地源热泵在美国的发展情况

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美国的地源热泵主要是在水源热泵的基础上发展起来的。自从20世纪50年代,水源热泵在美国就已经作为一种商品开始生产,但那时的市场主要是南佛罗里达的居民住宅。这些早期的系统都是运用地下水或河湖作为水源,利用水泵把水抽到地表再通过热泵来实现供暖的功能。60年代初,为了满足建筑物不同区域的不同空间用途,出现了能用于建筑物不同区域的分开式热泵系统,它们通过水环路与中央水泵站和地热源连接起来。这种系统一开始主要出现在美国的西海岸,但是由于它能与冷却器和锅炉合用从而保证进水温度在水源热泵的范围内,这种系统迅速地在美国东海岸和北美的其他地区传开。到今天为止,它仍然在被使用,并被称为“水环路热泵”(Ｗａｔｅｒ ｌｏｏｐＨｅａｔＰｕｍｐ)。这种系统主要应用于商业办公大楼和公共大楼,例如学校等。
70年代末80年代初,地源热泵在原有的水源热泵的基础上得到发展。通过改进,水源热泵扩大了进水温度范围,这也使得闭式环路地热交换器能够取代以前的热交换系统。至此,美国进行了多种形式的地下埋管换热器的研究、安装和测试工作。现在美国所安装的地源热泵主要是闭式环路系统,它根据塑料管的安装形式可分水平埋管和垂直埋管。它可以被有效地应用于任何地方,也正是这种广泛应用促使了最近几十年美国地源热泵产业的快速增长。4 g! Q/ @5 P; j
在美国政府介入地源热泵产业之前,就有实业家,包括承包商和生产者,建立了有关这方面的公司,但它们的规模都很小。从20世纪80年代初,许多公共事业单位开始在他们的服务区赞助有关地源热泵的项目,并获得了成功。到了20世纪90年代,美国政府开始关注地源热泵。美国能源部下属的能源信息管理机构在一份关于国家能耗战略发展的报告中指出:“如果使用地源热泵,到2030年估计可以节约能源2.7百万的四次方Ｂｔｕ”。而美国环境保护局的一份报告中也指出:“与传统的家用空调制冷系统相比,地源热泵是最节能并且对环境没有污染的一种选择,如果全国大范围的使用地源热泵系统,将能够显著地节约能源和减少污染。2 g6 p ]" g5 O; o. L0 n# t: w
1994年,为了大力发展地源热泵,使它能被消费者接受。美国能源部(ＤＯＥ)、自然乡村电力合作社(ＮＲＥＣＡ)、电力研究所(ＥＰＲＩ)和世界地源热泵协会(ＩＧＳＨＰＡ)等组织与相关的工厂、实验室、研究所和大学合作建立了许多项目。其中最著名的项目是“国家能源综合规划项目(ＮＥＣＰ)”,它的目标是:①到2000年,每年减少会导致温室效应的有害气体150万ｔ,②到2000年,地源热泵的年销售量从4万台增加到40万台;③为地源热泵提供一个持续发展的市场。为了实现这个目标,消除导致地源热泵不能被广泛采用的三个主要障碍,组委会成立了相应的三个委员会,它们分别是初投资竞争委员会、技术保证委员会和公共建筑加强委员会。这三个委员会根据各自的问题分别提出了解决方案,并基本解决了问题。到2001年4月为止,美国已安装了40多万台地源热泵。