加防冻剂。由于当地地下水符合热泵机组的用水要求，为避免循环水中添加防冻液，由此带来的一系列的运行、设计和管理难题，在做好除砂过滤和除氧防府工作（仅限于物理处理）的前提下，该系统采用直接式系统。同时，考虑到学校用房的作息时间和使用功能都比较单一，一般整栋建筑的使用都是同步的，且学校教室对噪音要求较严，同时综合考虑造价因素，决定本工程选用直接式地下水水-水热泵机组+风机盘管（或空调箱）的系统形式。

在上述系统形式下，计算得到供暖所需理论地下水流量为2874m3/h。根据水文地质报告和的需水量，计算得到所需供水井为14眼，回灌井数量为38眼。最终设计井群为：供水井17眼（含3眼备用井），回灌井43眼（含5眼备用井）。

三、水源热泵系统的经济分析

考虑到学校地处东北，供冷时间较短，且大部分时间处于长达两个月的暑假期间，地下水水源热泵系统的主要功能为供暖，供冷只是一项附加的功能，因此甲方最迫切需要知道的是系统用于供暖的经济性。根据当地能源条件，以下主要就燃煤区域锅炉房+散热器系统和地下水水源热泵+风机盘管系统的供暖功能就整个35万平方米的一期工程进行技术经济比较。

1.初投资

燃煤区域锅炉房+散热器系统整个校区统一设置一个区域锅炉房，末端采用传统的铸铁采暖散热器，热力管道直埋敷设，没有包含热力站和锅炉房的土建费用和其他当地规定应收限的费用，如排放费等。地下水水源热泵+风机盘管系统平均5万平炉左右设一个热力（冷冻）站，共7个热力站，末端装置采用风机盘管，有的建筑中还需要增加新风机组，热力管道直埋敷设，没有包含热力站和土建费用和其他当地规定应收取的费用，如水资源费等。

2.运行费用

燃煤区域锅炉房+散热器系统的运行没有考虑可调节控制和可计量的手段和因素，仍假设所有的散热器在供暖期间24小时运行，热网定流量运行。地下水水源热泵+风机盘管系统假定地下水和系统冷热水都是定流量运行，每栋建筑风机盘管制运行调节规律与供暖负荷的分布情况一致，供暖负荷按稳态计算，与室外温度分布情况一致，水源热泵机组的使用按照60%满负荷进行计算。由于学校建筑使用时间不一，也不可能全天运行，所有建筑的平均使用时间按每天10小时计算，供暖时间根据规范为152天。

3.单位面积

供暖成本燃煤区域锅炉房+散热器系统和地下水水源热泵+风机盘管系统的单位面积供暖成本比较结果如图三所示。计算中考虑到燃煤区域锅炉房+散热器的供暖系统的寿命为15年，地下水水源热泵+风机盘管系统寿命也按15年考虑，所有设备按直线折旧计算。

综合以上比较，可知：

（1）采用燃煤区域锅炉房+风机盘管系统的初投资远远高于燃煤区域锅炉房+风机盘管系统，前者因为同时兼有供冷供热功能，系统造价理所当然要高，但在本工程中却用不到供冷功能，系统初投资部分浪费，投资没有发挥其全部功能。

（2）地下水水源热泵+风机盘管系统的运行费用高于燃煤区域锅炉房+风机盘管系统，主要原因是前者所提供的热量中有大约三分之一为优质高价的电能转化而成（包括潜水泵耗电、热泵机组耗电、循环泵耗电），而后者所供热量主要由廉价的燃煤转化而成。当地电价过高是造成前者运行费用过高的主要原因。

（3）地下水水源热泵+风机盘管系统和燃煤区域锅炉房+散热器系统是两种不同档次的系统，它们的使用效果和舒适性都有一定差异，所产生出的质是不一样的，如果从性能价格比这个角度上来看，它们的差距并不象前文得出的结果那样悬殊。

四、小结

（1）在本工程条件下，单就实现供暖这一主要功能而言，燃煤区域锅炉房+散热器系统所付出的投资仅为地下水水源热泵+风机盘管系统的30%左右。燃煤区域锅炉房+散热器系统的供暖成本不到地下水水源热泵+风机盘管系统的供暖的一半。

