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老实说，个人感觉，这题目对绿色建筑的理解有点局限化。对於绿色低碳这个主题，你可以参考下《中国生态住宅技术评估手册》：“评估指标体系：1 总则；2 小区环境规划设计（100分）；3 能源与环境（100分）；4 室内环境质量（100分）；5 小区水环境（100分）；6 材料与资源（100分）。术语及参考文献。评估体系有关子项的评分标准及办法：1.“能源与环境”子项评分标准及办法；2.“室内空气质量”子项的评价方法。”《环境标志产品技术要求生态住宅（住区）[发布稿]》这两本是国内的。国外的嘛，你参考下《Leed 版 美国绿色建筑评估体系 》吧，对你整体了解是会有好处的。另，这篇发言可能对你也有一定的帮助：各位领导、女士们、先生们大家下午好，非常感谢在座的各位现在还在这里，我非常荣幸，能在这个时间给大家汇报的题目是高舒适度微能耗绿色建筑核心技术以及土壤热泵的设计方法，高舒适度可持续发展建筑技术是是后建筑流派的分支机构，他们的理论 强调建筑与生态环境的融合，是以节约能源和资源，减少污染为核心的设计理念，利用先进的维护结构和设备及工艺，致力于创造一种健康、舒适、节能的人工建筑环境。这是高技派的理论，高舒适度可持续发展的建筑技术，就是这个流派提出来以后逐渐的发展起来了，现在国内在国际上方兴未艾，在国内也有很多这种建筑这种建筑是符合我们国家的政策，节能是我们现在国家提到非常高的要求出来。 它的主要组成，高舒适度低能耗的建筑这个体系，本身建筑物的体系它是有三个系统组成，一个是优化的建筑外维护结构子系统，第二个是平面式空调子系统，第三个是置换新风及湿度系统，加上可持续发展的概念。一共有四个子系统组成，高舒适度可持续发展的建筑技术，他的目标是建立健康、舒适、节能的空间环境，他的关键技术是油画的建筑外维护结构与健康叔叔的平面空调系统的完美结合，也就是说一个建筑师和社会工程师的通力合作的结果，必须是这两方面的一个完美结合。其中少一个都不可以，高舒适度现在这种建筑它执行的标准现在主要是热环境标准和卫生环境标准，高舒适度是有标准的，热环境标准要符合ISO7730国际标准，卫生欢迎标准要符合世界卫生组织的WHO标准，这两个标准再加上国家的节能标准，就是高舒适度的标准齐全了。 热环境标准指标就是7730这个标准主要有这些，这些非常重要的一个是窗户的辐射温差要小于十度的，如果想做到这样，窗户边上，窗口附近的不舒适的辐射区要去掉。在高冷地区要上玻璃，减少玻璃辐射传热能力，因为玻璃是透明建筑结构的，他跟普通的墙体不一样，他是双热组成，他除了有导向散热以外，还可以玻璃得到热量以后，把这个热量变成电磁波的形式向外辐射，必须减少玻璃的辐射传播量，这个非常重要，WHO的世界卫生的环境指标就有这么多，大家可以查一下。整个高舒适度建筑的设计主要按这两个标准来做。 下面我讲第一部分，是优化的建筑外维护结构子系统，这个保温隔热设计重要的前提是准确的全年逐时负荷计算，根据这个结果设计、调整、优化为维护结构的形势和保温隔热的措施，以保证建筑环境的高舒适度和健康节能的特征，也就是符合上述的两个标准。整个保温隔热设计，这里面前面比较多的大家都介绍了我们国内的一些产品，我这里重点介绍它的关键是要做出它一年当中的这个建筑的逐时负荷，要知道他的每个小时内的负荷变化，这个轴是一天24小时，这个纵轴是说的负荷大小，整个横轴说的整个建筑12个月乘24小时这个指标，从这个指标我们看，建筑热的负荷很难形象的表达，这是我们用的德国的软件，可以作出例立体化，我们可以知道这个建筑物一年当中的负荷立体体型，还可以把每个房间都可做成这个图，对每个房间的热辐射都非常清楚，具体怎么做保温隔热，以上的厂家都介绍了，我就不重复了，我讲讲最关键的区域。 这是全年的冷负荷图，就是说整个的制冷过程当中，这个建筑物需要的量是这么一个图形，每天每个小时你都知道，全年的任何一个小时你都知道，我刚才说的，也可以是每个房间的。高舒适度建筑对保温隔热体系的要求有两条，一个是阻止透明维护结构形成的冷热辐射，就是我刚才说的玻璃，它必须是既要有阻挡向外传热的，还要阻挡玻璃透明体系的另一个热阻，像墙体只是导热的辐射，没有热辐射。再一个是建筑热能性指标，D值要大于5，这个也是非常重要的。 高舒适度我们讲第二部分，平面空调子系统，第一具有湿度调节的风管式中央换气系统，我们看世界卫生组织的标准上有要求对这个湿度调节的凤冠式的的中央换气系统，另一个要求传热介质的温度与室内问题应具有小温差传热的特征，也就是说这里面用的暖气片，我刚才说了是60度供水，室内如果是20度的话，他有40度的温差，但是他这个就要求有10度以内的温差。这个非常重要，否则很难形成高舒适度。大温差点热源是很难形成高舒适度的。 平面空调子系统是在房间顶棚上安装辐射换热管，形成平面空调的末端系统，统计通入32-28度，柔和的向房间辐射热量，这个符合小温差传热的特点，冬天是30多度，夏天是18度左右，他这个温差也很小。另外我们可以看，它非常节能，因为温差比非常小，它的特点就是温度和湿度可以独立控制，他的潜热负荷是由新风除湿机提供的。 第一代是混凝楼板买管式。第二代是金属吊顶班辐射式，第三代形式是毛细管辐射式。那么这个毛细管的工作原理是通上水，在冬季的时候有30度的水柔和的向房间输送热量，夏天输送18度的水向房间输送热量，非常的好，也没有噪声，所以满意度也是最好的，再一个是健康，它是独立的，带除湿新风系统，有效的提高空气品质。所以他非常的健康，还有一个节能，他的贡税温度夏季是16度，冬季是32度，如果用制冷机来做的话正好节能一半，这样什么都没有变，只是改成平面式的的空调。还有一个方便快捷，再就是节省建筑的空间。这是它的基本类型，这种高压型可以承受20公斤。他的安装方法就是在混凝土楼板上先喷上一层混凝土砂浆，然后用混凝土木块做上去就可以了，做法和装饰公司做顶棚一样。还可以做多墙体上，还可以做到石膏板上，还可以做金属吊顶上。在写字楼用非常高，可以提高这个写字楼的档次和舒适度。 那么毛细管的数用性适合在写字楼里面用，也可以在别墅里面用，在国外有一些高级酒店里也可以用，在法国、英国、德国都住过这样的酒店。他现在的价格也不高，如果节能达到65%的情况下，他落到建筑面积上每平方米只有70多块钱。比高级暖气片还便宜，他可以降低空间，特别是在写字楼里面做会降低房间建筑的面积要求。 第三部分是独立送新风经除湿处理后，以置换送风自方式送入空房间，用以保证房间的高空气品质。还有置换送风的方式，它地面送风。这种送风方式可以呼吸到。这是温度、湿度、独立控制系统的简单的介绍。新风经过处理以后，除湿送到房间，毛细管有机的结合是非常好的，他管房间的温度，他管房间的湿度，还有一个起保护作用在这里，假设新风机坏了，这个就可以发信号，它是保护的装置。所以这是非常保险的。 第四部分我想讲一下，高舒适度低嫩好的建筑按照上上述两个标准，整个设计出来，它一定是一个低能耗的，但是纯低耗的房子并不一定是高舒适度的房子，这是一个概念，他能使用的能源系统范围很广，也可以用常规的制冷机和燃气锅炉做能源，它如果可以做成循环可再生利用的能源系统的话，最后和土壤热泵技术联起来做，跟这个结合的话，比常规冷热源再节50%，也就是说我已经达到节能65%，剩下的35%我还可以节省50%。循环可再生利用的能源系统这是土壤热泵技术是典型的，它的主要特点是健康绿色的系统，高舒适度低能耗的系统加上高小节能的冷热圆可以满足人的高舒适度的健康要求，又节能、又省钱，大家把高舒适度低能耗的建筑，这里面的建筑小气候，通过新风及机处理，这的空气很好的，但是在院子里面有很多的氧化带，这个外面的空气质量不行了，那么使用土壤热泵可以既改变室内的控制品质，还可以改善小区内的空气品质。夏季同让热泵还可以直供，夏季可以直接利用土壤热泵系统的地下换热器直接供冷，而不需要开热泵机组，只需要开循环泵即可。我们在北京知道，每平方米在夏季是一块钱，主要是有了直供的状态。
节能环保之地源热泵简介： 地源热泵是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量"取"出来，供给室内采暖，此时地能为"热源"；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为"冷源"。具有高效节能、经济环保、安全可靠、可自动运行等优点。关键字：地源热泵 冷热源 能量利用系数1.热泵的定义及原理在我国《暖通空调术语标准（GB50155-92）》中，对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”；在《新国际制冷词典（NewInternationalDictionaryofRefrigeration）》中，对“热泵”的解释是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统”。可见，热泵在本质上是与制冷机相同的，只是运行工况不同。其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R22）循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热（或制冷）功能。在此过程中，热泵的压缩机需要一定量的高位电能驱动，其蒸发器吸收的是低位热能，但热泵输出的热量是可利用的高位热能，在数量上是其所消耗的高位热能和所吸收低位热能的总和。热泵输出功率与输入功率之比称为热泵性能系数，即COP值（CoefficientofPerformance）。2.地（水）源热泵机组的工作原理是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。具有高效节能、经济环保、安全可靠、可自动运行等优点。3.地源热泵同空气源热泵相比，有什么优点地源热泵同空气源热泵相比，有许多优点：（1）全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。（2）冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。（3）地源有较好的蓄能作用。4.地源热泵系统的分类及其各自的优缺点1)Groundwaterheatpumps,GWHPs地下水热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。其最大优点是非常经济，占地面积小，但要注意必须符合下列条件：水质良好；水量丰富；回灌可靠；符合标准。2)(a)Horizontalground-coupledheatpump水平埋管地源热泵系统(b)Verticalboreholeground-coupledheatpump垂直埋管地源热泵系统。(a)和(b)两种方式都归属于Ground-coupleheatpumpsGCHPs（地下耦合热泵系统），也称埋管式土壤源热泵系统。还有另外一个术语叫Groundheatexchanger地下热交换器地源热泵系统。这一闭式系统方式，通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。对于垂直式埋管系统，其优点有：较小的土地占用，管路及水泵用电少，其缺点是钻井费用较高；对于水平式埋管系统，其优点有：安装费用比垂直式埋管系统低，应用广泛，使用者易于掌握，其缺点有：占地面积大，受地面温度影响大，水泵耗电量大。3)Surface-waterheatpumps,SWHPs地表水热泵系统。通过直接抽取或者间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵冷热源。归属于水源热泵方式。其优点有：在10米或更深的湖中，可提供10℃的直接制冷，比地下埋管系统投资要小，水泵能耗较低，高可靠性，低维修要求、低运行费用，在温暖地区，湖水可做热源，其缺点有：在浅水湖中，盘管容易被破坏，由于水温变化较大，会降低机组的效率。4）Standingcolumnwellheatpumps,SCW单井换热热井，也就是单管型垂直埋管地源热泵，在国外常称为"热井"。这种方式下，在地下水位以上用钢套作为护套，直径和孔径一致；地下水位以下为自然孔洞，不加任何固井设施。热泵机组出水直接在孔洞上部进入，其中一部分在地下水位以下进入周边岩土换热，其余部分在边壁处与岩土换热。换热后的流体在孔洞底部通过埋至底部的回水管被抽取作为热泵机组供水。这一方式主要应用于岩石地层，典型孔径为150mm，孔深450m。该系统适用于岩石地质地区，该地区岩石钻孔费用高，而与岩石直接换热，大大提高换热效率，节省钻孔、埋管费用。须得注意分析具体地质情况，做好隔热、封闭、过滤、实际换热量测算等具体工作。5)锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统：适用于空间小，不能单独采用地下埋管换热系统的建筑或内外分区冬季有大量可利用的排热的建筑物，冷却塔和闭环式系统相结合制冷，节省成本；事实证明该系统是高效率、低费用的。它的补充热源有水地源、太阳能、电锅炉、城市热网……，额外排热由冷却塔或水地源来解决。其系统的设计需要详细计算各季节的散热与排热及总的中和后的散热或排热量来选择热源和冷却塔。下面是有关水源热泵行业的一个小的调查报告：一、目前国内市场上销售的水源热泵的生产企业，其中包括国内及国外生产企业国内：山东富尔达、清华同方、山东宏力、烟台荏原、泰豪科技、烟台光大、烟台蓝德、青岛澳柯玛、大连奥德、大连葆光、广州威尔、北京清源、杭州西亚特、苏州TRANE、深圳MACQUAY。。。美国水源热泵的制造厂商有著名的公司有AddisonProductsCompany、AdvancedGeothermalTechnology、CarrierCorporation、ClimateMasterInc.、EconarEnergySystemsCorporation、FHPManufacturing、MammothInc.、TheTraneCompany、WaterFurnaceInternational等公司。二、2004年全国水源热泵机组的市场总容量，其中包括国内企业销售量及国内进口量2004市场总容量：3--5亿，富尔达、同方过亿，其它都在几千万－－几百万三、国内外主要生产企业在国内的代表性工程简介（可以看各家的网站）四、水源热泵机组产品的市场分布情况，主要销售城市及销售数量主要产地：山东、北京及周边、广东主要销售地：东北、河南、西北五、水源热泵机组设备部分的机组形式及主要参数值；机组形式：国内产品以水－水系统、大机组为主；国外产品以水－空气系统，小产品为主。