地热热泵——适合于任何地方的地热能源：当前世界发展状况
R.Curtis（英）、J.Lund（美）、B.Sanner（德）、L.Rybach（瑞士）、G.Hellström（瑞典）
徐巍（译）郑克棪（校）
摘要：1995年在意大利佛罗伦萨举行的世界地热大会上，一篇论文引起了世界地热界对地热热泵增长状况的广泛关注。随着降低建筑能耗压力的增加，以及减少建筑物二氧化碳排放指标的提高，安装地热热泵的趋势正在逐渐兴起。应用地热热泵的国家数量也不断上升，其中一些国家并没有传统意义上的地热资源，但现在他们有了生气勃勃的地热热泵项目。另外，还有一些国家正在探索其应用潜力。从小的家庭安装到大功率的系统安装，各种型号的地热热泵都在增加。这篇文章主要对近10年这些高效率、长寿命、低污染的可再生能源系统的发展和安装进行评价。
1 介绍
地热热泵是世界上发展最快的可再生能源利用技术之一，在过去的10年里，大约30个国家平均增长速率达到10%。它主要的优点是可以利用平常的地温或地下水的温度（5～30℃）就可以运行，而这些资源全世界各个国家都可以获得。在1995年的佛罗伦萨世界地热大会上，人们尝试着总结了当时的这项技术状况和发展水平，到2005年，地热热泵已经进一步提升为新能源和可替代能源的重要角色。它们尤其已经被作为一种高效的可再生供热装置，而且更重要的是它们在减少二氧化碳方面得到认可。来自加拿大的一篇文章中提到：“当前在市场上不可能有任何其他的单项技术比地热热泵在减少温室气体排放和导致全球变暖效应方面的潜力更大。”这句话同当前流行的一种认识相一致：热泵作为供热装置可以减少全球6%以上的二氧化碳排放量，它是目前市场上可获得的减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。这样的说法正好适合当前提倡的把更多的注意转移到可再生热能的利用上来，就像现在提倡可再生电能一样。2005年9个欧洲组织和贸易协会共同提倡采用可再生能源进行供热和制冷的行动。三个主要的技术被提到：生物能、太阳能和地热能。过去10年已经进行的工作，说明正确设计的热泵系统，无论是对单孔安装还是多孔安装，都可以确保从地下汲取的热能是真正可再生和永久可持续的。最近，世界能源组织公布了多种可再生技术的生命周期分析，对于加热技术，地热热泵的生命期二氧化碳排放量是第二低，仅次于木屑。
在这篇文章里，我们简短介绍了地热热泵技术，提出当前流行的一些综合信息。读者会发现2005年世界地热大会论文集第14章收集了比以前大会论文集更多的关于地热热泵的论文，反映了它在世界范围内的快速增长。尽管地热热泵有比较高的应用潜力，但在一个国家或地区的优势条件取决于当地的经济生存能力、应用能力和增长率。我们介绍了几个不同地理区域和国家的发展情况。一些地区已经安装了很多的地热热泵，而且显示了不断增长的趋势，有些地区才刚刚开始。开发利用较好的国家有美国、北欧、瑞士、德国，尤其是瑞典。刚开始开发利用的国家包括英国和挪威。其他有大量装机的国家还有加拿大和奥地利，法国、荷兰也显示了比较快的增长速度。中国、日本、俄罗斯、英国、挪威、丹麦、爱尔兰、澳大利亚、波兰、罗马尼亚、土耳其、韩国、意大利、阿根廷、智利、伊朗等国开始意识到地热热泵技术。论文集第一部分里许多国家介绍了他们的开发利用状况。
2 装机
尽管许多国家都开始对热泵产生兴趣，但热泵的增长主要还是发生在美国和欧洲。据不完全统计，目前全世界范围内的装机容量可能接近10100MWt，年均利用的能量大约59000TJ（16470GWh）。实际安装的机组数量大约900000个。表1列举了地热热泵利用率最高的几个国家。
表1 利用地热热泵领先的国家
3 地热热泵系统