（2）地下水水源热泵系统供暖虽然在环保性、节能性和可持续发展性等方面具有巨大优势，但根据各个工程的实际情况，并非一定是最经济的方案，当地电价是影响其运行经济性的重要因素。

（3）在北方地区采用地下水水源热泵必须注意地下水的出水温度。温度较低时必须注意可能引起的冻结危险和机级效率的下降。有用直接式系统时需注意地下水水质状况和地下水的处理，需回灌的地下水不允许进行化学处理以免造成污染。

（4）单纯采用地下水水源热泵系统进行供暖一是会造成投资浪费，二是可能会地下水层的冷积聚，最好让系统能在冬夏同时运行或采取措施防止冷积聚。

作者：吴　茁

地下水源热泵经济分析论文 篇2：

环保节能地源热泵技术应用研究

【摘要】在我国全面建设资源节约型、环境友好型社会的进程中，地源热泵这一集节能、环保为一体的新技术，将越来越受到人们的重视与青睐。相信在不远的将来，经过国内工程技术人员的不懈努力并借鉴国外的成功经验，我国的地源热泵应用将得到进一步的推广和发展，它将为我国的可持续发展带来新的契机。

【关键词】地源热泵；节能环保；技术应用

1、地源热泵的分类及应用

1.1地下土壤源热泵

地下土壤源热泵采用地下土壤作为热泵的热源，利用循环工质在封闭的埋管中循环流动，实现系统与大地土壤间的换热，既达到利用大地土壤作为热源。又不抽取地下水源的目的，主要适用于热负荷需求量较低的建筑物。系统安装时占地面积较大，钻井费用较高。如北京中央党校医院大楼就是采用地下土壤源热泵系统。

1.2地下水源热泵

地下水源热泵主要采用地下水作为热泵的热源，要求使用区域具有丰富和稳定的地下水资源，使用过程中要注意地下水的取水和回灌。如北京鸿基花园商场就是采用地下水源热泵系统。

1.3地表水源热泵

地表水源热泵系统主要采用江河、湖泊、污水等地表水作为热泵的热源，适用于靠近江河湖泊等大容量自然水体的区域。地表水源热泵系统造价低廉，运行过程的能耗和运行费用较低，维修周期长。稳定性较好。如北京奥运村工程就采用地表水源热泵系统。

2、关于目前地源热泵发展的问题

主要有以下问题：1.观念转变，传统空气源热泵和燃气、燃煤供热技术相对成熟，地源热泵作为一种型新空调系统，典型工程实例不多，认识还不充分，而使得人们选择地源热泵系统时会面临阻力。2.暖通空调技术与其它技术的配合，地源热泵技术是暖通空调技术与水利、地质、钻井等技术相结合的综合技术，缺一不可，这要求设计与施工人员具有较为丰富的知识与经验积累，能够合理协调、做好充分的技术经济分析。3.地源热泵对环境的影响，目前地下水的回灌技术不完善，同时国家对地下水开采利用有严格限制，在一定程度上会影响以水为热源的地源热泵进一步推广；此外土壤源热泵空调系统钻井对土壤热、湿及盐分迁移的影响研究有待进一步深入，如何使不利因素减少到最小是必须考虑的问题。4.地源熱泵系统投资，地源热泵系统在不同地区、不同工程中初投资相差较大，有的工程钻井费用可能占整个系统初投资的50%以上，就是说在现有条件下并不是所有的地源热泵系统都是经济合理的，因此有些投资者可能会回到传统的空调形式。5.地源热泵安装维护，目前地源热泵系统的安装费用较高，与电能制冷、天然气加热系统相比，地源热泵安装费用高出20～25%，它的回收期是5～8年；而且地源热泵系统的维护较为困难，这在一定程度上会影响它的使用。