1、目前以螺杆式压缩机机＋壳管式换热器为主；2、部分企业以涡旋式压缩机＋板式换热器或套管式换热器的模块式机组为主；3、很少有企业用最早的活塞式压缩机做机组了机组大小：以50KW--2000KW为主要产品。六、国内外水源热泵的技术发展状况，包括地上的设备部分及地下水源部分机组发展目标：自动化、远程监视控制化、满液式蒸发器的应用、系统优化提高COP值；地源部分：水井形式的回灌问题、埋管形式的换热器的计算问题，混合式系统（如水环热泵系统）的精准计算匹配问题七、国内外水源热泵的相关标准美国：ARI320-98,WATERSOURCEHEATPUMP;ARI325-98,GroundWater-SourceHeatPumps;ARI330-98,Ground-SourceClosed-LoopHeatPumps,1998;ARI110-97,Air-ConditioningandRefrigeratingEquipmentNameplateVoltages;ASHRAE37-1988,MethodsofTestingUnitaryAir-ConditioningandHeatPumpEquipment;国内：GB/T19409-2003水源热泵机组；GB/T10870—2001容积式和离心式冷水（热泵）机组性能试验方法GB/—2001蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组GB/—2001蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组户用和类似用途的冷水（热泵）机组JB/T7227—1994复合热源热泵型螺杆式冷水机组GB/T10870-2001:《容积式和离心式冷水(热泵)机组性能试验方法》地源热泵供暖空调技术规程－－－建研院空调所正在编制行业标准；八、政府对水源热泵技术推广的相关政策目前政府政策模糊，与水资源缺乏政策有些抵触，在水资源较好地区容易推广，比如：东北3省、内蒙、河南、北京、天津、山东西南部...九、影响水源热泵发展的相关因素等等1、政府的地下水政策；2、众厂家对回灌技术的重视程度；3、向矿山、江河湖海等地表水的推广；地下水源热泵与其他几种常用供热方式能量利用系数比较热泵虽然有大于1的制热系数，但是仅以此来判断供热的经济性还是不够的。在将电动热泵供暖和其他供暖方式比较时，还应考虑另一个经济指标——能量利用系数E。能源利用系数E的定义为，供热量与消耗的初级能源之比【4】。它除反映了制热系数的高低外，还考虑到热泵利用一次能源（燃料）的效率，它包括发电效率和输电效率。表3几种供热方式的最大能量利用系数比较【5】供暖方式计算条件E电加热热网效率，电厂供电效率集中锅炉锅炉效率，热网效率空气源热泵电厂供电效率，热网效率，热泵火用效率，热泵制热系数为水源热泵供电效率，热网效率，热泵火用效率，15℃地下水为热源，热泵制热系数为由表3可以看出，在表中所列的几种供热方式中，水源热泵的最大能量利用系数最高，达，由此可以看出水源热泵供热方式最节能且最为经济。仅供参考，请自借鉴。希望对您有帮助。
一、国外研究利用现状与发展趋势
1.早期发展阶段
浅层地热能的研究与开发利用是随着热泵技术的研究与开发而兴起的。早在186年前（1824年）法国物理学家卡诺奠定了热泵理论基础。之后英国的物理学家焦耳论证了改变气体的压力引起温度变化的原理。英国勋爵汤姆逊教授首先提出了“热量倍增器”可以供暖的设想。1912年，瑞士苏黎世已成功安装了一套以河水作为低品位热源的热泵设备用于供暖，并以此申报专利，这就是早期的水源热泵系统，也是世界上第一个水源热泵系统。
在此之后的几十年，地源热泵基本处于实验研究阶段，并先后有地表水源热泵、地下水源热泵及土壤源热泵系统的问世与发展。20世纪30年代地表水源热泵系统问世，是地源热泵中最早使用的热泵系统形式之一。欧洲第一台较大的热泵装置是1938～1939年间在瑞士苏黎世市政大厅投入运行的，它以河水作为热源，供热能力175k W；20世纪40～50年代，瑞士、英国早期使用的地表水源热泵地下水源热泵系统除了用于建筑物采暖外，还用于游泳池加热和人造丝厂工艺加热和鞋厂空调等。随后欧洲其他一些国家也开始安装地表水源热泵系统，热泵系统的供热量不断增大，性能系数也有很大提高。
地下水源热泵也诞生于20世纪30年代，到1940年美国已安装了15台大型商用热泵，其中大部分是以井水为热源。1937年，日本在大型办公楼内安装了2台194k W 压缩机带有蓄热箱的地下水热泵系统，其性能系数达。至20世纪40～50年代，美国应用的主要是地下水地源热泵。
1941年，第二次世界大战爆发后，影响和中断了空调供暖用热泵技术的研究和发展。二战结束后，热泵技术研究及应用逐步恢复，至1950年美国已有20个厂商和10余所大学研究单位从事热泵开发研究，在当时拥有的600台热泵中，50%用于房屋供暖。地埋管式地源热泵技术初始于美国和英国。1950年前后，两国开始使用地埋管吸收地热作为热源为家用房屋供暖的小型土壤热泵。1952年，美国约出厂1000套热泵，1954年出厂约2000套热泵。由于地源热泵的日趋成熟，有力地促进了浅层地热能的广泛应用。
1957年，美国军用基地住房大量采用热泵供暖代替燃气供热方案，热泵产量达2万套，1963年年产量增加到万套。至20世纪60年代初，美国安装的热泵机组已达近8万台。但当时压缩机质量尚不过关，设备费用高而影响了热泵供暖技术的推广，开始处于停顿状态。
到1964年，热泵可靠性的问题已成为一个十分严峻的问题。60年代电价持续下降，使得电加热器的应用不断增加，限制了热泵的发展。
2.迅速发展阶段
20世纪70年代，世界石油危机的出现，又引起人们对地下水源热泵的关注与兴趣，又开始大量安装与使用地下水源热泵，热泵工业进入了黄金时期。这一时期，世界各国对热泵的研究工作都十分重视，诸如国际能源机构和欧洲共同体都制定了大型热泵发展计划，热泵新技术层出不穷，热泵的用途也在不断地开拓，并广泛应用于空调和工业领域，在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。
热泵真正意义的商业应用也只有近20年的历史。20世纪90年代后，随着环保要求的进一步提高，美国地下水源热泵系统的应用一直呈上升趋势。美国能源信息部的调查表明：美国地下水源热泵的生产量从1994年的5924台上升到1997年的9724台。再如美国，截止到1985年全国共有万台地源热泵，而1997年就安装了万台，到目前为止已安装了40万台，而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中在新建筑中占30%。目前，每年大约有5万套地源热泵在安装，其中开式系统占5%。美国热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入1亿美元从事开发、研究和推广工作。
欧洲一些国家由于采取积极的促进政策（包括财政补贴、减税、优惠电价和广告宣传等），热泵市场得到快速发展。1997年，欧洲发展基金会重新提出热泵发展计划。到2000年，欧洲用于供热、热水供应的热泵总数约为万台，其中地下水源热泵约占。与美国的热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅部地热资源，地下土壤埋盘管的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，在家用的供热装置中地源热泵所占比例，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。
3.发展趋势
近年来，各国浅层地热能的开发利用规模和发展速度都在快速增长。美国和加拿大一些大学和研究机构，对于土壤源热泵进行了较深入的试验研究，取得了一些重要数据。美国能源部（DOE）、美国环保局（EPA）及爱迪生电器学会（EEI）、国家农业电力合作公司等财团组成一家政府参与的工业设施国际集团，推广热泵供暖系统。目前从国外发展趋势看，开发利用浅层地热能，将是地热资源开发利用的主流和方向。
浅层地热能是宝贵的新型能源。与风能、太阳能等非人力控制的自然资源相比，浅层地热能是一种在开采利用时间上，可人为控制使用的可再生能源，是集热、矿、水为一体，具有洁净、廉价、用途广泛的新能源。开发利用浅层地热能可以降低常规能源消耗，减少环境污染，尤其是大气污染，又可以在发展某些相关产业经济与提高人们生活质量方面发挥作用，具有显著的商业价值。因此，引起了各国对其开发利用的重视。特别是1973年世界能源危机以来，浅层地热能的勘查与开发利用正在迅速向深度和广度发展。
4.地下水热运移数值模拟研究进展
地下水源热泵运行后，回灌井注入含水层的冷热能会在对流和热传导的作用下向抽水井运移，从而对地下水温度场产生影响，因此有必要对地下水热运移过程进行深入研究。数值模拟方法以其高效性、便捷性和灵活性等众多优势，逐渐成为研究这一问题的有效工具。鉴于此，本节对国内外地下水热运移数值模拟研究进展进行回顾，为本专题的后续研究提供基础和参考。
从20世纪70年代末开始，国外提出了许多描述含水层中热量运移的数学模型.Mercer等（1985）、Crawford等（1982）以及Mirza等对含水层储能的一些模拟技术进行了讨论。1985年.和等统计了当时已有的21个热运移数学模型，所有这些模型均只考虑对流和热传导作用，忽略了自然对流对热运移的影响，除了两个是三维水流耦合模型外，其余均为一维和二维的。Tsang等（1981）和Sykes等（1982）曾先后利用有限差数值模拟方法，对Auburn大学第二期地下含水层储能野外试验中水和热量运移规律进行了模拟研究，模拟结果与试验观测结果基本吻合。Buscheck等（1983）利用Aubum大学储能试验前两个周期的资料进行了二维数值模拟，并在模拟过程中考虑了自然对流的影响。Rouve等（1988）应用有限元模拟方法对德国Stuttgart大学的人工含水层季节性储能试验进行了二维数值模拟，并对含水层中各填充亚层的渗透性空间组合进行了优化。Molson等（1992）利用加拿大Ontario武装基地潜水含水层储能试验数据，对该试验过程进行了三维有限元模拟，其中考虑了自然对流影响和密度随温度的变化，该模型相对比较完整，但是试验条件比较简单，且连续性方程不尽完善。Forkeli等（1995）利用二维轴对称模型和三维有限元模型对人工含水层储能系统的储能效果进行了模拟研究，并通过对比模拟确定了效果最佳的人工储能系统。Travi等（1996）建立了二维非稳定流模型，通过数值计算给出了一个含水层剖面上温度的变化。Chevalier等（1999）应用随机游离法对多孔介质含水层储能进行了模拟研究，发现区域地下水的流动能够加速所储热能向下游含水层中扩散，从而降低所储热能的回采率。Nagano（2002）通过实验室试验和有限差分数值模拟研究得出，如果储热过程中回灌水的温度较高（>；50℃），含水层中将很可能发生自然对流现象，从而使得利用含水层储能的热回收率将受到较大影响。Chounet等（1999）利用混合有限元法对土壤中水流和热量运移进行模拟，提高了模拟精度，但所用模型是一个剖面的二维模型。
国内对地热数值模拟研究始于20世纪80年代后期，张菊明等（1982）用有限元法模拟了二维地热运移问题，并给出了有限元程序。李竞生等李竞生，王广才 1989.平顶山八矿热水补给来源及条件方式.煤炭科学研究总院西安分院科研报告.对平顶山地温场分别建立了二维和三维温度场数学模型，并采用有限元法求解，但是此模型仅是一个稳定的模型，并没有对水流场的变化规律进行研究。薛禹群等（1987）对上海储能试验建立了三维数学模型，且考虑了热机械弥散，但水流模型是一个稳定模型，用简单的解析表达式代替水流模型，没有考虑水密度随温度的变化和水动力黏滞系数随温度的变化。张菊明（1994）建立了三维地温场数学模型并提出了有限元解法，但没有考虑水流方程。胡柏耿胡柏耿.1995.地热田中的传热传质研究.北京：清华大学博士学位论文.采用二维双孔隙介质模型模拟了地热田中传热和传质过程，并分别模拟了西藏那曲地热田和羊八井地热田的热质运移规律。任理等（1998）用交替方向有限差分法研究了土壤二维水热运移规律。何满潮等（2002）首先研究了地下热水回灌过程中渗透系数变化规律，然后针对单井、对井回灌过程中渗流场的动态变化建立了地热回灌渗流场数学模型，推导了渗透系数恒定与变化不同条件下的单井、对井回灌的理论公式。
国内外专家对于专门针对水源热泵的地下水热运移也进行了一定的模拟研究。Gringarten等（1975）对地下水均匀流动条件下的含水层热能采集进行了理论研究。通过对边界条件的简化和进行适当的条件假设，建立了对井系统的热传递数学模型，并利用该模型对不同给定条件下的热突破事件进行了定量评价，为法国的对井采能系统的合理布局设计提供了有效的指导。为了定量评价目标含水层系统中热量的运移特征，从而指导采能系统的设计，Wiberg应用有限单元法，对单纯的热传导和传导－对流并存两种不同假设条件下，理想含水层系统中地温场的分布特征进行了对比模拟研究。根据美国威斯康星州的供暖和制冷负荷要求，Andrews（1978）应用二维有限元模型，定量评价预测了水源热泵利用对地下温度场的影响。模拟结果表明，与区域地下水处于静止状态的情况相比，当区域地下水以一定的速度流动时，冬灌井周围的温度降幅相对较小，而影响半径有所增加，并且温度扰动带沿水流方向发生一定的偏移。Rahman（1984）通过对含水层条件进行假设，建立了对井回灌系统的模拟模型，并对不同的回灌量、含水层厚度、初始储层温度和井距影响条件分别进行了定量模拟研究。研究结果表明，除回灌量和井对之间的距离外，含水层厚度对热突破的时间影响比较显著；而含水层的储水率和渗透系数对热突破事件的影响并不显著。为了确定开采井群和回灌井群之间的合理布局，Paksoy（2000）应用CONFLOW程序，对含水层采能过程中热锋面的运移特征进行了定量模拟研究。通过限定开采井和回灌井的水位变幅，同时确保不出现热突破，最终确定上述约束条件下开采井群和回灌井群之间的最小距离。Tenma建立了一个理想的对井模型，利用FEHM软件对不同的开采与回灌量、水井滤管长度与位置和运行周期情况进行定量对比模拟。研究结果表明，前两个因素是控制模型温度变化幅度的主要影响因素。在国内，辛长征等（2002）利用美国地质调查局编写的HST3D程序，对一典型双井承压含水层的速度场和温度场进行了全年运行模拟，由于程序的限制，模拟时采用全年固定流量和固定温度的办法。周建伟等（2008）利用基于HST3D的Flowheat程序对武汉市某地下水源热泵系统进行了模拟，并对布井方式和抽灌组合的合理性进行了分析。张昆峰等（1998）模拟了大口径井水源热泵的冬季运行工作情况，结果表明，大口径井中的井水流动为均匀下降。
