水源热泵毕业论文

循环经济的发展模式既不是以牺牲生态环境为代价的经济增长模式，也不是以牺牲经济增长为代价的生态平衡模式，而是强调生态系统与经济系统相互适应、相互促进和相互协调的生态型经济发展模式，是一种新型的、先进的经济形态，是集经济、技术和社会于一体的系统工程，是实现可持续发展的重要途径和方式。现阶段，我国的循环经济进程，还更多地停留在概念层次上。要把理论转变为行为的实施，发展我国的循环经济，需要借鉴国外的成功经验，在政府、企业、学术界和社会各界的共同努力下，通过建立相应的法律、法规体系，推行国民经济绿色核算制度，推广绿色消费，引导企业开发绿色工艺和技术，进行生态设计和清洁生产，实行产品的双绿色认证。国外发展循环经济的措施主要体现在法律、经济、教育、技术及市场等方面。 1.法律措施 德国是世界上最早提出发展循环经济，并制定出相关法律的国家.上个世纪70年代，随着经济的快速增长，大量生产、大量消费导致垃圾的大量排放，使垃圾的处理问题日益突出.1972年，德国联邦政府颁布了《联邦废物管理法》，将各种废物的收集和处置以法律的形式固定下来。该项法律的颁布改变了西德人的生活习惯，一般生活垃圾，塑料容器以及纸类等开始被分门别类地回收。随着西德公众环保意识的不断提高，1986年联邦政府制定了“避免产生废物、废物再利用及安全处理原则”，并以法律的形式固定下来，对废物的认识从“怎样处理”上升到了“怎样避免产生”的高度。德国循环经济理念的导人体现在1991年颁布的包装废物管理条例》中，该条例根据“污染者负担原则”，明确了商品生产和流通业对包装废物回收和循环利用的义务。 1992年德国通过了(限制废车条例》，规定汽车制造商有义务回收废旧车；1994年颁布了(循环经济与废物清除法》，后经过数次修改，于1996年10月以((循环经济·废物管理法》正式生效。该法使世界环境保护运动发生了根本性的转变，即由过去的末端治理转向全过程控制；提出“本法律的目的是促进循环经济，保护自然资源，确保废物按有利于环境的方式进行清除”；确立了发展循环经济的基本要求，即任何生产过程首先要尽量避免或减少废物的产生，对于无法避免而产生的废物，包括生活垃圾和废纸、旧电池、旧汽车等，要求尽量采取循环利用的措施，以减少资源消耗和污染；规定了产品制造者在产品生命周期管理过程中的责任，对于某些特定的产品，只有明确了回收的可能性后，才允许投放市场。 日本是循环经济立法最全面的国家，也是国际上较早建立循环经济法律体系的发达国家之一。其所有的相关法律文件，集中体现为“三个要素、一个目标”，即减少废物，旧物品再使用，资源再利用，最终实现资源循环型社会的目标。日本促进循环经济发展的法律法规体系比较健全，可以分成三个层面，基础层面是《推进形成循环型社会基本法》;第二层面是《废物处理法》和《资源有效利用促进法》这两部综合性法律；第三层面是(《容器包装再利用法》、((家用电器再利用法》、建筑材料循环利用法》、食品循环再利用法》及((绿色采购法》五部专业性法规。1991年制订的资源有效利用促进法》完善了汽车及家电循环利用的判定标准以及事先评估、信息交流等体系。1993年颁布的环境基本法》中增加了生活垃圾分类收集和循环利用等内容，并将此作为国民的义务以法律形式固定下来。 1994年政府又根据该基本法制定了(环境基本计划》，决定将建设循环型社会作为环境政策的长期目标之一来实施，并把实现低环境负荷的可持续发展经济社会体系作为目标。日本把2000年定义为“循环型社会元年”，不仅新制订了基于“生产者责任延伸制度”的《推进形成循环型社会基本法》、((建筑材料循环利用法》、《食品循环再利用法》、《绿色采购法》，还修订了《再生资源利用促进法))并更名为《资源有效利用促进法》I修订了1970年制定的(《废物处理法》，加强了控制废物产生和不正当处理的措施.?,002年制定了《汽车循环利用法》，在此基础上，又于2003年3月制定了建设循环型社会的长期指导方针《推进形成循环型社会基本计划》。 2.}济指施 税收创度。