3、地源热泵系统的技术优势及经济效益和发展

3.1充分利用自然资源实现高效节能

现阶段，太阳能作为一种自然资源备受广泛应用，且太阳能是取之不尽用之不竭的可再生、绿色资源，以此转化为热能，为人类提供热源，其经济效益十分明显。根据相关实践证明：利用地源热泵，比风冷热泵、电采暖热泵、燃气炉分别节能40%、70%、48%，而制冷所耗费的能源也相对减少一半以上。由此可见，地源热泵可以有效利用太阳能的自然资源实现，这对我国节约能源发挥着重大作用。地表相当于一个巨大的太阳能收集器，远远超过与人类所耗费的能源总数的500倍之多，为我国大肆利用太阳能资源提供了前提条件。

3.2具有极大的环境效益

传统的供暖、空调方式分别解决冬季供暖和夏季制冷。其系统投资大、占地多，且对环境的影响很严重。大气是人类赖以生存的最基本环境要素之一。然而，由于冬季采用煤炭、燃油和天然气等作为燃料，燃烧产生的大量污染物，包括大量的，等气体造成的大气污染，严重破坏着大气环境，降低了人们的生活质量。夏季使用的空调系统同样存在着：排放，作为重要的温室气体是造成全球性气候变化的主要因素之一，将大量废热排入大气，产生了热岛效应，同时还产生令人难以忍受的噪音，使得外界空间环境条件更加恶化。而地源热泵则利用大地的蓄热能力，把夏季多余的热能排人大地留作冬季取用，把冬季多余的冷能留作夏季取用，源头上根除了空调系统对城市热岛的效应。地源热泵的污染物排放很低，系统所使用的制冷剂在工厂里注入并被完全密封，使用过程中绝无泄漏，用户任何时候均不必添补制冷剂，因而减少了对臭氧层的破坏。热泵系统可以建造在居民区内，在冬季供暖时省去了锅炉和锅炉房，没有燃烧，没有排烟；也没有废弃物，不需要堆放燃料、废物的场地，不用远距离输送热量，极大限度地改善其他空调方式的及颗粒物等污染物的排放量：供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔噪音及霉菌污染。地源热泵所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染；地源热泵系统不直接消耗煤或燃油、天然气等矿物燃料，从而达到了绿色环保的要求。

3.3运行稳定可靠且使用寿命长

传统的空调系统不论是水冷还是风冷，换热环境均为大气，由于它的换热器必须置于暴露的空气中，故不可避免地受到环境条件变化的影响，降低换热效率和使用寿命，并且影响了建筑物的外观；而地源热泵以土壤作为热源的主要优点在于土壤温度的相对稳定，基本不受外界环境的影响；埋管热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的能耗；热泵系统设计简单，运动部件比常规系统少，且安装在室内，自动控制程度高，可无人值守；系统安全无燃烧设备，不存在爆炸、燃烧的隐患；由于系统不暴露在风雨中，因而维护简便，机组使用寿命均在20a以上，地埋管换热器寿命可达40～50a；地源热泵系统的供冷、供热平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值；把地源热泵换热器埋于地下，也不会破坏建筑物的外观。

结语：

地源热泵技术是一种建筑节能新技术，对于降低建筑能耗，减少碳排放，减轻对环境的污染具有重大的现实意义，值得大力推广。但地源热泵技术复杂，需要项目各方及规划、管线、监督部门协调配合。且由于其应用时间较短，存在一些不足，需要进一步积累工程经验。

作者：梁亮　李晓娟　陈福宾

地下水源热泵经济分析论文 篇3：

关于暖通空调中地源热泵系统的讨论

【摘 要】 近年来，随着经济的发展，我国的地源热泵技术也在不断的发展，地源热泵技术在暖通空调设计中的应用十分的广泛，并且该项技术也有很好的发展前景。地源热泵空调具有显著的节能环保效果，在我国有良好的发展前景。本文对暖通空调设计中地源热泵的运用做出了分析，希望对该领域的研究具有一定的作用。

【关键词】 暖通空调设计；地源热泵；运用

随着我国能源紧缺与环境问题日益严重，开发浅层地热能资源，采用热泵技术解决供暖、供热和制冷问题的热潮正在我国大规模兴起，近十年来全世界每年以递增20%以上的速度在增长。它以比其他常规供暖技术节能50-60%，是供暖制冷领域解决污染节能问题的重要技术选择；运行费用低，可降低30-70%的优点冲击着供热和制冷市场。