二、国内研究现状及发展趋势
1.早期热泵的应用与起步阶段（1949～1966年）
相对于世界热泵的发展，我国热泵的研究工作起步约晚20～30年左右。20世纪50年代天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究，1956年吕教授的《热泵及其在我国应用的前途》一文是我国热泵研究现存的最早文献。20世纪60年代，我国开始在暖通空调中应用发展热泵，并取得了一大批成果。1960年同济大学吴沈钇教授发表了《简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖》；1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器；1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台制热量为3720W的CKT-3A热泵型窗式空调器；1965年天津大学与天津冷气机厂研制成功国内第一台地下水热泵空调机组；1966年天津大学又与铁道部四方车辆研究所共同合作，进行干线客车的空气/空气热泵试验；1965年，由原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授、吴元炜教授领导的科研小组，根据热泵理论首次提出应用辅助冷凝器作为恒温湿空调机组的二次加热器的新流程，这是世界首创的新流程；重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会。清华大学、天津大学分别与有关企业结成产学研联合体，开发出中国品牌的地源热泵系统，已建成多个示范工程，越来越多的中国用户开始熟悉热泵，并对其应用产生了浓厚的兴趣。
我国早期热泵经历了17年的发展历程，度过一段漫长的起步发展阶段。其特点可归纳为：①对新中国而言，起步较早，起点高，某些研究具有世界先进水平；②由于受当时工业基础薄弱，能源结构与价格的特殊性等因素的影响，热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢；③在学习外国基础上走创新之路，为我国今后热泵研究工作的开展指明了方向。
2.热泵应用与发展的停滞期（1966～1977年）
这一时期正处于“十年动乱”期间，在此期间热泵的应用与发展基本处于停滞状态。该期间没有一篇有关热泵方面的学术论文发表和正式出版过有关热泵的译作和著作等；国内没有举办过一次有关热泵的学术研讨会，也没有派人参加过任何一次国际热泵学术会议，与世隔绝10余年。只有原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕、吴元炜领导的科研小组在1966～1969年期间，坚持了LHR20热泵机组的研制收尾工作，于1969年通过技术鉴定，这是在“文革”时期全国唯一的一项热泵科研工作。而后，哈尔滨空调机厂开始小批量生产，首台机组安装在黑龙江省安达市总机修厂精加工车间，现场实测的运行效果完全达到（20±1）℃，（60±10）%的恒温恒湿的要求.这是我国第一例以热泵机组实现的恒温恒湿工程。
3.热泵应用发展的复苏与兴旺期（1978～1999年）
1978～1988年，我国热泵应用与发展进入全面复苏阶段。在此期间，为了充分了解国外热泵发展的现状与进展，大量出版有关著作，国内刊物积极刊登有关热泵的译文，对国外热泵产品进行测试与分析，积极参加国际学术交流。同时，一些国外知名热泵生产厂家开始来中国投资建厂。例如美国开利公司是最早来中国投资的外国公司之一，于1987年率先在上海成立合资企业。
1989～1999年期间，我国热泵又迎来了新的发展历程。在我国应用的热泵形式开始多样化，有空气－空气热泵、有空气－水热泵、水－空气热泵和水－水热泵等。在此期间国内已有国有、民营、独资、合资等不少于300家家用空调器厂家，逐步形成我国热泵空调器的完整工业体系，且水源热泵空调系统在我国得到广泛应用。据统计，到1999年全国约有100个项目，2万台地下水源热泵在运行。20世纪90年代初开始大量生产空气源热泵冷热水机组，90年代中期开发出地下水热泵冷热水机组，90年代末又开始出现污水源热泵系统。土壤耦合热泵的研究已成为国内暖通空调界的热门研究课题。国内的研究方向和内容主要集中在地下埋管换热器，在国外技术的基础上有所创新。
1978～1999年，中国制冷学会第二专业委员会主办过9届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自20世纪90年代起，中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会在其主办的全国暖通空调制冷学术年会上专门增设“热泵”专题交流。
1988年，中国建筑工业出版社出版了徐邦裕教授等编写的《热泵》教材；机械工业出版社1993年出版了郁永章教授主编的《热泵原理与应用》，1997年出版了蒋能照教授主编的《空调用热泵技术及应用》，1998年出版了郑祖义博士著的《热泵技术在空调中的应用》；1994年华中理工大学出版社出版了郑祖义著《热泵空调系统的设计与创新》。1989～1999年，正式发表有关热泵方面论文270篇，热泵专利总数161项，而发明专利为77项。这些教材、著作、译著和论文的出版，专利技术的应用，推动了热泵技术在我国的普及与推广。
4.热泵技术的飞速发展时期
进入21世纪后，由于城市化进程的加快，人均GDP的增长，拉动了中国空调市场的发展，促进了热泵在我国的应用，应用范围越来越广泛，热泵的发展十分迅速，热泵技术的研究不断创新。热泵的应用、研究空前活跃，硕果累累。2000～2003年，专利总数287项，是1989～1999年专利平均数的倍。2000～2003年间发明专利共119项，是1989～1999年发明专利平均数的倍。2000～2003年，热泵文献数量剧增，如2003年文献数是1999年文献数的5倍。全国各省市几乎都有应用热泵技术的工程实例。热泵技术研究更加活跃，创新性成果累累。在短短的几年中有3项世界领先的创新性成果问世，包括：同井回灌热泵系统，土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统，供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统。
5.地源热泵的应用与研究
我国地源热泵研究起步于20世纪80年代，首先是一些高校和科研机构对地源热泵的相关技术进行了专题研究。如北京工业大学对深层地热水进行了研究，并设计了若干垂直埋管和水平埋管的土壤源热泵试验系统；哈尔滨工业大学的水环热泵空调系统应用基础的研究与评价，土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的数值模拟与实验研究，土壤源热泵系统中地埋管的热渗耦合理论与关键技术研究；湖南大学建设了水平埋管土壤源热泵系统等。另外，青岛建筑工程学院、山东建筑工程学院、上海同济大学、天津商学院、重庆建筑大学等大学也进行了该方面的研究。近年来国内数所高等院校开展了土壤源热泵系统和水源热泵系统的试验研究，并取得了一些重要成果。
目前，我国浅层地热能的开发利用研究发展很快，经过近二十几年的研究和开发，热泵技术在我国已取得了很大进步，尤其是地源热泵技术发展迅速。已经初步建立了各类地下水源热泵系统的水源井施工技术和技术要求，井群设计和计算方法、水质评价和处理方法及环境评价方法等。
截止到2008年10月底，我国浅层地能应用面积超过1×108m2（《地源热泵》杂志2009年5月刊）。已遍及北京、上海、天津、河北、河南、山西、辽宁、四川、湖南、西藏、新疆等地。应用的建筑类型包括宾馆、住宅、商场、写字楼、学校、体育场（馆）、医院、展览馆、军队营房、别墅和厂房等，应用前景广阔。
6.浅层地热能的开发利用与发展趋势
浅层地热能的开发利用涉及城市能源结构、环境保护和提高人民生活质量的重大课题。特别是浅层地下水源热泵和土壤源热泵的可再生能量采集系统是解决上述重大课题的关键，其能量采集基本不受使用地域和四季气候的影响。浅层地热能作为建筑物的冷热源初始采集更具有推广价值。
浅层地热能的开发利用不仅受到学术界和企业界的关注，政府也更加重视。《中华人民共和国可再生能源法》明确指出：国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术发展的优先领域。国家财政支持可再生能源的资源调查、评价和相关信息系统建设。该法的实施为浅层地热能的调查、评价和开发提供了强有力的依据和保障。国土资源部、中国地质调查局等部门多次召开浅层地热能勘查开发经验交流会、技术研讨会，并编制出台浅层地热能勘查评价规范，做到了浅层地热能勘查开发有标准可依。近年来，随着国家加大建设“资源节约型、环境友好型”社会的力度，实现节能减排目标，国家从中央财政安排专项资金用于支持可再生能源建筑应用示范和推广，财政部、建设部已批准下达3批包括浅层地热能利用的可再生能源建筑应用示范推广项目。各地也相继出台支持开发利用浅层地热能项目。如2006年5月31日，由北京市发改委联合市水利局、国土局等9个委办局联合发文对采用地下水源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米35元的标准进行补贴，对采用地源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米50元的标准进行补贴；沈阳市发布的《关于地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》中要求在沈阳市三环内的455km2核心区范围内，对符合应用地下水热泵技术的409km2范围内的建筑物，原则上都要采用地下水源热泵技术规划研究。
进入21世纪，伴随中国经济的迅速发展，人们对生活品质和舒适性要求的不断提高，城市能源结构的改变，建筑市场的巨大，为浅层地热能开发利用技术的推广创造了前所未有的机遇。国内在热泵理论研究、试验研究、产品开发和工程项目的应用诸方面都取得了可喜的成果。
目前，我国已经建立了比较完善的开发利用浅层地热能的工程技术、机械设备、监测和控制系统，但回灌技术中的水质控制和回灌对储层及用水管的影响评价，堵塞井的处理技术，对井群采灌系统温度场、化学场和压力场的模拟计算方法，参数采集方法等尚在研究之中。
陈建平
（北京市国土资源局）
摘要：2008年北京奥运，引发了一场绿色革命，国人对改善环境保护环境的意识空前提高，并已成为一项十分重要的自觉行动。为了实现绿色奥运，北京市采取措施，大力发展清洁能源。地热是一种良好的清洁能源，本文重点对深层地热和浅层地热及其利用进行积极的探讨。
引言
北京市开发利用地热资源（温泉）历史悠久，利用地热进行采暖已经多年。1999年时，为了改善环境、支持申奥，大力改善能源结构，地热等清洁能源的利用被列入了城市能源发展规划，得到重视。在市政府地热采暖示范工程顺利进行的同时，浅层地温的利用、研究，在北京地区取得了重大进展。低温地热的梯级利用技术研究项目取得的成果，进一步扩大了地热资源利用的范围。
深层地热：指传统意义上的地热，国际规范温度大于25℃。地热有多种形态，其中地热水是集“热、矿、水”三位一体的宝贵的自然资源，是一种清洁可持续利用的能源。北京工业大学、郭庄北里、北京地质勘察技术院等地热采暖示范工程的试验成功，对改善能源结构、发展可再生能源，将产生积极的意义和影响。采暖示范项目在地热回灌与地热热泵技术的应用上，以及地热保护与梯级利用、综合利用技术方面，也具有十分重要的意义。
示范工程试点之一的崇文区郭庄北里小区，6栋居民楼数万平方米的建筑采用地热采暖，彻底解决了该小区由于历史原因造成的20多年没有供暖的问题，实现了地热采暖多级换热、全封闭循环、热泵技术应用、地热采暖尾水100%回灌的试验目标，有效保护了地热资源。项目的试验的成功，受到市政府的高度重视。
浅层地热：是低温地热能的另一种形式，它涉及从地下常温层以下至一定深度以内（北京地区约为150m以浅）的浅层地热资源，包括土壤中和地下水中的热能等，大大地拓展了地热应用的范畴。在地下恒温层以上（特别是接近地表）的土壤地层中，还包含太阳能辐射到地表所形成的热能，优点是利用中操作简单、投入较少，但这部分辐射热能受外界条件的影响较大，不很稳定，其热能利用的效果与热量储量不能与地热（包括地温）相比。
国际上热泵技术的利用发展已经数十年，国内的研究是从20世纪90年代开始的。近年来，北京地区热泵技术利用发展较快，从2000年开始到2004年，仅3年多的时间，全市热泵供暖面积已经超过500万m2。浅层地热的利用在热泵技术的发展中占有很大比例，说明了其具有的独特优势和特点。通过各种试验得出的技术和经济分析表明，它将在未来推动我国低品位能源的应用。
1 国外地热能利用的发展情况
法国
深层地热：法国本土的地热资源以≥50℃的低焓地热水为主，法国对地热的利用发展于20世纪80年代。法国以供水井和回灌斜井组成的“对井”而著称；两口地热井在地面上相距10m，但在千余米地下的距离，可达400～1000m；1998年的统计资料，巴黎仍有41个区域供暖的“对井”机房在运行，至2005年时数量略有减少。
浅层地热：对于更低温的地热能，法国使用地热热泵进行供暖和制冷。如巴黎塞那河畔的法国电视台，钻井仅几百米深，地下水温可达到23℃，被用于地热供暖系统。
德国
深层地热：德国地热利用以采暖为主，特点是：建立相对集中的大型供热站。由于热泵用电，引用了“季节特性系数”，即供热量与消耗电量之比，一般为5～7的范围；此外，全年热量输出的85%使用地热，全年热量的15%采用由石油或燃气燃烧器形成的辅助热源，主要解决峰值供暖负荷。到2002年，已有9个集中供热站，其地热井深度从1100～2400m不等，总供热量136MW。用于采暖、温室等；
