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摘要：随着我国国民经济的不断增长，人们的生活水平的普遍提高，人们对于住宅的舒适性和环保要求越来越高。地源热泵技术作为现代建筑一项成熟的区域供冷供暖技术，受到了越来越广泛的应用，并且在实际的应用过程中，地源热泵技术的节能效果也越来越得到大家的认可。但是，由于地源热泵系统初期的建投资费用比较大，投资回收年限比较长，成为发展家庭化地源热泵系统的一个瓶颈问题，而由恒有源公司自主研发的蓄能罐式的地能热宝系统，不需要进行常规打井作业，因此可以大大降低初期的建设费用，根据测算一般在使用五年左右时间内，其初期的建设费用完全可以从后期使用时节约的能源使用费用中得到回收，这种系统模式非常适合在我国北方农村推广使用，可以说浅层地能的春天来了！
关键字：地源热泵、地能热宝、供暖、供冷、节能、环保
中图分类号：TE08文献标识码： A
1、我国北方农村供暖现状
我国北方农村居住房屋一般都比较分散，且地理环境都比较复杂，很难形成集中供暖，因此只能是一家一户自主取暖，一般情况也是采用燃煤取暖方式，而且大多采用的是效率低下的煤炉，燃烧不充分，产生大量的有毒有害气体，极易造成煤气中毒事件，而且燃煤产生的气体中，含有大量的二氧化硫、氮氧化物以及烟尘等有害成分，这些都是污染空气、形成雾霾和区域酸雨的主要因素。
2、地能热宝系统工作原理
地能热宝系统工作原理，与传统地能热泵系统一样，它也是由三个循环、两组换热器、一个压缩机、一个膨胀阀构成一个单回路地能热宝系统，如下图1所示：
按照功能划分地能热宝系统主要由如下三部分组成：能量采集系统；地能输送系统；分体热泵机组。
2.1能量采集系统：也就是埋在地面以下5-10米深的蓄能罐，其内部结构示意图如上图2，主要负责采集地下蓄能罐周围土壤中热（冷）能量；
该系统之所以节能，主要是利用了地下土壤的恒温特性，冬天和夏天地下一定深度土壤温度一般都保持在15度上下，而冬天和夏天的室外环境温度分别在零下几度和零上30多度，根据上面制热和制冷流程图可知，冬天给居室供暖循环水回水温度一般为45度左右，将15度的水加温到45度，和将零下几度的水加温到45度，其节能效果是显而易见的；同样，夏天给居室供冷循环水回水温度一般为7度左右，将15度水冷却到7度，跟将30多度的水冷却到7度相比，其节能效果也是不言而喻的[1]。另外，蓄能水罐在夏天时还能够提供生活热水，在冬天天气短时极端低温时，蓄能水罐中的水还可以通过从液态水过渡到固态冰，通过相变向热交换系统提供大量的潜热（结晶潜热），保证系统在冬季极端低温时也能正常供暖。
2.2地能输送系统：连接地能采集器与分体热泵机组，以防冻液为低温介质给热泵机组传输能量采集系统采集的热（冷）能量；
2.3分体热泵机组：将浅层地能热(冷)能量提升为高品位热（冷）能量，为建筑供暖（冷）。为了避免室内噪声，热泵机组采用的分体安装形式，将压缩机安装在室外，和传统分体空调的室内机、室外机格局一样。
3、地能热宝系统的分类及特点
地能热宝系统根据浅层地能源的采集方式分为四种类型，具体如下：
“地能热宝” A型——单井循环换热地能采集，适合总建筑面积较大工程、改造工程等；
“地能热宝” B型——竖孔地埋管换热地能采集，适合地下水位较浅、渗透系数较小的粘土、粉细砂地质条件；
“地能热宝” C型——江、河、湖、海、污水源地能采集，适合具有以上天然资源的项目；
“地能热宝” D型——蓄能罐地能采集，适合所有地质条件，建筑面积较小项目。
本文主要论述的是“地能热宝” D型相关结构、原理、应用实例和节能效果分析。
