一章、概述

1、概述

美國(guó)能源部（DOE），能源效率和可再生能源辦公室（EERE），地?zé)峒夹g(shù)項(xiàng)目組指定我們考察了地?zé)嵩矗?/span>地源熱泵），也稱為地源熱泵（地源熱泵），以幫助評(píng)估新能源項(xiàng)目是否是適合進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)應(yīng)用的先井節(jié)能技術(shù)。 以下報(bào)告概述了該技術(shù)，描述了國(guó)際地源熱泵市場(chǎng)狀況，評(píng)估地源熱泵在美國(guó)的節(jié)能潛力，解釋了采用地源熱泵技術(shù)的主要障礙，并提出了可能有助于加速地源熱泵市場(chǎng)發(fā)展的一些舉措。

1.1、背景

過(guò)去，地源熱泵技術(shù)項(xiàng)目組已經(jīng)注意到了地源熱泵，但近年來(lái)主要集中在將高溫地?zé)崮茉崔D(zhuǎn)換為電力。 然而，提高能源使用效率的重要性日益增加，能源效率和可再生能源辦公室針對(duì)零能源消耗住宅（NZEH）和零能源消耗商業(yè)建筑（NZEB），提出應(yīng)重新評(píng)估地源熱泵的使用效率，以確定能源部是否應(yīng)該出臺(tái)新的舉措以助于目前較小的地源熱泵市場(chǎng)得到有力的發(fā)展。

住宅，商業(yè)和機(jī)構(gòu)建筑約占美國(guó)一次能源消耗和碳排放的40％，電力消費(fèi)的72％，天然氣消費(fèi)的55％，以及美國(guó)東北部的石油消費(fèi)量（DOE 2008）。 長(zhǎng)遠(yuǎn)而言，建筑物預(yù)計(jì)將繼續(xù)成為能源需求增加和碳排放主要來(lái)源的重要組成部分，主要是由于城市化，人口和GDP增長(zhǎng)的持續(xù)趨勢(shì)以及建筑壽命長(zhǎng)股票。 然而，由于建筑設(shè)備和許多結(jié)構(gòu)特征經(jīng)常升級(jí)，提高現(xiàn)有建筑材料能源完整性的短期潛力是巨大的。

在過(guò)去幾十年中，地源熱泵系統(tǒng)逐漸完善，在供熱，制冷和（在某些情況下）熱水設(shè)備市場(chǎng)中占有一小部分，但在不斷增長(zhǎng)的政策重點(diǎn)和研究，以加快技術(shù)改進(jìn)或提高可負(fù)擔(dān)性。 然而，在個(gè)別項(xiàng)目層面上已經(jīng)證明了大量節(jié)能，這表明即使是今天證明的地源熱泵技術(shù)也許未得到充分利用。 在這樣的地區(qū)

東北地區(qū)許多建筑業(yè)主依靠燃料油，高油價(jià)可能會(huì)對(duì)穩(wěn)定率的加熱和冷卻解決方案（如地源熱泵）產(chǎn)生前所未有的需求。 可能需要采取新的舉措，以有效地解決繼續(xù)阻礙在具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用中更多地采用地源熱泵的障礙。

1.2、目標(biāo)

這項(xiàng)工作的目標(biāo)是：

•總結(jié)地源熱泵技術(shù)的狀況和針對(duì)地源熱泵全球市場(chǎng)運(yùn)用分析。

•估計(jì)地源熱泵的節(jié)能效率

•確定并提出阻礙地源熱泵在更廣泛的市場(chǎng)運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)壁壘。

•推薦能夠由能源部執(zhí)行或促進(jìn)市場(chǎng)推廣的舉措。

該項(xiàng)目采取了國(guó)家觀點(diǎn)。 然而，調(diào)查特別關(guān)注東北市場(chǎng)，其中燃油油和丙烷是常見(jiàn)的燃料來(lái)源，這些材料近年來(lái)變得非常昂貴，這可能為地源熱泵市場(chǎng)發(fā)展提供了機(jī)會(huì)。

這項(xiàng)調(diào)查旨在概述目前地源熱泵中央空調(diào)的市場(chǎng)情況，并向能源部決策者提出改善市場(chǎng)發(fā)展和擴(kuò)大地源熱泵運(yùn)用范圍的建議。它是基于市場(chǎng)拓展和能源消耗的現(xiàn)成數(shù)據(jù)和信息，但不包括廣泛，詳細(xì)的新模型數(shù)據(jù)。

