一章、概述

1、概述

美國能源部（DOE），能源效率和可再生能源辦公室（EERE），地熱技術項目組指定我們考察了地熱源（地源熱泵），也稱為地源熱泵（地源熱泵），以幫助評估新能源項目是否是適合進一步開發和市場應用的先井節能技術。 以下報告概述了該技術，描述了國際地源熱泵市場狀況，評估地源熱泵在美國的節能潛力，解釋了采用地源熱泵技術的主要障礙，并提出了可能有助于加速地源熱泵市場發展的一些舉措。

1.1、背景

過去，地源熱泵技術項目組已經注意到了地源熱泵，但近年來主要集中在將高溫地熱能源轉換為電力。 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零能源消耗住宅（NZEH）和零能源消耗商業建筑（NZEB），提出應重新評估地源熱泵的使用效率，以確定能源部是否應該出臺新的舉措以助于目前較小的地源熱泵市場得到有力的發展。

住宅，商業和機構建筑約占美國一次能源消耗和碳排放的40％，電力消費的72％，天然氣消費的55％，以及美國東北部的石油消費量（DOE 2008）。 長遠而言，建筑物預計將繼續成為能源需求增加和碳排放主要來源的重要組成部分，主要是由于城市化，人口和GDP增長的持續趨勢以及建筑壽命長股票。 然而，由于建筑設備和許多結構特征經常升級，提高現有建筑材料能源完整性的短期潛力是巨大的。

在過去幾十年中，地源熱泵系統逐漸完善，在供熱，制冷和（在某些情況下）熱水設備市場中占有一小部分，但在不斷增長的政策重點和研究，以加快技術改進或提高可負擔性。 然而，在個別項目層面上已經證明了大量節能，這表明即使是今天證明的地源熱泵技術也許未得到充分利用。 在這樣的地區

東北地區許多建筑業主依靠燃料油，高油價可能會對穩定率的加熱和冷卻解決方案（如地源熱泵）產生前所未有的需求。 可能需要采取新的舉措，以有效地解決繼續阻礙在具有成本競爭力的應用中更多地采用地源熱泵的障礙。

1.2、目標

這項工作的目標是：

•總結地源熱泵技術的狀況和針對地源熱泵全球市場運用分析。

•估計地源熱泵的節能效率

•確定并提出阻礙地源熱泵在更廣泛的市場運用的關鍵技術壁壘。

•推薦能夠由能源部執行或促進市場推廣的舉措。

該項目采取了國家觀點。 然而，調查特別關注東北市場，其中燃油油和丙烷是常見的燃料來源，這些材料近年來變得非常昂貴，這可能為地源熱泵市場發展提供了機會。

這項調查旨在概述目前地源熱泵中央空調的市場情況，并向能源部決策者提出改善市場發展和擴大地源熱泵運用范圍的建議。它是基于市場拓展和能源消耗的現成數據和信息，但不包括廣泛，詳細的新模型數據。

附錄A包含完整的工作分析說明。

1.3、總體思路

圖1-2總結了這項調查的整體方法。為了了解地源熱泵與土壤耦合的優點，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。東北部電力相對較高，加上在寒冷天氣下需要昂貴且低效率的電阻加熱，通常使得東北地區的熱泵不吸引人。但是近年來，這一地區性已經開始發生變化，由于高溫天然氣價格和先井技術，避免了寒冷天氣下電阻加熱的需要，結合起來使得空氣源熱泵在較冷的氣候條件下更有吸引力。事實上，一些制造商已經推出了適用于幾乎任何氣候的“冷氣候”空氣源熱泵。這種技術有望繼續推進，我們預計在寒冷氣候中可以看到更多的空氣源熱泵運用。過去，地源熱泵占美制空調設備銷售的20-25％（圖1-1）。然而，在過去五年中，地源熱泵市場份額已經上升到約35％（AHRI，電器雜志）。

資料來源：AHRI 2005（1973-2005年數據），“家電雜志”2008年（2006-2007年的總出貨數據）。

注：根據2001 - 2005年平均年增長率10％，國家統計局預測2006-2007年度的ASHP數據。

我們的項目首先比較了住宅和商業市場每種技術的基本經濟學以及可能的國家影響。 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，但國家政策也取決于每種備選方案的市場占有率。 我們還考慮到經濟分析中沒有反映的其他優勢和障礙，包括從全球吸取的熱泵行業經驗教訓。

1參見案例http://www.mrslim.com/UploadedFiles/Resource/H2i_brochure.pdf。 產品設計，低至室外-20°C，設備可100%效率工作。低至-25°C依然可達75%的工作效率，即使在這么低的溫度下，COP依然大于1。 

通過地源熱泵試驗經驗。 然后我們比較結果，可以得出結論并提出建議。

在收集調查資料時，我們與以下組織和公司進行訪談和討論：

o          Advanced Hydronics, Inc. 

o          CDH Energy Corp.

o          Geothermal Heat Pump Consortium 

o          Geo‐Heat Center, Oregon Institute of Technology

o          Major Geothermal 

同時我們參見了以下會議結果：

o    北京第七屆熱泵會議2008年

o    2005年拉斯維加斯第八屆IEA熱泵會議

o    第9屆IEA熱泵會議，蘇黎世2008年

o    世界地熱大會2005

進行互聯網搜索和調查涉及地源熱泵開發或推廣的幾個組織的網站，包括：

o    國際能源署

o    橡樹嶺國家實驗室

o    國家可再生能源實驗室

o    地熱熱泵聯盟

o    加州能源委員會消費能源中心

o    美國能源效率經濟理事會

o    歐洲熱泵協會

o    國際地源熱泵協會

o    加拿大自然資源部

o    沃富新能源科技有限公司（http://www.guidongyuan.com）

1.4、報告調查組織

本報告的組織結構如表1-1所示。 這種結構與工作陳述一致。

表1-1：報告組織

更多內容請參見：——>青島中央空調 

【作者注：該文為沃富新能源科技有限公司創作撰寫，如需轉載請注明出處。】