4、地能热宝系统的应用实例及节能效果分析
下面以一个蓄能罐式的地能热宝系统应用实例来分析它的实际节能效果：
4.1项目概况（地能热宝项目D型——碧云寺住宅）：
碧云寺住宅位于香山煤厂街21号，建筑地上一层，建筑总面积约132平米。其中供热面积约65平米，供热房间为客厅及两卧室。改造前冬季采用三眼蜂窝煤+2P分体空调辅助供热，夏季采用分体空调供冷。
实施地能热宝项目改造前用能情况统计，冬季采暖三眼蜂窝煤爐耗煤2500块，全年用电情况如下表：
表1 进行地能热宝系统改造前住宅全年用电统计
非供暖季节4月份至10月月均耗电约为213度，按照上表数据在供暖期间（2013年1、2、3、11、12月），因为采用空调辅助供暖，空调辅助供暖耗电量计算如下：429+355+287+320+336-213*5=662度。
4.2地能热宝系统设计图如图4：
图3碧云寺住宅地能热宝系统设计图
4.2.1室外设三套蓄能罐采集器（深度5.5m）。
4.2.2客厅设1台2P柜机。
4.3实施地能热宝项目改造后的用能情况分析：
地能热宝系统于2013.12.01日开始运行供暖，采集数据至2014.03.07日，供暖97天耗电1095度，日平均耗电量11.3度，如果按照北京市统一供暖周期，从十一月十五日至次年三月十五日共计一百二十天考虑，地能热宝系统耗电约为1356度。
则实施地能热宝改造前后供暖期间能耗费用比较如下：
改造前供暖期间能耗费用：
每年采暖消耗2500块蜂窝煤费用为3750元（1.5元/块）；
空调耗电约662度电费为331元（0.5元/KWh）；
年运行费用约4081元。
改造后前供暖期间能耗费用：
地能热宝供暖期间耗电1356度电费为678元（0.5元/KWh）
结论：采用地能热宝系统供暖，每个供暖期节约费用为4081-678=3043元
像这样的一个地能热宝系统需要的初期建设投资约为3万元左右，如果考虑夏天空调能耗节约费用（一般和供暖期间节能费用相当），则在使用大约5-6年后能够从能耗节约的费用中收回初期的建设投资。
地能热宝系统的其他优点：
使用简单，操作方便，和常规空调使用类似；
控制方便，中午屋里暖和了就可以关掉，冷了再开；
清洁环保，不像燃煤炉污染环境，还容易煤气中毒；
夏天供冷的同时还可以提供生活热水；
属于政府节能鼓励项目，将来有望申请政府节能补贴。
5、地能热宝的推广意义及环境和社会效益
目前适合农村选用的新型采暖技术不多，有相当一部分农民家中选用燃煤的土制采暖炉采暖（土暖气），甚至很多地区仍靠小煤炉、火炕等取暖，效率低、运行费用高、不安全。并且随着煤资源的紧张，不可再生的能源的逐渐枯竭，更加剧了农村建筑供暖节能严峻的形式。
市场急需一种初投资相对低廉、简单易装、安全方便的节能环保产品为农村建筑供暖（冷），来满足城乡建设和发展的需要，恒有源公司的地能热宝冷暖空调系统就是根据当前形势和市场需要而开发的。
据统计，北京郊区农村居民冬季取暖用煤量为400万吨，涉及146万户，约占全市总用煤的20%。而北京市环保局权威分析显示，燃煤污染是形成雾霾天气的四大主要成因之一，占比16.7%。
北京地区农村若采用地能热宝供暖，每年的节煤效益如表1：
表2 北京地区农村采用地能热宝供暖时买年节煤效益
注：按优质煤，含硫量1%，灰分15%计算，未计算点燃锅炉时的污染。
6、结束语