浅层地热：德国广泛使用分散的浅层地热能及小型地热热泵，供采暖之用；地下换热器包括水平的热收集器、垂直的地下换热器，或地下水换热器等；据介绍，仅德国北部，就有有万根地下换热器。据报告，到1999年底止，德国全国至少安装有万台平均制热量19kW的热泵机组。由于在利用中德国多使用双U型地埋管，如以每台19kW机组配以3根深100m的地下换热器，推算1999年底之前，德国应至少有万根的地下换热器。
德国的供暖系统，习惯于使用热水/冷水供热制冷；德国的供暖水温标准是75/65℃，采用的地板采暖水温仅仅38℃。由于一般住宅夏天并不使用空调，土壤温度靠自然恢复，冬季热泵的水源侧水温常常降到0℃，负荷侧温度38℃，所以其热泵COP值也达4以上。
2 国内地热利用的发展情况
地热供暖
传统意义上的低温地热水的概念是：温度范围从25～90℃，主要来自深部地层。
20世纪70年代开始，北京地区地热采暖主要利用60℃多度地热水进行直供。由于北京地区的地热水温度多在40～60℃范围，所以当时尝试用60℃的地热水通到暖气片中，为达到供暖效果，依靠加大暖气片的片数作保证。而由于当时条件的限制（建筑结构、保温质量、供暖管道材质等），往往在最冷天时室温不够高，供暖效果经常不能保证，或者需要进行调峰处理。
随着近代建筑节能技术的发展，居住建筑供暖热指标已逐渐下降（约20W/m2左右），因此进一步降低供暖水温度，成为一种趋向和可能。由于供暖技术的进步，如采用冷热两用型的风机盘管机组，可以大大降低所要求的热源温度。实际运行的供暖水温经常在45℃左右，甚至更低。30～35℃的地板采暖供热温度，也是目前住宅或公共建筑可以接受的可行的温度。
因此，北京地区40～60℃的地热水，也将发挥重要的能源作用。地热热泵技术的发展，将会很大程度的利用35～40℃的地热采暖尾水。预计在未来能源的构成中，低温地热能的利用，会占越来越大的比重。
地热热泵
地热热泵，按水源侧能承受的工作温度和负荷侧供热制冷温度，可以分为两种类型：冷热两用型热泵、升温型热泵；
35℃，是冷热两用型热泵的可承受的水源侧最大温度；其负荷侧供回水温度，冬季50/43℃，夏季7/12℃；北京工业大学地热供暖示范工程课题组在2000年初，引进了当时北京第一台国外厂家生产的，能承受35℃地热尾水温度的冷热两用型水-水型热泵及水风型热泵进行实验；后来又在中试工程中，和大型工厂工程进一步使用，都取得了很好的效果。用热泵提升尾水温度的做法，在实际利用中具有十分广泛和积极的意义。
55℃，是升温型热泵所能承受的水源侧最大温度；升温型热泵，仅供冬季负荷侧供回水温度85/70℃，也可以为75/65℃，70/60℃以满足民用采暖的需要。
经在某工程测试的数据计算，热泵运行最低效率为～。
地热的梯级利用
不论是哪种温度的地热水，梯级利用都是一个最佳的利用方案。所谓梯级利用，就是按照用户终端需要的供热水温，从高到低排序；高能高用，温度适用，分配得当，各得其所，通过梯级利用，可有效提高地热资源利用率。
北京申办2008年奥运会成功以来，由于地质勘查钻井技术的进步，大大加强了钻井的能力与深度，北京地热水的温度有了新的提高，最高达到89℃。
当然，不论地热水提供的温度多高，供暖所需温度和用户所需要的水温，仍然是一定的。地热热泵技术的利用与设备水平的不断进步，有助于进一步提高地热资源的利用率。
地热梯级利用的实例
根据北京工业大学地热供暖示范项目组的测试和阶段总结，该校使用地热供暖的初投资，与常规集中供热区域锅炉房的价格基本相当；而运行费用，经在2002，2004年两次分别复测，总效率约在～范围内；费用低于天然气。
在北京热泵技术的应用研究与发展中，研究工作已有10多年的历史。据不完全统计，水源、地温热泵的利用发展超过一般的想像，仅在北京地区及周边，已安装的土壤源地埋管换热器约几千根以上，除一般用于小型别墅外，一些大型的工程也在尝试这种可再生能源的利用试验（初步试验的效果理想）。
3 国内浅层地热能供热的发展
技术可靠性与基础工作
在土壤源热泵系统的设计中，从土壤中吸和放的热量一定要平衡，才能保持可靠、稳定的运行，因此，逐时的负荷计算很重要。如果冬夏逐月总制热量和总制冷量不平衡，以及冬夏季峰值负荷不平衡，超过一定限度时，会出现一些问题，比如：在冬天，热泵水源侧温度达到－2～－4℃，低于设计值，这时，热泵制热量减少，结果可能不能保证供暖温度；而在夏天，由于夏季负荷过大，热量散不出去，水源侧水温升得很高，会造成热泵停机。这时，就得要考虑辅助一个冷却塔；如果用户要求只需供热，不需供冷；或要求只需供冷，不需供热；则在使用这种系统时，要有足够的补救措施。
地热供暖及各种热泵供暖系统，梯级利用的方案示意图如下：
浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集
大地导热系数包括：塑料管材，回填料，土壤在内的综合的导热系数，还与现场的土壤含水量等因素有关，也只能在现场测定；研究表明，仅就土壤和岩石两类土壤材料的导热系数来说，其数量级可以由（m·℃）至（m·℃），随其密度及湿度有所不同；常遇到的土壤材料的导热系数，会相差两倍以上；如果大地导热系数相差两倍，在一定的条件下，设计管长，可以减少大约20%；同时，在提高回填材料的导热系数上，多年来国外都做了不少改进。
大地导热系数的测定，要在没有被热扰动过的土壤中现场进行。依据国际上的大地导热系数模拟装置的原理，大地导热系数模拟装置已测出多种数据；该装置由北工大地热供暖课题组，在研究工作中，自行研制、设计和施工；经过了实验检验；并且经改进后，还扩大了其功能。
合理的热泵选择
一是根据当地的地质与水文地质条件、经济能力、政策导向等因素，进行合理的选择，已采用效率高、费用可以接受的热泵方式及设备。
二是按照低的进水温度选热泵，以免制热量不够；由国外某知名的热泵厂家给出的数据表明，该热泵水源侧供水温度℃时的制热量，比14℃时的制热量，大约小一倍；并且样本上说明，不鼓励在该低温工况下运行。
三是要选能承受冬季的低温，夏季的高温的土壤源专用热泵；能承受水源侧进水温度－5℃，和43℃的热泵；不仅在自控上体现了保护温度的不同，在制冷系统上，还应该有必要的措施。
严格的施工技术
（1）要有定点专用厂家生产关键的设备与管件材料：例如，热泵主机的性能稳定，U型管的底部接头、双U型管的上部接头等，是导致水流阻力加大的主要部位。
（2）井孔的回填材料和方法：回填材料影响导热系数；要使用砂浆泵加压灌浆法，可以保证较高的导热系数。
（3）施工单位要有相应的资质，施工人员（包括电熔焊工和下管，回填工）要进行培训，并有合格证书。
（4）杜绝低劣，粗放的设计，施工工艺，才能保证效果。
长期的效果监测
根据大地导热系数的测定结果，在设计、工完成后，可以进行使用20～50年的效果模拟预测，主要是确定热泵水源侧，冬夏的最高，最低温度的逐年变化；这样就可以知道其制热量和制冷量的逐年变化；一般说，当冬夏热冷负荷基本一样时，水源侧的冬夏的最高，最低温度也还会逐年上升，这对于北方的供暖有利。
规范化管理和许可证制度
国家应制定统一标准，包括：地埋管的钻孔，设计，施工规范等。我国是一个大国，任何事情，无序发展，势必造成混乱；由于钻孔的高利润，只要买个小钻机，个体的钻孔很容易实现；据调查，有的工地，钻孔的斜度，可以与相距4～6m的临近钻孔相交汇。地下工程是隐蔽工程，如果无序进行，对于其他地下设施，势必会造成影响；
政府有关部门，应制定地热地源发展规划。北京是世界最大的城市之一，热泵技术的发展（包括土壤源和地下水源等）应在浅层地温条件调研的基础上，由有关部门提出科学的发展规划。为加强管理，应制定法规，以规范这一技术的有序发展。
对于土壤源热泵系统，可能带来的土壤环境保护问题，应有所准备；要有序钻孔，以保护一个清洁的地球。
4 北京地区深层地热、浅层地热的发展与政策
深层地热
为科学引导地热的发展，北京已经编制2006—2020年地热资源可持续利用发展规划。近年内的发展重点，一是进一步探讨为加强地热资源的科学管理，实行保护性限量开采的有关政策。市政府有关部门已经发出通知，支持地热供暖项目的发展，但要求采取回灌措施，保证将采暖弃水进行回灌；强调温泉休闲度假旅游项目的发展，按不同用途进行循环过滤、中水处理、综合利用，实现零排放的目标。二是支持延庆生态农业县的无烟城建设，提高当地的旅游品牌。例如延庆县城人口不足10万，按规划目标，总建筑面积约500万m2，当地地热埋深2000m，可打出70℃左右、日采3000m3地热水，具有发展地热供暖的地热资源条件。实现地热供暖，可为当地减少50%左右以上的燃煤锅炉。
浅层地热
浅层地热的开发利用，需要具备一定的地质和水文条件，才能取得较高的效率，达到理想的供暖/制冷效果。为加强地热资源的开发管理，规范开发中的市场行为，应该立项进行全市浅层地热资源情况和水文地质条件的调查，并在调查的基础上，划定适合于不同热泵技术发展的条件和范围，编制相关的发展规划，以便引导浅层地热能科学合理的利用。
地质环境的监测
加强对浅层地热利用的管理和规范，特别是保证水源热泵系统中地下水资源的回灌、水质检测与地质环境监测，十分重要，应引起有关部门的足够重视。
发展前景
鉴于改善能源结构和节约资源的需要，北京市为加强浅层地热资源等可再生能源的利用，提出未来几年内发展1亿m2供暖面积的目标。这一目标的提出，完全体现了北京地区发展清洁能源和节约资源的紧迫性。为实现这一目标，在市发改委的牵头下，市政府9个委办局共同研究、制定了相关的扶持政策，加强对地热与浅层地温资源利用的支持，引导地热于浅层地源热泵项目，给予一定数量的项目改造或建设资金的补助政策。预测在这一政策的促进下，北京市地热与浅层地热等可再生能源的利用会有一个快速的发展。
参考文献
［1］丁良士等.从深层到浅层地热供热/制冷看北京2008奥运场馆能源建设.2003
［2］北京市地质矿产局地热处.北京市地热资源2001—2010年可持续利用发展规划.1999
［3］陈建平.北京地热资源管理研究.2002.北京地热国际研讨会论文集，北京：北质出版社，273～283
1.地源热泵发展史
我国热泵技术的研究开始于20世纪50年代，天津大学热能研究所开展了我国的热泵的最早研究。1956年吕灿仁教授的《热泵及其在我国应用的前途》一文是我国热泵研究现存的最早文献。
20世纪60年代，我国开始在暖通空调中应用发展热泵，并取得了一大批成果。1960年同济大学吴沈钇教授发表了“简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖”；1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器；1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台制热量为3720W的CKT-3A热泵型窗式空调器；1965年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台地下水热泵空调机组；1966年又与铁道部四方车辆研究所共同合作，进行干线客车的空气/空气热泵试验；1965年，由原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授、吴元炜教授领导的科研小组，根据热泵理论首次提出应用辅助冷凝器作为恒温湿空调机组的二次加热器的新流程，这是世界首创的新流程；1966年与哈尔滨空调机厂共同开始研制利用制冷系统的冷凝废热作为空调二次加热的新型立柜式恒温湿热泵式空调机。
1978～1988年我国热泵应用与发展进入全面复苏阶段。这期间，为了充分了解国外热泵发展的现状与进展，大量出版有关著作，国内刊物积极刊登有关热泵的译文，对国外热泵产品进行测试与分析，积极参加国际学术交流。同时，一些国外知名热泵生产厂家开始来中国投资建厂。例如美国开利公司是最早来中国投资的外国公司之一，于1987年率先在上海成立合资企业。
1989～1999年期间我国热泵又迎来了新的发展里程。在我国应用的热泵形式开始多样化，有空气/空气热气、空气/水热泵、水/空气热泵和水/水热泵等。在这期间国内已有国有、民营、独资、台资等不少于300家家用空调器厂家，逐步形成我国热泵空调器的完整工业体系。水环热泵空调系统在我国得到广泛应用。据统计到1999年，全国约有100个项目，2万台地下水热泵机组在运行。20世纪90年代初开始大量生产空气源热泵冷热水机组，90年代中期开发出井地下水热泵冷热水机组，90年代末又开始出现污地下水热泵系统。土壤耦合热泵的研究已成为国内暖通空调界的热门研究话题。国内的研究方向和内容主要集中在地下埋管换热器，在国外技术的基础上有所创新。
进入21世纪后，由于我国快速城市化，人均GDP的增长，拉动了中国空调市场的发展，促进了热泵在我国的应用越来越广泛，热泵的发展十分迅速，热泵技术的研究不断创新。2000年至2003年间，热泵的应用、研究空前活跃，硕果累累。
2000～2003年4年间，专利总数287项，年平均为项，是1989～1999年专利平均数的倍。2000～2003年间发明专利共119项，年平均项，是1989～1999年发明专利平均数的倍。
2000～2003年中热泵文献数量剧增，如2003年文献数是1999年文献的5倍。全国高校有105名研究生以热泵技术为题目，平均每年有名，是90年代平均数的7倍多。
全国各省市几乎均有应用热泵技术的工程实例。热泵技术研究更加活跃，创新性成果累累。在短短的几年中有3项创新性成果问世：同井回灌热泵系统、土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统、供寒冷地区应用的单、双级耦合热泵系统。
2.地源热泵应用基础与实践的研究
我国地源热泵研究起步于20世纪80年代，首先是一些高校和科研机构对地源热泵的相关技术进行了专题研究。部分研究项目列入表3-1中。
表3-1部分高校地源热泵研究课题
研究工作主要集中于以下几个方面：地下埋管换热器的传热模型和传热研究；夏季瞬态工况数值模拟的研究；热泵装置与部件的仿真模型的理论和实践研究；
地源热泵空调系统制冷工质替代研究；其他能源如太阳能、水能等与地热源联合应用的研究；地源热泵系统的设计和施工；地源热泵系统的经济性能和运行特性的研究；地下地下水热泵回灌技术与实践；土壤热物性及土壤热导率的试验研究。
同井回灌地下地下水热泵地下水运移数值模拟与实验研究；土壤蓄冷与土壤源热泵集成系统的应用基础研究等。
进入20世纪90年代，北京工业大学丁良士教授、山东建筑工程学院方肇洪教授等人先后在美国俄克拉荷马州立大学和瑞典、德国、加拿大等地学习考察地源热泵技术，回国之后纷纷投入国内地源热泵技术研究的实践中。丁良士教授主持北京市“低温地热能梯级利用技术研究”重大科研工程项目，通过在校内的小试、中试、工程三个阶段，研究深层地热利用技术，开创了国内的先河。方肇洪教授完成的山东省重点科技攻关项目“地热综合利用关键技术”在专家鉴定中被评定为“达到国际领先水平”。