日本的“再循环利用设备特别补偿办法”规定:对废纸和废饮料瓶类制品再商品化设备制造业、生态水泥制造设备、废家电再生处理设备除按一般规定给予退税之外，还按商品价格的25%进行特别退税。对废塑料制品再商品化设备制造业、建筑废物再生处理装置、废木材破碎及再生处理装置，除按一般规定给予退税之外，还按商品价格的14%进行特别退税。美国亚利桑纳州规定，企业分期付款购买再生资源及环保设施可减税(销售税)10%;在美国康奈狄克州，再生资源加工利用企业除可获得低息风险资本小额商业贷款以外，州级企业所得税、设备销售税及财产税也可相应减免.荷兰政府的目标是在10年内把全国废物产生量减少90%,其措施除了提高公民的环境意识外，对产生废物的人和企业都要征税，采用清洁生产或建立污染控制设备的企业，其投资可按1年折旧(通常折旧期限为10年).丹麦率先实行了“绿色税”制度，对生产原材料征收材料税以促进少用原生材料、多利用再生资源。德国已经开始征收生态税，对除风能、太阳能等可再生能源以外的能源都要征收生态税，间接产品也不例外，例如1升汽油的价格为马克，再加6芬尼的生态税。 共瓜侧度。美国于1995年设立了“总统绿色化学挑战奖”，对那些把绿色化学原理与化学品的设计、制造、使用相结合的突出化学技术进行奖励，充分体现了美国对环境保护方面创新性工业研究成果的重视。日本的许多城市实行了资源回收奖励制度，对社区、学校集体回收旧报纸、旧包装箱的行为给予一定的奖励，以鼓励社会各界积极回收可再利用的资源。近年来，欧洲不少城市采取了付费交投包装废物的办法，这是按照“谁污染谁治理”的原则办事，受环境意识和经济利益的双重驱使，许多消费者乐于这样做。 绿色采劝翻度。日本的《绿色采购法》规定，国家机关必须率先采购环境负荷小的产品。其目的是通过不断扩大对环保产品的需求来提高资源再生产品企业的知名度，以促进企业扩大生产量，降低成本、降低价格、最终形成资源再生产品的良性循环。现在日本各行政机关纷纷制定了绿色采购方针，有166种物品被定为政府优先选择购买物品，其中以100%废纸为原料、白色度不足70%的复印纸被定为最优先购买物品，到2001年，政府特定购买物品的采购比例已达到了。美国各州也陆续制定了再生资源产品政府优先购买的有关政策法规，通过行政干预各级政府的购买行为，促进政府优先采购再生资源产品，同时规定审计机关有权对政府各部门购买再生产品情况进行检查，对未能按规定购买的行为将处以罚金。 收费侧度。日本颁布的《家用电器再利用法》规定，制造商和进口商对制造、进口的家用电器有回收、再商品化的义务，并规定了4种废旧家电的处理费，其中每台电冰箱为4600日元，每台空调器为3500日元，每台洗衣机为2400日元。生活垃圾收费是减少城市生活垃圾数量的最有效措施之一，对每袋生活垃圾的收费增加美元，城市垃圾总量可减少18%.现在，日本的3250个市、区、村中收取生活垃圾处理费的为2535个，收取工业废物处理费的为2833个，有效改善了日本的生产和生活环境。 德国的《包装废物管理条例》颁布以后，从1991年到1995年，制造商们为了减少处理包装废物所付的费用，纷纷将包装减少到最低限度，全国包装废物的总产生量减少了12%0 1991年，德国成立了进行资源回收和循环利用的DSD有限责任公司，该公司在1997年的包装废物回收率为89%，循环利用率高达86%。相当于从每一个德国公民手中回收废物公斤。循环经济使德国在GDP增长两倍的情况下，主要污染物排放减少了近75%0 3.教育措施 教育措施主要包括理念的确立、研究人员的培养、各类人群的教育等。生态环境理念的确立和带有创新意识的专业人才培养是推动循环经济发展的重要前提。近几年来，日本政府积极开展对基础研究人员的培养和教育，促成各学术团体和研究型机构业务的开展，并从科学技术研究基金中拨出专项基金鼓励科研机构进行废物处理及3R化应用技术的开发研究。 各类人群的宣传教育重点是充分发挥社团法人机构和非政府组织的作用，通过广泛的宜传教育活动，提高公众参与的积极性和生态环境意识，改变传统的消费观念，推动绿色消费的进行。