地能热宝技术在实际的应用中单位能耗非常低，在我国的北方农村非常具有推广价值，如果国家能够按照煤改电相关政策来扶持该技术，使该技术在北方农村及小城镇大范围推广开来，那么在能源节约、环境及社会效益上都非常可观，而且，根据恒有源公司介绍，目前一般家庭蓄能罐式地能热宝系统的总体费用在3万元左右，对于经济条件较好、居室舒适度要求较高的居民还是可以接受的。总之，这种新型的暖通技术在未来有广泛的市场空间和应用空间，因此需要从各个层面加大该项应用技术的推广力度，促进我国的节能建设和可持续发展，促进建筑行业和暖通节能的发展。
参考文献
[1] 王伟.浅层地热开发利用比燃煤节能超30%中国地能. 2014(04-1) 23-24
关键字：地源热泵、地能热宝、供暖、供冷、节能、环保
中图分类号：TE08文献标识码： A
1、我国北方农村供暖现状
我国北方农村居住房屋一般都比较分散，且地理环境都比较复杂，很难形成集中供暖，因此只能是一家一户自主取暖，一般情况也是采用燃煤取暖方式，而且大多采用的是效率低下的煤炉，燃烧不充分，产生大量的有毒有害气体，极易造成煤气中毒事件，而且燃煤产生的气体中，含有大量的二氧化硫、氮氧化物以及烟尘等有害成分，这些都是污染空气、形成雾霾和区域酸雨的主要因素。
2、地能热宝系统工作原理
地能热宝系统工作原理，与传统地能热泵系统一样，它也是由三个循环、两组换热器、一个压缩机、一个膨胀阀构成一个单回路地能热宝系统，如下图1所示：
按照功能划分地能热宝系统主要由如下三部分组成：能量采集系统；地能输送系统；分体热泵机组。
2.1能量采集系统：也就是埋在地面以下5-10米深的蓄能罐，其内部结构示意图如上图2，主要负责采集地下蓄能罐周围土壤中热（冷）能量；
该系统之所以节能，主要是利用了地下土壤的恒温特性，冬天和夏天地下一定深度土壤温度一般都保持在15度上下，而冬天和夏天的室外环境温度分别在零下几度和零上30多度，根据上面制热和制冷流程图可知，冬天给居室供暖循环水回水温度一般为45度左右，将15度的水加温到45度，和将零下几度的水加温到45度，其节能效果是显而易见的；同样，夏天给居室供冷循环水回水温度一般为7度左右，将15度水冷却到7度，跟将30多度的水冷却到7度相比，其节能效果也是不言而喻的[1]。另外，蓄能水罐在夏天时还能够提供生活热水，在冬天天气短时极端低温时，蓄能水罐中的水还可以通过从液态水过渡到固态冰，通过相变向热交换系统提供大量的潜热（结晶潜热），保证系统在冬季极端低温时也能正常供暖。
2.2地能输送系统：连接地能采集器与分体热泵机组，以防冻液为低温介质给热泵机组传输能量采集系统采集的热（冷）能量；
2.3分体热泵机组：将浅层地能热(冷)能量提升为高品位热（冷）能量，为建筑供暖（冷）。为了避免室内噪声，热泵机组采用的分体安装形式，将压缩机安装在室外，和传统分体空调的室内机、室外机格局一样。
3、地能热宝系统的分类及特点
地能热宝系统根据浅层地能源的采集方式分为四种类型，具体如下：
“地能热宝” A型——单井循环换热地能采集，适合总建筑面积较大工程、改造工程等；
“地能热宝” B型——竖孔地埋管换热地能采集，适合地下水位较浅、渗透系数较小的粘土、粉细砂地质条件；
“地能热宝” C型——江、河、湖、海、污水源地能采集，适合具有以上天然资源的项目；
“地能热宝” D型——蓄能罐地能采集，适合所有地质条件，建筑面积较小项目。
本文主要论述的是“地能热宝” D型相关结构、原理、应用实例和节能效果分析。
4、地能热宝系统的应用实例及节能效果分析
下面以一个蓄能罐式的地能热宝系统应用实例来分析它的实际节能效果：
4.1项目概况（地能热宝项目D型——碧云寺住宅）：
碧云寺住宅位于香山煤厂街21号，建筑地上一层，建筑总面积约132平米。其中供热面积约65平米，供热房间为客厅及两卧室。改造前冬季采用三眼蜂窝煤+2P分体空调辅助供热，夏季采用分体空调供冷。