同时，原重庆建筑大学、同济大学、湖南大学、青岛建筑工程学院等院校纷纷建立了土壤耦合热泵实验系统，展开了全面全面的研究，土壤耦合热泵研究迅速成为热门研究课题之一。
进入21世纪后，在国家自然科学基金的资助下，地源热泵的研究更加深入，更富有创新性。哈尔滨工业大学姚杨教授等，在对国内外关于土壤源热泵及冰畜冷技术的发展和应用充分了解的基础上，以新技术改造传统技术，整合集成土壤源热泵和冰蓄冷的技术要素和成果，提出一种适合于以空调负荷为主，采暖负荷为辅的全新空调系统形式，即土壤畜冷与土壤源热泵集成系统。哈尔滨工业大学热泵空调技术研究所先后建立了同井回灌地下地下水热泵地下水运移的数学模型；并推导了单一均匀介质含水层中定流量同井回灌地下地下水热泵地下水渗流的分析解；对同井回灌地下地下水热泵地下含水层温度场进行了数值模拟；并对北京恒有源科技发展有限公司共同开展了同井回灌地下地下水热泵工程的现场实践研究。
在各高校研究工作的基础上，研究成果也不断地被应用于工程实践中。例如重庆大学城市建设与环境工程学院在新疆米泉市小型办公楼和重庆大学B区暖通实验楼采用了土壤源热泵系统。北京工业大学新建的综合科技楼、逸夫图书馆、改建的经管学院楼、室内地热游泳池和新建的能容纳8000名学生的教学楼等建筑，供热（制冷）面积5000m2以上的“低温地热能梯级利用技术研究”重大科研工程项目。山东建筑工程学院的学院学术报告厅工程（包括学术报告厅500m2，学生自习室及计算机房等空调面积约2700m2）选用2台水-水热泵冷热水机组。室外地热换热器采用垂直U形埋管形式由25组并联的垂直U形埋管组成的地源热泵系统。
为了推广研究成果，各高校纷纷走上产、学、研结合的道路。1999年天津大学地热中心、天津甘泉集团公司成立研究设计院。2000年山东建筑工程学院成立了首个专门从事地源热泵供热空调系统的理论研究、技术开发、工程设计和旋工指导的方州地源热泵研究所。北京工业大学成立了北京天地能流科技发展有限公司。清华大学的北京清源世纪科技有限公司也参与到地源热泵的工程实践当中。而许多企业也与高校科研机构紧密结合，以高校的技术力量为依托，共同建立科研机构、开发产品、承接工程。比如清华大学和山东富乐达空调设备有限公司，同济大学和广州从化中宇冷气科技科技发展有限公司，山东建筑工程学院和北京嘉和晟业地下水热泵空调有限公司、烟台荏原空调设备有限公司、山东宏力空调设备有限公司，北京工业大学和山东利丰公司，湖北风神净化空调设备工程有限公司和华中科技大学、东南大学等。
3.北京区地源热泵相关的管理规定和政策
1）地下水热泵
近年来，随着国家加大建设“资源节约型、环境友好型”社会的力度，实现国家节能减排目标，各地也相继出台支持开发利用浅层地温能项目。如2006年5月31日，由北京市发展改革委联合市水务局、国土局等九个委办局联合发文对采用地下地下水热泵系统实现供暖和制冷项目按35元/m2的标准进行补贴。
由于地下水热泵项目必须凿井抽取和回灌地下水，因此地下水热泵项目开工前须按照水利部颁发的《建设项自水资源论证管理办法》要求，开展建设项目水资源论证，编制水资源论证报告书，对地下水热泵项目取水、退水的可行性、用水的合理性、保护措施及对其他取水用户的影响进行分析。
为保护珍贵的地下水资源，避免地下水热泵盲目上马对现有集中供水水源地的不良影响和产生不良的地质环境后果（如地下水交叉污染、地面沉降，地裂缝等），各地方水务主管部门还根据当地的水文地质条件有针对性的制定了管理措施，如北京市水务局2007年5月16日发布的《关于加强我市地下水热泵管理工作的通知》中对地下水热泵项目抽、灌距离，限制发展范围等提出了明确要求：
（1）地下水热泵系统抽灌含水层为第四系水，井深不得超过100m;
（2）抽灌井与建筑物距离不少于30m；抽灌井之间水平距离不少于50m，抽水井之间距离不少于100m;
（3）为防止不同含水层水体交换造成水污染，保证回灌效果，抽灌必须在同一含水层内进行；
（4）严禁在自来水水厂地下水源保护区范围内、地面沉降区、地下水严重超采区、承压含水层内批准建设地下水热泵系统；
（5）地下水热泵抽灌井的施工，应严格遵守国家有关规程规范，确保抽灌井质量。承担凿井施工的单位须应具有相应资质；
（6）新建地下水热泵系统抽灌水井应分别安装抽水和回灌计量装置。已建地下水热泵系统也必须限期安装计量设施；
（7）地下水热泵抽灌水量实行月统季报制度。地下水热泵系统使用单位每月末应书面报告当月的抽水量、回灌水量。
2）地源热泵
由于地源热泵无需开采地下水，对地质环境的影响远远低于地下水地源热泵，其潜在的地质风险、安全风险等也远远低于地下水地源热泵，但是地源热泵初投资略高于地下水热泵项目。因此，在2006年5月31日，由北京市发展改革委联合市水务局、国土局等九个委办局联合发文对采用地源热泵系统实现供暖和制冷项目按50元/m2的标准进行补贴，高于地下水地源热泵补贴（35元/m2）。
根据北京市国土资源局关于申报地源热泵项目的通知，项目建设单位需提交经专家审查通过的《地源热泵系统浅层地温能勘查评价报告》，报告主要内容为：序言：情况简介及任务的来源与要求说明；简要评述勘查区以往水文地质的工作程度及浅层地温利用的现状；叙述区域的地层分布情况、气候条件及水文特征；简述勘查工作的进程以及完成的工作量。地源热泵系统的初步设计方案；项目所在地水文地质条件论证；勘查工作情况；项目所在地的浅层地温能的评价：地层换热能力的测试情况；论述浅层地温能利用量计算的依据，计算评价浅层地温能；根据保护资源，合理开发的原则，提出相应的利用方式，简述其保证程度，并预测其可能的变化趋势，对浅层地温能资源进行综合的评估。结论及建议。
沈阳市发布的《关于地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》中明显指出：地源热泵系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，具有清洁、高效、节能的特点。推进地源热泵系统建设，有利于优化能源结构，促进能源互补，提高能源利用效率。要求在沈阳市三环内的455km2核心区范围内，对符合应用地下水热泵技术的409km2范围内的建筑物，原则上都要采用地下水热泵技术规划建设。
4.地源热泵相关的学术交流
近年来，有关地源热泵的学术流，也是逐步升温。从地热应用、热泵技术发展和清洁能源利用等多角度对地源热泵发展和应用的会议日益增多。
1978～2005年，中国制冷学会第二专业委员会主办过12届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自20世纪90年代起，中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会主办全国暖通空调制冷学术年会上专门增设“热泵”专题交流。1994年9月6日中国能源研究会地热专业委员会在北京召开了“第四次全国地热能开发利用研讨会”。
2000年6月19～23日，国家科学技术部高新技术开发与产业化司在北京召开了“中美地源热泵技术交流会”，会议介绍了地源热泵技术、国外的应用状况和在中国的推广，会议的主题就是“提供运用地热泵技术为住宅小区或公用楼宇采暖制冷，大幅降温低运行费用的节能解决方案”。
2002年5月20日上午，国际能源机构（LEA）第七届会议在北京国际会议中心举行，这是该组织第一次在中国也是第一次在非组织成员国举行这样的会议，此次会议的目的是促进热泵技术在世界范围内特别是中国的交流和应用。居于国内行业领先地位的富尔达公司成为惟一赞助单位。
2003年3月17日，山东建筑工程学院地源热泵研究所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合在山东建筑工程学院举行“国际地源热泵新技术报告会”。
为了落实“科技奥运”、“绿色奥运”的理念，为奥运场馆建设提供可行的清洁能源建设方案，由北京工业大学和《工程建设与设计》杂志组织的体育场馆工程清洁能源建设方案研讨会于2004年7月6～8日在北京召开。此次会议邀请国内外专家就以地源热泵技术为主的体育场馆可能应用的清洁能源建设方案进行了研讨，为2008年奥运会体育场馆最终确定能源方案提供依据。北京奥组委、北京发改委、北京科委等有关单位，国内外学术界、设计界的权威以及28个奥运场馆业主代表、相关企业代表参加了会议。
2005年9月，国际地热协会第39次理事会在北京召开，出席会议的主席伦德先生和参会理事被邀请出席全国地热产业可持续发展学术研讨会。
2005年9月23日，由联合国开发计划署驻华代表处、科技部和国家环保总局共同举办的中国清洁能源行动推广会议在北京举行，来自国内40多个城市的市长、环保局长和其他代表出席了会议。会议旨在推广联合国开发计划署、科技部和国家环保总局共同设立的为期四年的名为“通过使用清洁能源和清洁能源技术减少城市空气污染的能力建设”的项目所取得的成绩和经验。
2007年1月27日，中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心成立，中心设在北京市地质矿产勘查开发局。该中心专门从事全国浅层地温能研究与推广工作。2007年1月29～30日，由国土资源部主办，北京市国土资源局、北京市地质矿产勘查开发局承办的在全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会上在北京友谊宾馆召开。来自全国400多位代表考察了示范工程，并就国内外浅层地温能资源勘查评价、开发利用情况、热泵利用现状及其发展前景、浅层地温能利用实例、政策及技术规程等进行了充分的交流，会议号召地质科技人员深入进行浅层地温能资源赋存、来源、运移规律等基础研究，为国家大规模科学合理的开发利用浅层地温能资源奠定坚实的基础。会议出版了《全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集》。
2007年12月，由中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心组织的全国浅层地温能资源开发利用高级研修班在北京召开，众多在浅层地温能资源开发利用领域的专家学者从理论和实践两方面详细介绍了浅层地温能资源从勘查评价到开发利用的理论、核心技术和实践经验，会议鼓励科学合理的开发利用浅层地温能资源，为国家节能减排目标的实现做贡献。
在增加会议交流的同时，与地源热泵相关的出版物也不断面世。1988年由中国建筑工业出版社出版了徐邦裕教授等编写的《热泵》教材。机械工业出版社1993年出版了郁永章教授主编的《热泵原理与应用》，1997年出版了蒋能照教授主编的《空气用热泵技术及应用》。1994年由华中理工大学出版社出版了郑祖义的《热泵空调系统的设计与创新》。1998年出版了郑祖义博士的《热泵技术在空调中的应用》。
2001年由中国建筑科学研究院空调所徐伟等人翻译的《地源热泵工程技术指南》一书出版，为国内地源热泵工程设计和施工人员提供了参考。《地源热泵工程技术指南》原是由美国能源部、美国国防部、加拿大自然资源等七家单位支持，美国ASHRAE学会出版的地源热泵技术专业书，全书分为原理篇、设计篇、安装篇和节能篇。内容包括：介绍地源热泵系统的分类、工作原理、系统构成、与常规系统比较；如何进行现场地质调查和实验；地热换热器、地下水换热器及地表水换热器系统的设计；输配系统和室内空调系统的设计；地源热泵系统的安装、调试和检验；地源热泵系统的节能措施和节能设计计算，并提供了土壤和岩石的特性数据、防冻剂的特性数据以及塑料管和配件的特性数据。
2004年哈尔滨工业大学马最良教授等人写作的《水环热泵空调系统设计》出版，这是一部较全面阐述水环热泵空调系统应用理论基础与实践的专著。书中首次归纳出可再生能源水环热泵空调系统的称谓，这个概念的提出，将为水环热泵系统注入新的活力，使其系统的应用更加广泛、更加合理、更加经济。因此，这种可再生能源水环热泵系统将会有很好的应用前景，对解决暖通空调的能源与环境问题将有更长远的战略意义。
这些教材、著作、译著的出版，推动了热泵空调技术在我国的普及与推广。
与此同时，国内的科技期刊上有关地源热泵技术的论文也大幅增加。《暖通空调》、《制冷与空调》等杂志都开设专题进行研讨。《工程建设与设计》杂志为此出版了地源热泵专刊，同时开展了“国内地（水）源热泵应用情况调查”，2004年第4期据调查形成的《国内地源热泵应用情况调查报告》首次全面地展现了国内地源热泵应用的情况。《建设科技》杂志对际高集团有限公司、山东富尔达空调设备有限公司等单位的地源热泵技术给予多次报道。
地源热泵的井水资料需要做实验井，每个地方都不一样。只能参见别人已有的实验数据。希望能帮到你。
戴传山
（天津大学地热研究培训中心）
一年一度的日本冷冻空调学会（JSRAE Annual Conference）于2002年11月在红叶满开的日本冈山大学举行。冈山大学工学部传热教研室是这次大会的组织者，作为该教研室即将毕业的博士留学生，我有幸协助组织并参加了这次大会。大会共宣读了173篇论文，其中18篇与地热有关，约占论文总数的10%，会议论文的内容主要包括：①对地源热泵发展的回顾；②相关的基础及软科学研究；③地下水式、桩式等地源热泵和空调系统；④利用地热进行道路融雪；⑤地源蓄冷及土壤冻结。
1 地源热泵的发展与回顾
在对世界及日本地源热泵发展的回顾中，北海道大学长野克则教授在引用的数据同时对美国、欧洲和澳大利亚的地源热泵的发展现状及市场特点进行了分析。基于2000年的数据表明美国是地源热泵普及最多的国家，全国安装负荷量为480万千瓦，相当于安装12千瓦的机组40万台，约占世界总安装量的68%。其中垂直式井下热交换器是最多的一种形式，占46%；而水平式其次约占38%；开放式换热器并不多，只占15%。
尽管日本的电价是柴油价格的4～5倍，远高出瑞典的倍，但瑞典的总安装负荷却是日本的近百倍，而且大部分的地源热泵系统是兼供热水式。在奥地利，2000年仅一年内安装的2000多台热泵当中有超过70%是以地源作为热源。在日本地源热泵受到重视是在1990年以后。主要是在四国岛及九州地区的空调和道路融雪等规模的利用。最近，日本国土资源省在其东北部成立了以环境产业研究所科技力量为中心的道路融雪项目计划，项目实施以来收到很好的效果。