1、地源热泵系统的含义

所谓的地源热泵，即将传统空调系统中的蒸发器或者冷凝器埋入地下，其与大地热交换的过程中，或者中间介质在封闭的环路中经过大地进行循环流动，以水源在高强度、高密封性塑料管环路中的持续、循环流动为载体，实现与大地的热交换的方式达到空气调节的目的。也就是说，地源热泵的热能主要依靠大地，从这个角度来看，就大大减少了能源的消耗。这种地源热泵运用到暖通空调设计当中，在现代能源缺乏的情况下，很值得广泛应用。

2、地源热泵系统的工作原理

作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样.热量也总是从高温流向低温.但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样.采用热泵可以把热量从低温运送到高温.所以热泵实质上是一种热量提升装置.它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的1/3或更低，这也是热泵的节能特点.根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质不断从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。

热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的，对蒸汽压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、和节流阀组成，还应有起到输送能量的循环工质.作为地源热泵，与传统的蒸汽压缩制冷不同的是地源热泵制冷省略了庞大的冷凝设备，而以深井水取而代之.具体系统原理如图1所示：

3、地源热泵空调系统的优势

3.1运行稳定可靠，地源的温度一年四季相对稳定，其波动范围远远小于空气，因此热泵机组运行稳定可靠。

3.2高效节能节资，能搬运与提升几倍的热能，一次能源利用率远大于100%，较传统的供暖供冷方式节能30%以上；具有制冷与制热双功效，安装一套系统可替代传统的燃料锅炉和冷水机组两套设备，节约初期投资；机组能效比一般为4～6，即输入1份的电能可从地源体中置换出3～5份的热能，既节约了传统能源，又降低了运行费用。

3.3属于可再生能源利用技术。地热是可再生能源，处处存在，取之不尽，用之不竭，不需要消耗任何资源。

3.4环境效益显著。既不破坏地下水资源，又无任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

4、地源热泵应用的劣势之处

地源热泵的缺点主要体现在以下几点：

4.1热泵技术与其他技术的配合问题：地源热泵技术是暖通空调技术与钻井技术相结合的综合技术，两者缺一不可，这要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调、做好充分的技术经济分析。

4.2目前在我国，由于人们对森林植被的大量砍伐与破坏，生活污水、工业废水的随意排放，导致很多树木的减少，绿色植被的减少，土壤就会慢慢松动，它的特性也在逐渐的降低。然而在地源热泵当中，土壤的性质是非常重要的，直接影响着地源热泵系统的性能好坏。我们的技术人员通过对土壤的气候条件与土质条件的掌握，能够更有效地把土壤的热性与湿性运用到地源热泵设计当中，能够使屋内的温度达到人们感觉舒适的温度。

4.3不同冷、热负荷下，地下换热器与热泵系统最佳匹配技术的研究不够。20世纪90年代以来，地热空调技术的研究热点依然集中在地热能换热器的换热机理、强化换热及热泵系统与地热能换热器匹配等方面。与前一阶段单纯采用“线源”传热模型不同，最新的研究更多地开始关注相互耦合的传热、传质模型，以更好地模拟地热能换热器的真实换热情况。

5、形式

地源热泵技术按照地热能交换形式的不同可以分为地下水地源热泵技术、地上水地源热泵技术以及地埋管地源热泵技术这三大类。其中，地上水地源热泵技术需要以江河湖海为载体与地源热泵机进行冷热交换，但这种地源热泵技术仅仅适用于建筑物周围水源丰富的区域，受环境的制约性比较大；其次，地下水地源热泵技术需要通过热泵机内部的可循环换热系统与水泵所抽取的地下水进行冷热交换，它对建筑物的覆盖面积有着明确的要求，只适用于建筑周围平淡开阔的建筑物，在城市紧凑化建设中应用程度也不够广泛。

6、地源热泵技术在暖通空调设计中的运用

6.1机组的选用要与地源热泵系统类型相适应。有的机组只适合在水环热泵空调系统中使用，有的较适合在开环式地源热泵空调系统中使用，有的各种型式都可应用，目前因名称不统一，易造成概念上的混乱，建设单位或安装公司订购设备时需细心。