从20世纪60年代的环境运动到21世纪的循环经济，世界上的环境与发展政策已经经历了三个历祖第一是以政府命令为主导，通过行政手段的方式来实现污染控制;第二是基于市场手段的经济刺激作用，注重发挥企业的主观能动性和技术创造力来实现废物的处惫第三是在进一步完善政府和企业作用的基础上要求实行信息公开，其实质是实现了公众监督和全社会共同努力推动循环经济发展的生态文明思想。 日本特别注重公众的参与。1998年笔者曾在大宫市参加过一次由非政府组织发起，东京大学小林教授做的市民环境家计薄讲座。讲座强调了家庭参与环境保护和资源再利用禽要做到的几个方面:有计划的购买食品，在食品有效期内用完，适量烹饪，不剩饭。自备购物袋，利用简易包装，购买简易包装产品;协助地方公共团体和商店、回收团体进行资源性废物的分类回收，争取每人每天从家庭排放的垃圾且比上一年度减少15%。名古屋市的非政府组织还发动市民开展义务收集公共垃圾活动，并发放介绍垃圾分类处理和再生利用的宣传小册子，鼓励市民积极参与废旧资源回收和垃圾减量工作。 加拿大蒙特利尔市特别注重将正确处理垃圾的知识纳人各级学校教育中，从学生抓起，让每个人从小就充分意识到正确处理垃圾的重要性。作为一个移民城市，蒙特利尔市特别注意制作多国文字并适应不同阶层人员的宣传材料。所制作的宣传品既有趣味性，又有持久性，宣传品的载体形式多样，使人每天看得见记得住。 4.技术措施 循环经济主要是通过采用高新技术引导各行业推广3R技术、清洁生产和废物资源化。日本北九州市的生态型城市建设所取得的显著效果得益于3R化新技术的不断发展，短短的二十几年时间，通过高新技术引导产业结构的调整，实施清洁生产运动，在经济活动的源头就注意节约资源和减少污染，从而更有效地实现了经济利润和环境改善的双重目标。企业进行清洁生产四年后不仅减少了84%的污染物排放，还取得了2125亿日元的经济效益。现在北九州市不仅摘掉了闻名于世的重污染工业区的帽子，而且城市的工业生产总值增长了6倍。 日本东京电力株式会社和财团法人千叶县都市公社联合在千叶县的幕张新都心高新技术开发区投资约69亿日元，建成了地表水水源热泵中央空调系统并于1990年4月开始投人使用。该技术利用污水处理厂排水水温夏季约为2 5 0C、冬季约为17℃且比较稳定的特点，将污水处理厂排水中蓄积的热能通过蓄热式热泵系统为49万平方米的区域提供了一个稳定的空调源。在每年提供1290亿大卡热量、取得显著经济效益的同时，减排了6800吨二氧化碳、吨氮氧化物。作为一种高效节能、符合循环经济3R原则并能充分利用可再生资源的热泵空调技术在建设日本的循环型社会中发挥了重要作用。为“环境产业化”提供了一种新型的绿色高新技术支持。 5.市场措施 市场措施主要是通过健全可循环利用资源的交换、收集及回收利用市场来完成。日本的废物交换情报网络系统非常发达。在日本既有社团法人机构的“循环经济研究会”每周定期发表有关循环经济方面的信息，同时各地的有关部门也相继建立起废物交换情报网络系统，日本的各市区村几乎都有专门发行二手货信息的报纸及时向市民发布信息并组织旧货调剂交易，以利于市民进行资源循环再利用。这样的社会中介机构可以使市民、企业、政府形成一体，通过沟通信息、调剂余缺，推动循环经济的发展。 德国的DSD公司是由产品生产厂家、包装物生产厂家、商业企业以及垃圾回收部门联合组成的。政府除规定回收利用任务指标并对其进行法律监控外，其它方面均按市场机制进行。其本身不是一个垃圾处理企业而是一个组织机构，它把有委托回收包装废物意愿的企业组织成为网络，在需要回收的包装物上贴上绿色标签，然后进行回收处理。 发展循环经济的关键是立法.根据国外发展循环经济的经验，我国必须按照污染者承担治理义务的原则，加快制定必要的循环经济法规，通过法规对循环经济加以引导和规范，使发展循环经济有法可依，有章可循。要借鉴日本、德国等发达国家的成功经验，在国家尚未制订发展循环经济的相关法律法规之前，加快发展循环经济的地方立法工作进程，走有自己特色的循环经济之路