日本作为经济实力第二的火山岛国，地热资源丰富，地热能的开发利用落后于许多欧洲国家甚至一些亚洲的其他发展中国家。这一事实引起日本国内许多学者和机构的注意。预计在今后几年里，日本可能在地热利用方面将有较大的投入。
2 相关的基础研究及软科学研究
如果把地源热泵的研究归结为简单的半无限大固体内的线源导热问题，最早的研究可以追溯到至少半个世纪以前。而实际上，地源热泵是涉及许多学科的复杂问题。其中难点之一是如何确定地表的边界条件。在这个问题上大阪大学的奥野博信等学者提出一个描述地表水，水蒸气及热量等平衡关系的数学及物理描述模型，并与实测结果有很好的吻合。在该模型中主要考虑了太阳的辐射、风速及环境空气的温度和湿度等参量。
另一个有趣的研究是利用国土资源数据进行关于地域性的地下水层蓄热和回收的研究论文。该论文以北海道札幌市为研究对象，利用有关札幌市内的地下、地上相关数据进行大都市的地下水层内采用蓄热和取热的技术可行性。这一研究成果可以宏观上了解蓄热和用热的区域分布，从而可以提供地源热泵的规模，并对控制大都市的热岛现象提出理论依据和对策。作者认为，严格地讲，这是一个比较复杂的动态模拟问题，也是一个必须有政府机关介入的课题。
3 地下水式、桩式等地源热泵和空调系统
由于地源热泵的众多优点，一些日本中小企业公司开始组织开发和研制地源热泵系统的工作，尽管起步较晚，但已显示出所具有的潜力。在本次会上由日本名古屋Zeneral热泵股份有限公司和东京JMC地热工程有限公司合作，在日本及我国东北长春市安装了共近90马力的地源热泵机组。见表1。
表1 Zeneral热泵股份有限公司安装的机组
A/C：空调，H/W：供热水。1HP＝。
在长春安装的50马力的机组是由5台10马力的机组构成，出于实验的考虑，地源换热器是16根100m长，直径和材料各异的管材。机组的COP为～，供热温度在40℃左右。折合计算平均换热器管长取热约30W/m。
桩基式地源热泵系统有兼热源或冷源和建筑固基的双重效果。福井大学工学部对yi该系统进行了数值模拟和实验研究，也是日本国在该领域中的首次尝试。对面积为3693m2，桩根数（井下换热器）为70根的数值模拟计算表明，供热负荷可达到。供冷负荷也可达到近300GJ。相当于每根地基桩有日的供热负荷。COP值可达到～。空调系统如图1所示。在经济上，对50冷吨规模的初投资与空气源热泵系统的初投资比增加不到15%。桩基式总投资为1720万日元，而空气源式约为1515万日元。尽管实验进行的不很顺利，但通所获得的实验数据进行分析，得到的结果是与空气源空调系统相比，在制冷时节能效果可提高，而供热时约。
利用地源热泵进行道路的积雪清除是日本比较早的地热研究项目。在这一方面比较有名的研究学者是茨城产总研的盛田耕二先生。最近，私人企业公司的研究人员也开始介入，这也许和日本最近实行的道路民营化政策有关。在北方寒冷的地区，由于积雪而造成的交通事故很多，且往往主要出现在转向较急的地方（图2）。
因此在某些关键地方采用地源热泵融雪系统很有必要。为了提高冬天时运行的工作效率，在夏季可以采用同一系统收集道路上的太阳辐射热能，蓄热到地下（图3）。对加热能力为56千瓦的机组来说，可以对面积为332m2的道路进行融雪，相当于170W/m2。如果每根井下换热器的有效长度为151m的话，所需的根数和返回井下换热器的流体温度有关，温度越低所需的根数越少（图4）。
图1 桩基式地源热泵系统
图2 采用地源热泵进行道路融雪系统
图3 冬季融雪运行模式（上）和夏季蓄热模式
图4 井下换热器入口温度与换热器根数及COP的关系
4 地源蓄冷及土壤冻结
由于土壤内还有水分，在低温下可以发生相变凝固而蓄冷。发生相变的潜热量占总蓄冷量的比例较大，因此，在一定程度上含水量的多少决定了蓄冷的能力。大阪精研公司对体积含水率为土壤的蓄冷机理进行实验和理论研究。包括冷媒的入口温度，埋管的排列方式等。在一般情况下，热回收系数可以达到80%以上。根据模拟实验的结果可以进行实际应用例子的预测：冷负荷：9～105kJ/h；每米管长的回收热：630kJ/mh。那么所需的管群用地圆半径R，根数N及管长的预测值（表2）。
表2 管群范围半径及管长
冻土过程在大多数情况下对建筑物或道路是有害的。然而，采用适当的技术条件可以发挥其有益的一面。大阪摄南大学环境工学部伊藤A提出了利用冻土技术实现地基坚固强化的设想。在冻土层的周围添加抽水蒸气的排气管。外围放置的排气管可以抑制由于冻土过程中水蒸气向冻土层的不断凝聚，从而达到一个传质动态的平衡，而内部水蒸气排气管可以起到在施工即将完成自然融解时的部分排气。作者指出：这一方案也可适用于地下污染的处理，因为伴随着水蒸气的流动，污染物的浓度也随之聚集，达到回收清除的目的。文中尽管给出了传质和内部压力的变化情况，但未给出相变过程中传热过程的描述。
5 结论与讨论
本文总结了去年在日本冷冻空调大会上日本在地源热泵研究上的进展。虽然是部分反映日本国地源热泵的研究和利用情况，但一定程度上反映日本国内关于该领域的前沿方向。利用地源作为热泵的热源或冷源要比空气源有更多的优越性。作者把采用地（土壤）源的空调系统的主要优点总结如下：
（1）有稳定的运行条件。从空调机的热源稳定性条件看，垂直式井下换热器优于水平式。土壤埋式优于湖泊等开放式。一般空气源热泵在－15℃以下较难启动，而地源井下换热器的出口温度一般都高于这一温度。
（2）能够利用季节性的蓄热和蓄冷。
（3）与空气源热泵相比有较高的COP。
以上介绍了许多应用实例，给出了一些经验数据或设计模型。但作者提醒读者最好不要照搬套用这些数据。正如上面在相关的基础及软科学研究一节中所阐述的，作为基本应用和模拟条件之一的地表边界条件仍然有人在研究。合理的设计取决于对许多因素的考虑。设计者也不必望而却步，因为许多热或物质的传递过程在一定条件下都有其极限或限制，只要了解这一条件下所对应的限制，也就掌握了设计主动。这就是所谓的设计标准问题，在这一方面国内也急需论证和设立。
介绍有关空气源热泵产品的机型、性能、报价及应用场景
由于回答限制，很多出处的页面网址不能加上去，见谅。1．中国土壤环境污染问题突出地区的污染现状及成因：据不完全调查，目前全国受污染的耕地约有亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的十分之一以上，全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。其中，一些地区土壤污染已呈严重态势，甚至出现了土壤重污染区和高风险区。1.重金属污染重金属是指密度 4．0以上的约 60种元素或密度在 5．0以上的45种元素。As和 Se是非金属，但是它们的毒性及某些性质与重金属相似，所以将 Se和硒列入重金属污染物范围内。污染土壤环境的重金属主要是指生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr以及类金属 As，还包括具有毒性的重金属 En、Cu、Co、Ni、Sn、V等污染物。当前最引起人类关注的是 Hg、Cd、Pb、Cr、As，它们被称为“五毒”（农田土壤重金属污染及防治研究进展）。土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活动，也造成重金属对大气、水体和土壤的污染（土壤中重金属污染现状与防治方法）。我国 Cd 污染的土地涉及11 个省市的 25 个地区。 如江西省某县多达 44 ％ 的耕地受污染，形成670hm2 的“镉米”区；沈阳某污灌区农田土壤中 Cd 含量高达 130mg／kg ；成都东郊污灌区内米中含Cd 量高达165mg／kg 。 农业部农业环境监测总站 1996 ～ 1998 年的监测结果表明，污灌区 Cd 污染面积最大，占重金属超标面积的569 ％ ，而农产品 Cd 超标率达102 ％ （曹仁林等，2001）。我国各大城市的耕地土壤均存在不同程度的Cd 污染，其中沈阳市郊区和西安污灌区土壤 Cd 污染尤为严重，如沈阳市农田土壤中Cd 含量为088mg／kg ，西安污灌区土壤中Cd 含量为0628mg／kg（土壤镉污染特征及污染土壤的植物修复技术机理）蛐岩县主要的土壤污染物为Mg和B．43％的采样点土壤 Mg含量达重度污染水平，最高超标21．16倍．仅有 211和 238两个采样点达到清洁标准；而 B的污染似乎更为普遍，所用采样点土壤 B浓度超标，50％的样点达到重度污染水平．其原因是 在岫岩县石唐、偏岭、风源等区域．分布有众多的衰 3 蚰岩县土壤捡剥统计值殛帚染指矬国营及乡镇、个体 经营的采矿、冶炼企业，以轻烧 Mg、重烧 Mg为主要工艺的菱镁矿加工业排放 出大量 MgO、SO2等 污染物．／vlgO 白色粉末降落地表后，形成 MgCX~、Mg(H0 )2等反应产物，凝聚成大颗粒分散在土壤中，加之该区域土壤 中广泛存在的 MgSO+、MgCl2，形成硬壳覆盖地表，从根本上阻止作物生长．部分地区虽然作物可以生长，但土壤中可溶性 Mg被作物吸收，对人及其他生物的健康形成较大的威胁．而 B污染也是由于B矿点源污染所致（辽宁东部山区土壤污染状况与防治对策研究）．稻米对于镉污染的吸附作用明显强于玉米、大豆等其他的作物品种在各种人为因素中，则主要包括工矿业、农业和交通等来源引起的土壤重金属污染（土壤中重金属污染现状与防治方法）。2.污水灌溉污水灌溉等废弃物已造成大面积农田的土壤污染。如沈阳张士灌区用污水灌溉 20 多年后，污染耕地2 500多 hm 2，造成了严重的镉污染，稻田含镉 5～ 7m gökg。天津近郊因污水灌溉导致213 万 hm 2 农田受到污染。广州近郊因为污水灌溉而污染农田2 700hm 2 , 因施用含污染物的底泥造成1 333hm 2 的土壤被污染, 污染面积占郊区耕地面积的 46% 。20 世纪 80 年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明, 大约 60% 的土壤和 36% 的糙米存在污染问题（我国的土壤污染现状及其防治对策）。早在 30 年代 ,就有抚顺炼油厂污水排入浑河灌溉水稻的记载。到了 50 年代 ,随着农业生产的发展，在北方一些干旱、半干旱地区，由于水资源比较紧张，为了充分利用污水的水肥资源，污水灌溉被大面积采纳、推广，这对促进当地农业的粮食生产曾起到了积极的作用。到了1983 年，污水灌溉面积达到 2 ×106 hm2 。然而，由于长期的污水灌溉 ,土壤 —作物系统的污染逐渐暴露出来，为了解决这一土壤环境问题，污水的土地处理系统得到了应用和发展长三角、珠三角、辽中南城市群3个典型区的土壤污染状况调查；在典型地区启动污染土壤修复与综合治理试点；建立健全基于风险评估的土壤环境质量标准体系；完成《土壤污染防治法》草案。从污染物的种类和类型上看 ,新技术、新产品应用未能有效预防导致我国新型污染物不断出现 ,这些新型污染物影响更持久 ,危害更大 ;从污染物的浓度上看 ,污染物的含量 ,随着经济的发展 ,一些污染物因为无法降解、逐步积累 ,增加还是非常快的。例如 ,有资料表明 ,近年来 ,上海土壤中汞和镉的含量增加了 50% ;浙江南部一些地区土壤中 Cu、Zn等重金属全部超标 ,持久性有机污染物部分检出率达100%。辽河流域据介绍，辽河流域是我国传统的工矿区之一，交通便利、矿产资源丰富，长期以来形成了以煤炭、石油、钢铁等工矿业为主的经济结构，资源利用效率较低，污染强度高；污染源污染治理水平低，化工、冶金、采矿、制药等行业污染严重，部分企业设备陈旧、落后，污染治理设施不完善；加之辽河流域环境监测、预警、应急处置和环境执法能力薄弱，有些地区有法不依，执法不严现象较为突出，环境违法处罚力度不够，污染的现象不能得到有效遏制。有关人士还指出，土壤污染和水污染是相互交替、互相影响的。一方面，部分地区的土壤污染是由于污灌造成的。由于辽河水资源短缺，为解决工农业用水问题而长期进行污水灌溉，使得大量有毒、有害物质进入土壤，积累到一定程度，超过了土壤本身的自净限度。另一方面，辽河流域鞍山、辽阳等地是全国闻名的工矿区，常年的矿产开发造成一些矿区土壤污染非常严重，通过水体的冲刷，土壤中的重金属和有毒物质加速了河流的污染。有专家指出，在资源和重工业为主导的经济结构下，工业生产的污染程度相对会比较高，治污难度大；受经济利益的驱使，部分企业安装、运行污染治理设施不到位，随意排放废水废气废渣的现象时有发生，使人防不胜防；同时，地方政府重地区GDP轻环境保护的意识依然存在，对污染现象听之任之。对于辽河而言，其治污问题面临更多重的考验——在当前经济危机的影响依然持续、东北老工业基地亟待振兴的形势下，一方面辽河流域土壤污染和水污染等问题严重，已经到了非治不可的地步；另一方面，在2008年来的全球性金融危机的席卷之下，地方政府面临着经济增速放缓，失业率增加的巨大压力，一切工作的中心都集中到了保障经济平稳发展上来。环境治理面临着让位于经济发展而被忽视的问题。对于几十年污染“积重”的整个辽河流域，有人表示担心，“有些地方为了发展经济，根本不管所谓的环境污染，这么几十年下来，才造成整个流域污染情况严重。如果这一点不改，只是沿着‘污染——治理——污染’的老路子，最后只能是越治越污，环境越来越坏。”一． 长三角根据中科院南京土壤所2006年在南京郊区蔬菜基地做的定点测试，仅有40%的土壤处于安全等级，而30%的土壤已经受到污染。而浙江省有关部门的调查显示，全省Ⅰ类和Ⅱ类土壤占调查区总面积的82%，其余18%的土壤均受到了不同程度的污染。“区域内工业化、城市化和农业集约化的快速发展，加上疏于防治，大量未经处理的废弃物通过多种渠道向土壤系统转移、残留，是形成土壤污染的主要因素。”近期，浙江省台州市路桥区峰江街道139名村民被查出血铅严重超标，元凶是建在村里的一家被列为重点监控企业的蓄电池企业。在上世纪80年代末期，我国污染面积只有几百万公顷，而现在已经超过一千万公顷。土壤污染类型多样化，其中严重的是重金属污染，根据中科院生态所研究，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近两千万公顷，约占耕地总面积的五分之一，全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万吨。此外农药、抗生素、病原菌等也成为土地污染的来源。土壤污染除导致土壤质量下降、农作物产量和品质下降外，更为严重的是土壤对污染物具有富集作用，一些毒性大的污染物，如汞、镉等富集到作物果实中，人或牲畜食用后发生中毒。 如我国辽宁沈阳张士灌区由于长期引用工业废水灌溉，导致土壤和稻米中重金属镉含量超标，人畜不能食用。土壤不能再作为耕地，只能改作他用。 3.