6.2喷吹周期的设定。调节喷吹周期是改变压力损失的主要措施之一。当入口粉尘浓度高或粉尘粘附性大造成压力损失过大时，可缩短喷吹周期。但在入口含尘浓度不变、过滤风速过大或喷吹压力低造成除尘器压力损失过大时，由于喷吹的反吹风速小于或等于过滤风速，如果采用缩短喷吹周期的办法降低压力损失则作用不大，反而会造成不必要的浪费。当入口浓度或过滤风速低、粉尘粘附性小使压力损失小时，可延长喷吹周期使其达到限定范围。在不影响除尘系统运行条件下，尽量延长喷吹周期是有利的。这样不但可减少压缩空气耗量，且还可减少系统部件的磨损，延长滤袋的使用寿命。另外，喷吹周期还影响耗电量，周期短则压缩空气耗量多，耗电量就多。适当延长周期，虽耗电量小，但由于压力损失增加过多，就会增加除尘系统的耗电量。

6.3蓄水池及回灌水池：由于每个机房选择的内机型号不同，在设计时应该采取针对性的处理方式，保证水量能均匀布置。为了能让这一问题得到处理，我们应该对两期井水系统机组、井等相应的位置中，建立蓄水池来满足用水需要。施工时要先把井下水转移到蓄水池里，然后根据设计的装置把井水转移到各个机房以供使用，这样可以达到机组运行的要求。若对水池设计有更高的要求，则必须要降低井口的数量，对于不同的季节同样需要做好数量调整，这一才能让蓄水池的作用得到发挥。

6.4关于机组的能效比和性能系数。设计与建设单位在选用机组时，或评标专家对设备进行评标时，需对不同厂家的产品能效比（EER）和性能系数（COP）进行比较，需注意的是同一厂家同一系列不同规格的机组，在同一工况下，能效比和性能系数会有较大不同，如美国某品牌某一系列的机组，冷量从0.75冷吨到25冷吨有多种规格，在同一制冷工况下，EER值高的为7.0，低的只有4.6；在同一制热工况下，COP高的可达5.0，低的只有4.2。此外，各厂家的EER和COP值可能是在不同工况下测定的，而机组的EER和COP值随工况不同而有较大的变化。

6.5地源热泵的采暖工程，它的造价成本的确要比一般工程高些，但是，这种高投入并不是收不回的投资，而是在现实的生活当中，这种投资，能够让这用起来比较方便，不但能够节约很好的资源，更重要的是，还符合绿色环保的要求，这就跟我们的观念一致了，也符合很多人对高品质社会生活的一种追求。当然，还有一点必须明确，那就是在提高采暖质量的同时，必须要增加房屋室内的空间。

当前情况下，我们对资源的循环利用，对能源的节约，对环境保护的诉求，都已经成为国家重点实施的工程，甚至于国家经济的发展，都屈居在这些工程的后面，可见这些工程的重要性。而且，在国家建设部提出来的对可利用再生资源方面，提到有六个方面的工作必须抓好。在几点中，第二点就是在建筑中的推广应用水源热泵和地源热泵，而且确定了资源节约要作为任何工作的重点内容，也就是说，要以提高资源利用效率为核心，以节能、节地、节水、节材和发展循环经济以及大力推进可再生能源建筑应用为重点。出于对国家政策一种强有力的支持，地源热泵技术必须要越来越多地应用到社会生活的各个项目工程中去。

参考文献：

[1]曹振华.浅析地源热泵技术的特点及发展前景[J].洁净与空调技术.2012（03）

[2]樊学，梁志鸿，朱超.地源热泵技术在空调节能改造项目中的应用[J].绿色建筑.2011（03）

[3]常静，徐晓红，倪本会.某高校图书馆地源热泵可行性分析及工程管理中的几点建议[J].制冷空调与电力机械.2010（06）

[4]周晓波.高温地源热泵技术及其在工程中的应用[J].工程建设与设计.2004（06）

作者：卞柏松　冯庆珍