张新世

（中原石油勘探局勘察设计研究院）

论文摘要：本文介绍了地源热泵的概念及工作原理，随后详细地论述了地源热泵的特点，和地源热泵在我国发展的限制条件，并介绍了地源热泵在国内使用情况及发展前景，最后鲜明地指出地源热泵技术是目前对人类最友好最有效的供热供冷技术。

1 地源热泵的概念和工作原理

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（包括地下水、土壤和地表水）即可供热又可供冷的高效节能空调系统。利用逆卡诺循环，通过输入少量高品位的电能，实现低品位热能向高品位热能转移。热泵一般有蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀四部分组成。

地源热泵的工作原理是：在夏季，热泵机组将建筑物中的热量取出，转移释放到地层中；在冬季，则从地层中提取热量，向建筑物供热。通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。

2 地源热泵的特点

我们知道在地球表面以下一定深度的地温全年相对恒定，地源热泵利用浅层地热作为冷热源，这样就排除了环境因素的影响，与其它供热供冷系统相比，具有以下显著特点。

利用的是可再生能源

地源热泵在夏季吸收建筑物散发的热量并在浅层地下保存起来，一部分热量在冬季供建筑物的采暖，另一部分热量则直接散发到空气中。就全年来说，建筑物利用浅层地热的热量或冷量大体是相等的。所以说，地源热泵利用的是可再生能源。

高效节能

由于地源热泵的热源温度全年一般为10～22℃，冬季供热时，水体温度比环境温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。夏季制冷时，水体温度比环境温度低，冷却效果提高，机组效率也提高。水源热泵的制冷制热系数可达以上，与传统的空气源热泵相比，高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%～60%，与电热锅炉和电热膜供热相比，节约70%左右的电能。

环保效益显著

水源热泵运行时，需要的仅仅是水源水的热量或冷量，水质不发生任何变化，也不产生任何污染，不耗水、排烟，不产生灰尘，仅仅消耗少量的电能。

从耗电方面来说，节能就是环保。使用水源热泵导致的污染物排放，比空气源热泵减少40%，比电锅炉减少70%。虽然地源热泵也使用制冷剂，但比常规空调减少25%的冲灌量。地源热泵在工厂内整装密封完好，不会像分体空调那样安装时易产生泄漏。

一机多用

一套地源热泵就可以实现供热、供冷和生活热水供应。即用一套设备可以代替原来的锅炉加空调两套系统，所以一次性投资仅是传统供热制冷的50%～70%。特别是在夏季供冷时，可以利用热泵产生的费热，免费为用户提供生活热水。所以，地源热泵特别适用同时有供热供冷和生活热水供应的建筑。

节省土地资源

水源热泵除主机和循环水泵外，没有其它安装设备。与锅炉房相比，省去了水处理间、风机间、烟囱、煤场和渣土场，节约了土地资源。

运行稳定可靠、使用寿命长

由于地源热泵的水体温度稳定，与空气源热泵相比，免除了结霜和除霜的影响。热泵的运转部件少，基本上不需要维修，运行稳定可靠，使用寿命可达20年左右。

自动化程度高

地源热泵一般是全电脑控制，可根据外部负荷的变化，调整压缩机的工作数量，并设有压缩机超温保护、断水保护等多种保护措施，可实现无人值守。

3 地源热泵供热系统的组成

地源热泵工程一般有地源水系统，热泵机房和末端风机盘管散热系统三部分组成。根据地源换热系统的形式又分为开式环路系统和闭式环路系统。

开式环路系统是将水从水井（包括湖泊和河流）中抽出，送入热交换机组进行热交换，提取热量或冷量后的水再回灌到水井中。开式环路系统用水一般只进行简单的水处理，会引起换热器表面结垢。开式系统是目前地源热泵应用的主要形式。

闭式环路系统又分为立埋式环路系统和平埋式环路系统。它是通过埋在地下的聚乙烯管环路与土壤进行热交换。通常适合安装在别墅等场地较大的建筑物。

4 地源热泵的限制条件

地源热泵被专家们称之为目前可用的对人类最友好最有效的供热供冷形式，近几年在研究和应用上得到了迅速发展，但由于受到以下客观条件的限制，这项技术的应用尚不普遍。

宣传认识不足

地源热泵技术虽然受到热暖专家的推崇，但是要获得在工程中的普遍应用，需要各阶层领导特别是工程主管领导的认可。由于这项技术是近几年随着我国能源战略的调整才发展起来的，甚至部分热暖技术人员，也存在认识不足的现象。所以，要获得社会的认同还需要加大宣传力度。

政策力度不够

我国《节约能源法》中，对热电联产和集中供热技术鼓励和发展，而对综合能源利用率是其2倍的地源热泵技术，至今还没有鼓励发展的明确条文。

水源条件的限制

对于开式环路地源热泵系统是否有充足的水源，以及当地的地质土壤条件是否能保证尾水的回灌顺利实现是地源热泵应用的前提条件。一般来说，用于小区供暖时，建筑容积率要≤1。对于闭式系统，受当地地质条件是否适合埋管和是否有足够的场地埋管等环境条件的限制。