固体废弃物堆放 另外，在农田中，由于化肥的不合理施用，农药喷施和 地膜等造成的污染也相当严重。2. 地方土壤环境保护工作面临的问题和对国家土壤环境保护法规、制度、政策等方面的需求目前，我国土壤污染面临着严峻的形势，部分地区土壤污染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染的局面，土壤污染途径多，原因复杂（环保总局在京召开首次全国土壤污染防治工作会议，且污染面积、分布和程度不清，污染防治基础薄弱，地方土壤保护工作防治措施缺乏依据和方向，状况不容乐观，面临诸多挑战。同时，防治土壤污染的法律还非常欠缺，土壤环境标准体系也尚未形成，法律是土壤污染防治的关键，是实现土壤环境保护的最主要途径，它对保护土地质量，维持社会、经济和环境的可持续发展具有重大意义。从法律角度分析，土壤污染现状的原因包括以下三个方面：首先，我国土壤污染防治的相关法律法规空白，缺乏有效的法律制度。在我国现行的法律体系中，已经制定了环境保护、土地管理、水污染防治、大气污染防治等相关的法律法规，但土壤污染防治的法律基本上是一项空白（论我国农业用地土壤污染的法律保障）。虽然若干法律中一些零星规定，对农业生态环境的保护起到了一定的积极效果，但都是分散而不系统的，缺乏可操作性的具体法律制度。随着我国快速的工业化、城市化进程，农业用地土壤污染仍有继续加重的趋势，说明现行立法有限条款的粗略性规定不可能有效防治现代农业技术和不合理的土地利用方式造成的土壤污染问题，满足不了土壤污染防治的现实需要。而法律的“真空”状态则会进一步滋长土地资源的滥用现象，加剧土壤污染问题（浅析我国土壤防治的法律问题）。在长三角地区环保工作中，南京理工大学经济管理学院教授徐光华指出“缺乏相对统一的区域环境准入和污染物排放标准、缺乏相关法律规范，是长三角地区环保工作目前的软肋。”区域经济发展中所遇到的各类环保问题，通常都很难靠一地的政府来解决。要应对日益严重的环境污染形势，两省一市的有关部门必须尽快建立起区域环境信息共享与发布制度，启动区域环境监管与应急联动机制，并在此基础上加快区域环境保护相关法律规范的研究和制定，长三角土壤污染后果堪忧）。因此，在现行法的基础上，有必要对土壤污染防治保护采取一定的法律措施，健全和完善环境相关法律法规。其次，土壤污染防治的行政管理和执法混乱。依据我国现有的法律体制，对于土壤的法律保护，实行管与分管相结合的多部门分层次的管理体制，涉及多个行政部门对土壤污染的行政管理，在这种体制下，管理主体林立，权力和责任分散，不仅不利于集中、统一管理，而且容易造成管理上的混乱（浅析我国土壤污染防治的法律问题）。由于土壤污染的来源多样，情况复杂，所以除了职责最多联系最为紧密的环境保护部门、农业部门有环境行政监管权力外，许多其他的部门如水利部、国土资源行政主管部门等在特定的情况下也有管理权限（我国农村土壤污染防治的法律问题研究）。但是，由于法律并没有赋予环境保护执法部门对其他行政主管部门的环境执法的监督权，同时对于各个执法部门之间在土壤污染处理上应当如何相互配合的重要问题也没有做出规定，这就导致了在具体的土壤保护的执法当中多头执法，交叉执法，执法不到位，甚至部门之间借执法来争夺各自的利益，降低了土壤保护的整体实效，损害了土壤保护的整体利益，有关法律法规对部门之间如何监督协调没有具体规定，并且在实际环境行政执法管理中地方情况差异较大，出现的许多污染问题无法很好的得到解决，从而导致部门与部门之间相互扯皮、争权推责（浅析我国土壤污染防治的法律问题）。可以说，这种多头管理体制，不仅严重影响了治污的效率，也浪费了诸多的行政管理资源。另外，在我国大多数基层地区尤其是贫困的农村地区，由于经济发展落后，摆脱贫困的愿望强烈，大多领导干部以经济的快速发展为首要目标，当经济发展与环境保护发生冲突的时候，就会牺牲环境来图发展（防控农村土壤污染的迭律对策研）。因此，我国在对土壤污染管理及执法上也存在许多的问题。最后，土壤环境保护的司法保障有待加强。目前，虽然我国土壤污染比较严重，污染情况时有发生，但涉及土壤污染诉讼的案例却很少，从仅有的几个案例中，不难发现我国农村土壤司法救济中存在的问题。首先，我国至今没有关于土壤污染修复和赔偿的条例规定，对企业也没有任何约束，即使土壤被污染了，也很难追究他们的责任。2006年8月，甘肃省徽县发生的“铅中毒”事件就是一个典型的案例。当时，这个县水阳乡的两个村庄共有368人查出血铅超标，其中14岁以下的儿童149人。经环保部门调查发现，位于这两个村庄附近的一家铅冶炼厂是重要污染源，造成当地土壤、空气和水体污染。虽然这家工厂后来被勒令关停，但如何给那些遭受污染损害的村民以有效的补偿，如何从根本上转变那种以群众健康甚至生命为代价的粗放型增长方式，却是一个难题。（邱林，中国1/5耕地受污染防治形势严峻，改善土壤环境质量系国家行动。另外，在农村环境诉讼中，一个最现实的问题就是诉讼费用的负担问题。我国农民是社会中最大的弱势群体，他们是城市发展的牺牲品，长期处于经济的困窘之中，他们的收入大多仅能勉强维持生计（防控农村土壤污染的迭律对策研）。与此同时，土壤污染对农民造成的损失是长期的也是巨大的。在我国司法实践中 ,诉讼费用直接与诉讼标的额挂钩 ,且实行诉讼费用预交制度 ,农民很有可能会因为交不起诉讼费用而无法得到司法保障（我国农村土壤污染防治的法律问题研究）。1999年 12月 20 日大庆市红岗区杏树岗镇民吉村十三户农民向大庆市中院起诉 ,要求被告大庆油田有限责任公司赔偿原告土地污染损害赔偿518431. 06元。本案中十三户农民的土地污染发生于1993年 ,但是当年只给付原告青苗补偿款。由于农民对土地是否被污染不懂 ,在 1999年前没有提起诉讼 ,但一直以上访的形式找镇政府、土地局以及被告单位要求解决 ,虽在 1999年 11月 4日达成协议 ,但未实际履行。1999 年 12 月 ,原告向大庆市农业局申请对受污染的农田进行取样化验鉴定。2000年 1月农业局进行了取样 ,并由市农业局送省质量检验检测中心检验。2001 年 5 月农业局根据检验结果又组织五位专家现场勘查 ,做出鉴定意见：已造成受污染农田土坡次生盐渍化 ,对农作物已造成严重危害。《中华人民共和国环境保护法 》第七条：国务院环境保护行政主管部门 ,对全国环境保护工作实施统一监督管理。县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门 ,对本辖区的环境保护工作实施统一监督管理。《中华人民共和国水污染防治法实施细则 》第四十三条第二款。该案件从 1999 年 12 月到 2003 年 12 月 ,经两级法院长达四年的审理 ,最终法庭调解结案 ,被告赔偿原告损失 159607. 38元 ,一、二审诉讼费用由被告承担。值得注意的是在案件审理过程中。大庆中院以原告超诉讼时效为由 ,判决驳回原告的诉讼请求。判后原告不服 ,但由于农民多年未耕种土地无收入没有上诉费用 ,为维护原告人合法权益 ,由代理人交上诉费 10196. 00元 ,才使得农民的合法权益能够得到最终的保护（一件土地污染损害赔偿案的艰难诉讼）。因此，为有效防治土壤污染，应在现行有关土壤污染防治立法的基础上，细化、扩展土壤污染防治的制度，或制定专门的法律法规，以加强对土壤污染的监督和管理。从法律上，对污染灌溉、工矿废弃物、城市生活垃圾、化肥农药等土壤污染物及污染行为作出明确规定，通过法律手段有效防治土壤污染。另外，在法律法规中应当理顺土壤污染防治的行政管理体制，建立土壤污染的动态监测评价制度，制定相关土壤污染防治的具体规划制度，确立土壤污染的环境标准，建立土壤污染应急措施制度和法律责任制度等相关的制度。（浅析我国土壤污染防治的法律问题（论文）。3.土壤环境保护工作经验和典型模式、政策建议由于土壤污染的潜伏性、不可逆性、长期性和后果严重性等特点，土壤环境保护应遵循 “防重于治”的基本原则，坚持“预防为主、防治结合、综合治理”。对未被污染的土壤采取预防措施，要控制或消除污染源；对已经污染的土壤则要采取积极治理措施 ，将污染控制在最低限度（我国环境保护科学研究现状与展望）。土壤一旦被污染，治理起来相当困难，相对于污染物在土壤-植物系统中含量、行为、生物地球化学循环、毒理、代谢模式和与重金属有关的流行病等方面的研究，土壤污染的治理与管理研究要薄弱得多，大多数治理方法尚处在试验阶段，再加之考虑到治理费用等问题，能应用的成熟方法目前很少。总结出现的各类土壤污染治理方法，大体上可分以下四类：1．工程措施(包括客土、换土、翻土、去表土、隔离、热处理、电化学方法等)此种方法效果好、稳定，是一种治本措施，适用于大多污染物和多种条件，但一般在小范围内较实用，且代价昂贵，还可能造成地下水或其他介质的潜在污染。近年来，把污水、大气污染治理技术引进土壤治理过程中，开辟了土壤污染治理新的途径，如磁分离技术、阴阳离子代换法等（土壤污染治理方法研究）。2.化学措施施用改良剂、抑制剂等降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有效性 ,从而降低污染物进入生物链的能力，减轻对土壤生态环境的危害（）。例如：在某些重金属污染的土壤中加入石灰、矿渣等碱性物质，使重金属生成氢氧化物沉淀。或添加膨润土、合成沸石等交换容量较大的物质来钝化土壤中的重金属等。3．生物措施生物治理方法有着物理治理方法和化学治理方法无可比拟的优越性，其优点主要表现在以下几个方面：①处理费用低，其处理成本只相当于物化方法的二分之一到三分之一；②处理效果好，对环境的影响低，不会造成二次污染，不破坏植物生长所需要的土壤环境；③处理操作简单，可以就地进行处理。基于这些优点，应用生物修复已成为当今土壤污染治理技术研究的一大热点（土壤污染的生物修复技术研究进展）。生物措施是利用特定的动、植物和微生物吸收或降解土壤中的污染物。与此措施相对应的新兴学科“环境生物技术”方兴未艾。应用现场污染治理的生物措施始于 1989 年 3 月，美国阿拉斯加海岸被石油污染，采用了两组亲脂性微生物后，使其净化过程加快了两倍。早期生物治理采用的主体生物类群多为微生物。最近，植物修复正成为生物治理措施中的一个亮点。植物对污染点的修复有三种方式：植物固定、植物挥发和植物吸收。研究表明，利用适当的植物不但可去除土壤环境中的有机物，还可以去除重金属和放射性核素。超累积植物已成为环境保护工作者追寻、筛选的目标。我国对植物修复和超积累植物的研究已有良好的开端（我国土壤环境保护研究的回顾与展望）。例如，在土壤重金属镉污染的植物修复研究中，通过大量筛选研究发现，十字花科芸苔属植物（Brassica spp.）中的很多种或基因型具有较强的吸收累积 Cd特性。我国广泛种植的油菜(）就是该属植物，其中某些品种或基因型在累积 Cd 方面可能很高。筛选并种植可食部位低积累 Cd 作物品种（低吸收或低转移），通过作物互做（间作、轮作）减少作物对Cd 的吸收等植物修复方面的研究也需做进一步研究（土壤镉污染特征及污染土壤的植物修复技术机理）。4.农业措施包括增施有机肥提高环境容量、控制土壤水分、选择适宜形态化肥和选种抗污染农作物品种等。另外，国外发达国家在土壤污染防治方面的工作开展得较早 ,许多国家都已建立了相对完善的污染土地识别、评价和处理体系 ,其中美国、德国和日本的土壤保护实践在世界范围内极具代表意义。在国外，有关土壤污染防治法律保护的立法经验很多。美国于1985年和1990年修订的《农业法》希望实现劳动生产率的提高的同时保护资源与环境，实现“持续农业”的发展。另外，1990年在联邦政府实施了“保护计划”管理。1987年为了控制农业水源水质而制定了《水质法》。欧盟到目前为止还没有明确的土壤保护政策，但现有许多欧盟立法都与土壤保护有关。如《关于环境保护、尤其是污泥农用时保护土壤的86／278／EEC指令》对农用污泥作出了规定；《关于废物的75／442／EEC指令》要求废物在处置时不能污染土壤；2004年底前，提出《关于堆肥和生物废弃物指令》，其目的是为了控制潜在的污染，并鼓励使用被批准的混合肥料，等等。日本已经建立了由预防对策和治理对策构成的土壤环境保全体系。有《农用地土壤污染防止法律》（1970）、《市街地土壤污染暂定对策方针》（1986）、《土壤污染环境标准》（1991）、《土壤污染对策法》（2002），等等。《土壤污染对策法》的实施，使得污染治理由被动向主动转化，以前无法计算的环保社会效益可体现为可以计算的经济效益，此种趋势表明日本的土壤环境保护已经呈现出新的阶段特点[3]。这些国外的立法经验对我国土壤污染防治的法律完善具有非常重要的借鉴意义（浅析我国土壤污染防治的法律问题）。“重视生态补偿机制，是国外土壤污染防治工作中的一大经验，值得我们借鉴。”虞锡君向记者介绍道，生态补偿机制，又称生态系统服务付费，主要原则就是“污染者付费”和“保护者受偿”——由污染事故的责任方治理土壤污染、或者支付土壤污染治理的费用。国外在这方面有过不少成功案例——1972年，美国通过的《纳税人减税法》，目的之一就是以税收方面的优惠措施，来刺激私人资本投资于土壤清洁治理。根据美国政府的报告，其直接结果是吸引了34亿美元的私人投资，8000个受到污染的棕色地块恢复了生产能力。虞锡君表示，在区域联动的基础上确立土壤生态直接补偿制度，或许是我们目前值得努力的方向（长三角土壤污染后果堪忧。）郑进华 彭 强 郑晓琴.浅析我国土壤污染防治的法律问题.[A], 环境法治与建设和谐社会——2007年全国环境资源法学研讨会（•兰州）论文集高拯民．我国环境保护科学研究现状与展望lJ1．土壤学报，1989，26 (3)：262-272．
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meiyou
介绍有关空气源热泵产品的机型、性能、报价及应用场景
戴传山
（天津大学地热研究培训中心）
一年一度的日本冷冻空调学会（JSRAE Annual Conference）于2002年11月在红叶满开的日本冈山大学举行。冈山大学工学部传热教研室是这次大会的组织者，作为该教研室即将毕业的博士留学生，我有幸协助组织并参加了这次大会。大会共宣读了173篇论文，其中18篇与地热有关，约占论文总数的10%，会议论文的内容主要包括：①对地源热泵发展的回顾；②相关的基础及软科学研究；③地下水式、桩式等地源热泵和空调系统；④利用地热进行道路融雪；⑤地源蓄冷及土壤冻结。
1 地源热泵的发展与回顾