实施地能热宝项目改造前用能情况统计，冬季采暖三眼蜂窝煤爐耗煤2500块，全年用电情况如下表：
表1 进行地能热宝系统改造前住宅全年用电统计
非供暖季节4月份至10月月均耗电约为213度，按照上表数据在供暖期间（2013年1、2、3、11、12月），因为采用空调辅助供暖，空调辅助供暖耗电量计算如下：429+355+287+320+336-213*5=662度。
4.2地能热宝系统设计图如图4：
图3碧云寺住宅地能热宝系统设计图
4.2.1室外设三套蓄能罐采集器（深度5.5m）。
4.2.2客厅设1台2P柜机。
4.3实施地能热宝项目改造后的用能情况分析：
地能热宝系统于2013.12.01日开始运行供暖，采集数据至2014.03.07日，供暖97天耗电1095度，日平均耗电量11.3度，如果按照北京市统一供暖周期，从十一月十五日至次年三月十五日共计一百二十天考虑，地能热宝系统耗电约为1356度。
则实施地能热宝改造前后供暖期间能耗费用比较如下：
改造前供暖期间能耗费用：
每年采暖消耗2500块蜂窝煤费用为3750元（1.5元/块）；
空调耗电约662度电费为331元（0.5元/KWh）；
年运行费用约4081元。
改造后前供暖期间能耗费用：
地能热宝供暖期间耗电1356度电费为678元（0.5元/KWh）
结论：采用地能热宝系统供暖，每个供暖期节约费用为4081-678=3043元
像这样的一个地能热宝系统需要的初期建设投资约为3万元左右，如果考虑夏天空调能耗节约费用（一般和供暖期间节能费用相当），则在使用大约5-6年后能够从能耗节约的费用中收回初期的建设投资。
地能热宝系统的其他优点：
使用简单，操作方便，和常规空调使用类似；
控制方便，中午屋里暖和了就可以关掉，冷了再开；
清洁环保，不像燃煤炉污染环境，还容易煤气中毒；
夏天供冷的同时还可以提供生活热水；
属于政府节能鼓励项目，将来有望申请政府节能补贴。
5、地能热宝的推广意义及环境和社会效益
目前适合农村选用的新型采暖技术不多，有相当一部分农民家中选用燃煤的土制采暖炉采暖（土暖气），甚至很多地区仍靠小煤炉、火炕等取暖，效率低、运行费用高、不安全。并且随着煤资源的紧张，不可再生的能源的逐渐枯竭，更加剧了农村建筑供暖节能严峻的形式。
市场急需一种初投资相对低廉、简单易装、安全方便的节能环保产品为农村建筑供暖（冷），来满足城乡建设和发展的需要，恒有源公司的地能热宝冷暖空调系统就是根据当前形势和市场需要而开发的。
据统计，北京郊区农村居民冬季取暖用煤量为400万吨，涉及146万户，约占全市总用煤的20%。而北京市环保局权威分析显示，燃煤污染是形成雾霾天气的四大主要成因之一，占比16.7%。
北京地区农村若采用地能热宝供暖，每年的节煤效益如表1：
表2 北京地区农村采用地能热宝供暖时买年节煤效益
注：按优质煤，含硫量1%，灰分15%计算，未计算点燃锅炉时的污染。
6、结束语
地能热宝技术在实际的应用中单位能耗非常低，在我国的北方农村非常具有推广价值，如果国家能够按照煤改电相关政策来扶持该技术，使该技术在北方农村及小城镇大范围推广开来，那么在能源节约、环境及社会效益上都非常可观，而且，根据恒有源公司介绍，目前一般家庭蓄能罐式地能热宝系统的总体费用在3万元左右，对于经济条件较好、居室舒适度要求较高的居民还是可以接受的。总之，这种新型的暖通技术在未来有广泛的市场空间和应用空间，因此需要从各个层面加大该项应用技术的推广力度，促进我国的节能建设和可持续发展，促进建筑行业和暖通节能的发展。
参考文献
[1] 王伟.浅层地热开发利用比燃煤节能超30%中国地能. 2014(04-1) 23-24