附錄A包含完整的工作分析說(shuō)明。

1.3、總體思路

圖1-2總結(jié)了這項(xiàng)調(diào)查的整體方法。為了了解地源熱泵與土壤耦合的優(yōu)點(diǎn)，我們比較了地源熱泵與空氣源熱泵（ASHP）的潛能。歷史上，空氣源熱泵主要用于美國(guó)南部和西部等適中氣候的加熱和冷卻，但在北方寒冷的氣候條件下并不常見(jiàn)。東北部電力相對(duì)較高，加上在寒冷天氣下需要昂貴且低效率的電阻加熱，通常使得東北地區(qū)的熱泵不吸引人。但是近年來(lái)，這一地區(qū)性已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生變化，由于高溫天然氣價(jià)格和先井技術(shù)，避免了寒冷天氣下電阻加熱的需要，結(jié)合起來(lái)使得空氣源熱泵在較冷的氣候條件下更有吸引力。事實(shí)上，一些制造商已經(jīng)推出了適用于幾乎任何氣候的“冷氣候”空氣源熱泵。這種技術(shù)有望繼續(xù)推進(jìn)，我們預(yù)計(jì)在寒冷氣候中可以看到更多的空氣源熱泵運(yùn)用。過(guò)去，地源熱泵占美制空調(diào)設(shè)備銷售的20-25％（圖1-1）。然而，在過(guò)去五年中，地源熱泵市場(chǎng)份額已經(jīng)上升到約35％（AHRI，電器雜志）。

資料來(lái)源：AHRI 2005（1973-2005年數(shù)據(jù)），“家電雜志”2008年（2006-2007年的總出貨數(shù)據(jù)）。

注：根據(jù)2001 - 2005年平均年增長(zhǎng)率10％，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局預(yù)測(cè)2006-2007年度的ASHP數(shù)據(jù)。

我們的項(xiàng)目首先比較了住宅和商業(yè)市場(chǎng)每種技術(shù)的基本經(jīng)濟(jì)學(xué)以及可能的國(guó)家影響。 與比較佳可行的空氣源熱泵相比，地源熱泵通常能源效率更高，但國(guó)家政策也取決于每種備選方案的市場(chǎng)占有率。 我們還考慮到經(jīng)濟(jì)分析中沒(méi)有反映的其他優(yōu)勢(shì)和障礙，包括從全球吸取的熱泵行業(yè)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

1參見(jiàn)案例http://www.mrslim.com/UploadedFiles/Resource/H2i_brochure.pdf。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)，低至室外-20°C，設(shè)備可100%效率工作。低至-25°C依然可達(dá)75%的工作效率，即使在這么低的溫度下，COP依然大于1。 

通過(guò)地源熱泵試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。 然后我們比較結(jié)果，可以得出結(jié)論并提出建議。

在收集調(diào)查資料時(shí)，我們與以下組織和公司進(jìn)行訪談和討論：

o          Advanced Hydronics, Inc. 

o          CDH Energy Corp.

o          Geothermal Heat Pump Consortium 

o          Geo‐Heat Center, Oregon Institute of Technology

o          Major Geothermal 

同時(shí)我們參見(jiàn)了以下會(huì)議結(jié)果：

o    北京第七屆熱泵會(huì)議2008年

o    2005年拉斯維加斯第八屆IEA熱泵會(huì)議

o    第9屆IEA熱泵會(huì)議，蘇黎世2008年

o    世界地?zé)岽髸?huì)2005

進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)搜索和調(diào)查涉及地源熱泵開(kāi)發(fā)或推廣的幾個(gè)組織的網(wǎng)站，包括：

o    國(guó)際能源署

o    橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

o    國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室

o    地?zé)釤岜寐?lián)盟

o    加州能源委員會(huì)消費(fèi)能源中心

o    美國(guó)能源效率經(jīng)濟(jì)理事會(huì)

o    歐洲熱泵協(xié)會(huì)

o    國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)

o    加拿大自然資源部

o    沃富新能源科技有限公司（http://m.best-griddle.com）

1.4、報(bào)告調(diào)查組織

本報(bào)告的組織結(jié)構(gòu)如表1-1所示。 這種結(jié)構(gòu)與工作陳述一致。

表1-1：報(bào)告組織

更多內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)：——>青島中央空調(diào) 

【作者注：該文為沃富新能源科技有限公司創(chuàng)作撰寫(xiě)，如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處?！?/span>