在对世界及日本地源热泵发展的回顾中，北海道大学长野克则教授在引用的数据同时对美国、欧洲和澳大利亚的地源热泵的发展现状及市场特点进行了分析。基于2000年的数据表明美国是地源热泵普及最多的国家，全国安装负荷量为480万千瓦，相当于安装12千瓦的机组40万台，约占世界总安装量的68%。其中垂直式井下热交换器是最多的一种形式，占46%；而水平式其次约占38%；开放式换热器并不多，只占15%。
尽管日本的电价是柴油价格的4～5倍，远高出瑞典的倍，但瑞典的总安装负荷却是日本的近百倍，而且大部分的地源热泵系统是兼供热水式。在奥地利，2000年仅一年内安装的2000多台热泵当中有超过70%是以地源作为热源。在日本地源热泵受到重视是在1990年以后。主要是在四国岛及九州地区的空调和道路融雪等规模的利用。最近，日本国土资源省在其东北部成立了以环境产业研究所科技力量为中心的道路融雪项目计划，项目实施以来收到很好的效果。
日本作为经济实力第二的火山岛国，地热资源丰富，地热能的开发利用落后于许多欧洲国家甚至一些亚洲的其他发展中国家。这一事实引起日本国内许多学者和机构的注意。预计在今后几年里，日本可能在地热利用方面将有较大的投入。
2 相关的基础研究及软科学研究
如果把地源热泵的研究归结为简单的半无限大固体内的线源导热问题，最早的研究可以追溯到至少半个世纪以前。而实际上，地源热泵是涉及许多学科的复杂问题。其中难点之一是如何确定地表的边界条件。在这个问题上大阪大学的奥野博信等学者提出一个描述地表水，水蒸气及热量等平衡关系的数学及物理描述模型，并与实测结果有很好的吻合。在该模型中主要考虑了太阳的辐射、风速及环境空气的温度和湿度等参量。
另一个有趣的研究是利用国土资源数据进行关于地域性的地下水层蓄热和回收的研究论文。该论文以北海道札幌市为研究对象，利用有关札幌市内的地下、地上相关数据进行大都市的地下水层内采用蓄热和取热的技术可行性。这一研究成果可以宏观上了解蓄热和用热的区域分布，从而可以提供地源热泵的规模，并对控制大都市的热岛现象提出理论依据和对策。作者认为，严格地讲，这是一个比较复杂的动态模拟问题，也是一个必须有政府机关介入的课题。
3 地下水式、桩式等地源热泵和空调系统
由于地源热泵的众多优点，一些日本中小企业公司开始组织开发和研制地源热泵系统的工作，尽管起步较晚，但已显示出所具有的潜力。在本次会上由日本名古屋Zeneral热泵股份有限公司和东京JMC地热工程有限公司合作，在日本及我国东北长春市安装了共近90马力的地源热泵机组。见表1。
表1 Zeneral热泵股份有限公司安装的机组
A/C：空调，H/W：供热水。1HP＝。
在长春安装的50马力的机组是由5台10马力的机组构成，出于实验的考虑，地源换热器是16根100m长，直径和材料各异的管材。机组的COP为～，供热温度在40℃左右。折合计算平均换热器管长取热约30W/m。
桩基式地源热泵系统有兼热源或冷源和建筑固基的双重效果。福井大学工学部对yi该系统进行了数值模拟和实验研究，也是日本国在该领域中的首次尝试。对面积为3693m2，桩根数（井下换热器）为70根的数值模拟计算表明，供热负荷可达到。供冷负荷也可达到近300GJ。相当于每根地基桩有日的供热负荷。COP值可达到～。空调系统如图1所示。在经济上，对50冷吨规模的初投资与空气源热泵系统的初投资比增加不到15%。桩基式总投资为1720万日元，而空气源式约为1515万日元。尽管实验进行的不很顺利，但通所获得的实验数据进行分析，得到的结果是与空气源空调系统相比，在制冷时节能效果可提高，而供热时约。
利用地源热泵进行道路的积雪清除是日本比较早的地热研究项目。在这一方面比较有名的研究学者是茨城产总研的盛田耕二先生。最近，私人企业公司的研究人员也开始介入，这也许和日本最近实行的道路民营化政策有关。在北方寒冷的地区，由于积雪而造成的交通事故很多，且往往主要出现在转向较急的地方（图2）。
因此在某些关键地方采用地源热泵融雪系统很有必要。为了提高冬天时运行的工作效率，在夏季可以采用同一系统收集道路上的太阳辐射热能，蓄热到地下（图3）。对加热能力为56千瓦的机组来说，可以对面积为332m2的道路进行融雪，相当于170W/m2。如果每根井下换热器的有效长度为151m的话，所需的根数和返回井下换热器的流体温度有关，温度越低所需的根数越少（图4）。
图1 桩基式地源热泵系统
图2 采用地源热泵进行道路融雪系统
图3 冬季融雪运行模式（上）和夏季蓄热模式
图4 井下换热器入口温度与换热器根数及COP的关系
4 地源蓄冷及土壤冻结
由于土壤内还有水分，在低温下可以发生相变凝固而蓄冷。发生相变的潜热量占总蓄冷量的比例较大，因此，在一定程度上含水量的多少决定了蓄冷的能力。大阪精研公司对体积含水率为土壤的蓄冷机理进行实验和理论研究。包括冷媒的入口温度，埋管的排列方式等。在一般情况下，热回收系数可以达到80%以上。根据模拟实验的结果可以进行实际应用例子的预测：冷负荷：9～105kJ/h；每米管长的回收热：630kJ/mh。那么所需的管群用地圆半径R，根数N及管长的预测值（表2）。
表2 管群范围半径及管长
冻土过程在大多数情况下对建筑物或道路是有害的。然而，采用适当的技术条件可以发挥其有益的一面。大阪摄南大学环境工学部伊藤A提出了利用冻土技术实现地基坚固强化的设想。在冻土层的周围添加抽水蒸气的排气管。外围放置的排气管可以抑制由于冻土过程中水蒸气向冻土层的不断凝聚，从而达到一个传质动态的平衡，而内部水蒸气排气管可以起到在施工即将完成自然融解时的部分排气。作者指出：这一方案也可适用于地下污染的处理，因为伴随着水蒸气的流动，污染物的浓度也随之聚集，达到回收清除的目的。文中尽管给出了传质和内部压力的变化情况，但未给出相变过程中传热过程的描述。
5 结论与讨论
本文总结了去年在日本冷冻空调大会上日本在地源热泵研究上的进展。虽然是部分反映日本国地源热泵的研究和利用情况，但一定程度上反映日本国内关于该领域的前沿方向。利用地源作为热泵的热源或冷源要比空气源有更多的优越性。作者把采用地（土壤）源的空调系统的主要优点总结如下：
（1）有稳定的运行条件。从空调机的热源稳定性条件看，垂直式井下换热器优于水平式。土壤埋式优于湖泊等开放式。一般空气源热泵在－15℃以下较难启动，而地源井下换热器的出口温度一般都高于这一温度。
（2）能够利用季节性的蓄热和蓄冷。
（3）与空气源热泵相比有较高的COP。
以上介绍了许多应用实例，给出了一些经验数据或设计模型。但作者提醒读者最好不要照搬套用这些数据。正如上面在相关的基础及软科学研究一节中所阐述的，作为基本应用和模拟条件之一的地表边界条件仍然有人在研究。合理的设计取决于对许多因素的考虑。设计者也不必望而却步，因为许多热或物质的传递过程在一定条件下都有其极限或限制，只要了解这一条件下所对应的限制，也就掌握了设计主动。这就是所谓的设计标准问题，在这一方面国内也急需论证和设立。
蔡建新
（天津京津塘地热科技开发有限公司）
1 地源热泵原理及其特点
地源热泵原理
地源热泵的原理与普通热泵原理相同，只是为热泵提供的热源是利用自然界中的水、土壤等能汇集地下热能，太阳能等的自然介质中存储的热源（图1）。
图1 热泵原理图
如果建筑附近有可利用的湖、海或水池，并且水温合适（10～20℃）利用地表水系统是最节能，最经济的。夏季冷凝器吸热后的冷却水经管道进湖、海或水池，利用温度较低的地表来散热；冬季吸收海、湖或池内水的热量，用作热泵的低温热源，经热泵汇集后升温传递给室内采暖。利用地表水的地源热泵系统，最适宜的区域是我国的黄河以南到长江、珠江流域的夏热冬冷地区。
地下水系统一般采用开放的循环系统。地下井水经热泵吸热后（冬季放热）向地下深井中放热（冬季吸热）。地下水系统适用于地下水丰富的地区。地下水的温度常年稳定，基本不受外界气温影响，可以让热泵机组高效运行。
对于地表水和地下水源缺乏以及地下水开采受限制的地区，土壤埋管系统将是最佳选择。将管道埋于地下浅层土壤中，循环水经水管与地下土壤进行热交换，夏季土壤作为热汇吸收热量，冬季作为热源为热泵机组提供热量。水平埋管通常用于浅层埋设，开控技术要求不高，但换热能力相对较小，占地面积大；垂直U型埋管换热能力强，可占相对较小土地面积。北方地区因冬季采暖需热量大，通常需采用垂直埋管方式。
地源热泵特点
地源热泵是清洁的可再生能源利用技术
地表浅层土壤和水体是一个巨大的太阳集热器，同时地球深部的热能也会通过地表向大气层散失。人类每年消耗的全部能量，只是地表吸收和散发的太阳能和地热能的极小的一部分。地表能量被利用后，可由太阳能和地球深部传导上来的热量很快平衡，不会对自然界的能量系统造成不良影响。因此浅层地表能量是一个取之不尽的可再生清洁能源库。
是高效节能的技术
热泵本身的制热效率就比较高。因为热泵产生的热主要不是因燃烧或电加热而直接产生的热量，而是从低温热源中转移过来的热量。我们可以通过一次能源利用率来说明热泵的高效率。
能源利用系数E为装置的制热量与消耗的初级能量的比值。
假设热泵消耗的能量是电，火力发电的效率为，输配电的效率是则热泵E值为：
E＝∗∗COP（COP为热泵的制热性系数）
表1 热泵供热时与传统的供热方式E值相当的COP值
现在高效热泵的COP都能达到～4以上，因此，E＝××4＝。由此可以看出，热泵在利用一次能源（燃煤）的总体效率上，比效率最高的热电联产的效率还要高。
此外地源热泵的土壤换热器、地下水、地表水作为热源或热汇，冬季在制热运行时，地下水温比环境温度高，使水源热泵的蒸发温度，比其他类型比如风冷热泵的蒸发温度大大提高，且没有化霜操作，所以能效比提高很多，至少在40%以上；夏季制冷时由于地下水，地表水温度比环境气温低，冷凝压力降低，压缩机输入功率减小，使制冷性能比风冷或冷却塔式制冷机组有较大提高。大量测试数据表明，由此导致的机组效率提高，节能20%以上。风冷热泵效率低与地源热泵相比差距大。最节能的风冷空调能耗比也只有。而地源热泵夏季空调时的最低能耗比也在4以上。
环境保护
地源热泵抽取地表水或地下水，并保证100%地下水回灌，甚至不抽取地下水（土壤换热器），对环境不产生破坏作用。热泵以电为驱动力，运行时不直接产生对环境的有害污染，而大规模火力发电则已有成熟的技术降低或治理污染物排放，（如果是水电或核电污染更低）。因此地源热泵系统具有相当好的环境保护效果。
一机多用运行稳定可靠
地源热泵系统可供暖、制冷和提供生活热水，对于同时需求供暖、供冷的建筑，地源热泵一套系统就可同时解决，节省了建筑的配套建设费用和配套设施占用面积。
另外地表水，地下水和浅层地温的变化范围远小于环境气温的变化范围，使地源热泵全年运行稳定，再配合热泵系统自动化程度高，保证了地源热泵采暖、空调系统比传统的采暖、空调系统具有更高的安全性。
应用市场广泛，适用性强
（1）我国绝大多数地域属于夏热冬冷的地区，对建筑采暖用热和空调用冷均可统一于地源热泵系统，尤其对于办公或商务建筑，基本都要求集中空调空调系统。采用地源热泵既解决了采暖又解决了空调，一举两得。
（2）建筑能耗所占能源消耗比例越来越大，发达国家比例达到40%～45%，我国已达到35%。而建筑能耗可以利用温度较低的低品质能量，因此将地源热泵系统在建筑采暖空调领域利用最具经济性、合理性。
2 工程应用案例
几年来，天津京津塘地热科技开发有限公司设计、施工了不少地源热泵空调项目。下面简单给大家介绍一下。
天津开发区海滨大道发展有限公司办公楼（2002年）
原始设计参数：建筑面积：2400m2；设计热负荷：189kW；设计冷负荷：236kW。
土壤换热器：设计孔深；100m；设计孔数：40。热泵机组：西亚特LWP900 1台；制冷：254kW；制热：339kW。
海滨大道有限公司机房
表2
中国华能集团小汤山培训中心（2005年）
中国华能集团小汤山培训中心原建筑面积10000m2；原采暖系统为地热井；原空调系统为冷却塔中央空调。新增加建筑面积：20000m2。原有地热井一眼，地热井的具体参数如下：地热井温度：65 ℃；最大水量为：80m3/h；原排水温度：40 ℃；最大热量：2326kW；北京地热水资源费：3元/m3。
因为如果地热井故障，会导致建筑停止供暖8～24小时。所以鉴于采暖安全性和经济性考虑，决定增加地源热泵作为新建筑的中央空调系统，和地热井的热源互为备用。并且可以考虑利用地热井采暖的成本如果太高，可以改为部分利用或全部利用地源热泵。
设计孔深；150m；设计孔数：200；热泵机组：克莱门特热泵2台PSRHH3002；制冷：1092kW，制热：1280kW。
塘沽凯华商业广场（2005年）
建筑面积4000m2，设计热负荷：240kW，设计冷负荷：320kW。土壤换热器：设计孔深为100m，设计孔数26个，桩埋管数量：3670m。热泵机组：西亚特LWP1200 1台，制冷343kW，制热452kW。
3 设计和工程中存在的问题
（1）关于地下水源开采—回灌和土壤换热器的比较：近几年来地源热泵的发展主要形式是地下水源开采—回灌形式的水源热泵系统。这种形式面临的最大问题是回灌问题。华北、华东地区的地下水位下降，地面沉降问题一直很严重，像天津、上海，多年来面临严重的地面沉降问题，天津有专门的地面沉降办公室，在利用向地下回灌来控制地面沉降的技术已经搞了很多年，积累了很多经验教训，也知道这种地层回灌难度有多大。天津水务部门一直没有开放对利用地下水源用作热泵低温热源或热汇的控制。
在天津地区地下咸水层浅，开凿竖井埋管时会连通咸淡水层，为防止水层连通，要采取必要的措施。并且天津市水利部门加强了对此工作的管理，实施行政许可管理。
采用竖直埋管的土壤换热器形式，不用开采和回灌地下水，没有破坏自然环境的担忧。另外的优点是系统运行更加稳定、安全，没有需要更新和维修潜水泵的烦恼。
（2）冬季避免采用防冻液介质。很多资料中介绍了防冻液的种类、性能等。但我认为在我国华北及以南区域，因为地下温度不是很低，只要设计足够的土壤换热器数量，可以在使用水作为介质的情况下满足需要。尽量不使用防冻液，避免使用不慎造成环境问题和因温度太低降低热泵效率。
（3）系统的管材质量必须保证合格，只能采用PE或PB管材。土壤换热器系统设计要保证水系统平衡，避免采用室外阀门调节的方式。
（4）关于竖直埋管埋设单U型或双U型管的问题，但从工程实践中看，我认为单U型管方式优于双U型管方式。该问题讨论比较复杂，要从土壤换热器的总体能量容量考虑。土壤换热器的总体能量容量还涉及到换热器的布局形状等问题。希望有机会再专门讨论该问题。
参考资料
［1］殷平.地源热泵在中国.现代空调.2001
［2］汪集旸，马伟斌，龚宇烈编.可再生能源丛书《地热利用技术》.北京：化学工业出版社
［3］付祥钊主编.夏热冬冷地区建筑节能技术.北京：中国建筑工业出版社
［4］徐伟等译.地源热泵工程技术指南.北京：中国建筑工业出版社