埋管系统换热计算理论不成熟

对于地源热泵机组和末端风机盘管散热系统目前技术已相当成熟。对开式系统，当地水利部门对水源情况也相当了解；而对埋管系统，目前土壤埋管换热计算理论还不成熟，设计落后于工程应用，这就使工程质量难以保证，并使该项技术的广泛应用受到限制。

受当地水利部门政策的限制

我国南方水源充足，而北方大部分地区水源缺乏，为保护有限的水资源，每个地方政府都制定了当地的水资源使用法规。虽然地源热泵系统并不消耗水也不污染地下水，但需要大量的水作热载体。有些地方部门对取水和回灌水进行双重收费，使地源热泵的节能效果不能够充分体现，这就限制了该项技术在这些地区的发展。

5 地源热泵的应用

国外应用情况

地源热泵在日、韩、美和中、北欧应用较为普遍。据1999年的统计，在住宅供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士96%，奥地利38%，丹麦27%。美国1998年地源热泵系统在新建筑中占30%，且以10%的速度稳步增长。其中最著名的地源热泵工程有肯塔基州刘易斯威尔的滨水区办公大楼，服务面积×104m2，每月节省运行费用25000 美元。随着该项技术的应用发展，其组织的研究也迅速发展。据有关资料介绍，日本国研究出的高温水地源热泵，出水温度达到80～150℃，且其制热系数COP高达。

国内应用情况

天津大学热能研究所的吕灿仁教授在1954年就开展了我国热泵的最早研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵机组。目前多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。

国内较早生产水源热泵的厂家有清华同方人工环境设备公司和山东海洋富尔达，产品都已系列化。目前热泵机组出水温度已达65℃，制冷系数COP可达。目前国内较典型的用户有沈阳东北电力住宅小区，服务面积8×104m2；北京友谊医院服务面积×104m2，全年节约采暖和供冷运行费用约9元/m2。

中原油田钻井三公司办公楼水源热泵示范工程是我局第一个地源热泵系统。选用钻井综合工程处与清华大学联合研制生产的ZYRB240 型热泵机组2台，服务面积6000m2。该项工程的成功实施必将为地源热泵在中原油田的推广应用起到有力的推动作用。

6 地源热泵的发展前景

符合政府有关部门的要求

地源热泵高效节能，环保效益好，符合我国的能源政策和环境保护政策，热泵技术的综合能源利用率约为120%～180%。所以国家把热、电、冷联产技术作为鼓励发展的通用节能技术促进了地源热泵技术的发展。

符合业主的利益

由于地源热泵即可供热，又可供冷。一套系统可以代替原来的两套系统，投资少。且地源热泵占地少，运行成本低，管理方便，这些都符合业主的根本利益。

符合用户的利益

地源热泵供热费用燃煤集中锅炉房供热费用的一半，夏季供冷费用约为冷水机组的60%，这就减少了用户供热供冷费用的支出，符合用户的切身利益。

适用地区范围广

冷水机组只能用于夏季供冷，风冷机组只适用于长江流域的供热供冷，而地源热泵除即无可利用地下水又不能埋管的极少数地区外，适用于其它绝大多数地区。

应用范围不断扩展

地源热泵不仅在建筑采暖和供冷方面得到迅速发展，目前在化工、食品、造纸、农业、冶金、木材干燥、制药等行业中也得到了｀广泛应用。据预测2000年这些行业应用地源热泵1200多台，且发展势头强劲。

综上所述，地源热泵技术以其独有的优点，近几年在国内得到迅速发展。随着我国能源结构政策的调整，我国以燃煤锅炉采暖和空气源热泵供冷的传统形式会被更加高效的地源热泵所取代。随着地源热泵技术的研究和发展，它比将成为21世纪最普遍最有效的供热供冷技术。

参考文献

［1］刘兴中.水源热泵系统介绍.2001

［2］吴展豪.地源热泵空调系统.2001

注：本文引至全国油区城镇地热开发利用经验交流会论文集，冶金工业出版社，2003

Has summarized the water source heat pump system characteristic, the classification as well as the principle of work, and introduced the water source heat pump technology in the domestic and foreign development and the research survey. Applied to the water source heat pump technology to the 10,000m2 office building heating refrigeration and the hot water supply has carried on the design calculation, as well as economical technical feasibility analysis.