热泵系统利用相对不变的地下温度来为家庭、学校、政府和公共建筑供热、制冷和提供生活热水。输入少量的电能驱动压缩机后，可以产生相当于输入能量4倍的能量。这样的机器使热能从低温区流向高温区，实际上是一台能倒流的制冷机。“泵”说明已经做功，温差称为“抬升”，抬升越大，输入的能量越多。该项技术并不是一项新技术，1852年Lord Kelvin提出了这个概念，20世纪40年代Rober Webber修改成地热热泵，60、70年代获得商业推广。图1是典型的水-气型热泵系统。这样的热泵在北美应用很广泛，但在北欧家庭供暖市场主要利用水-水热泵。
热泵有两种基本的配置：土壤偶极系统（闭路系统）和地下水系统（开路系统），地下系统可以水平或垂直安装，取用井水或湖水。系统的选择依赖安装地点的土壤和岩石类型，能否经济施工水井或现场已有水井，还需场地条件。图2是这些系统的示意图。如前面的水-气型热泵所示，对于热水加热系统，家用热水交换器可以在夏天利用回灌的热量，冬天利用输出的热量来加热生活用水，水-水型热泵一般只能通过转换供热模式到生活热水模式，将输出温度提高到最大来加热生活热水。
图1a 制冷循环中的水-气型地热热泵
图1b 供暖循环中的水-气型地热热泵
图2a 密闭环路热泵系统
图2b 开放环路热泵系统
在土壤偶极系统里，一条封闭的管路被水平的或者垂直的埋在地下，防冻液通过塑料管循环，或者在冬天从地下获得热量，或者在夏天将热量灌入地下。开放环路系统利用地下水或湖水直接通过热交换器后灌入另一眼井（或者河渠、湖里，或者直接用于灌溉），主要按照当地法规执行。
其他种类的热泵系统正在兴起，如竖井和本次大会上提到的一种新类型。这些系统效率很高，但大多需要更加精细的水文地质信息和比闭路系统更加专业的设计。
热泵机组的效率在供暖模式通过运行系数COP来表示，在制冷模式下用能量效率比（EER）来表示，它是输出能量与输入能量（电能）之比，目前的设备基本在3和6之间变化。这样COP为4意味着输入每个单位的电能可以产生4个单位的热能。经过对比，空气源热泵的COP大约为2，取决于高峰供暖和制冷需要的备用电能。在欧洲，这个比率有时候作为“季节性运行参数”，即供暖季和制冷季的平均COP，同时要考虑系统特性。
4 地热热泵的可再生讨论
随着热泵装机的稳定增加，使人认识到它们对可再生能源利用的贡献。这只是部分的认识，因为它们只涉及了供暖和制冷的表面，所以没有可再生电能的考虑。然而，这里面有两个其他的因素——一个是关于地下能源的可持续问题，一个是基于空气源热泵的问题，在能量输出时没有纯能量的增加，所以它们仅仅是一种能量效率技术。
20世纪50、60年代，当空气源热泵风靡的时候，在城市里的化石燃料电厂发电的效率接近30%。当时空气源热泵的COP一般在1.5～2.5之间变化。表2显示了在建筑物里能量释放的情况，60%的能量来自于空气，而用来发电的原生能量只有75%作为有用的热能得到利用。这样，从空气中提取的可再生能量已经高效地释放了热能，但没有剩余能量。表2的第二列是当前的数据。新型的组合或联合循环发电厂发电效率已超过40%。土壤源热泵的SPF已超过3.5。这导致了140%的效率，其中最终能量的71%来自地下。更重要的是，超过40%的剩余量已高于发电消耗的原始能量。
表2 能量和效率对比表
水源热泵和新型发电效率的联合才构成剩余可再生能源的释放。
如果从一开始就用可再生能源发电，则所有传递的能量就都是可再生的。为了释放可再生的能量最多，建议应该尽快使可再生电能变得经济，并与地源热泵结合起来。
能量讨论可能是有争议的，但二氧化碳排放量的减少却很容易证实。举个例子，当前英国电网和地热热泵联合供暖相对于传统的化石燃料供暖技术可以减少50%的二氧化碳排放量。这归功于当前英国电网的联合。由于目前发电所排放的二氧化碳在减少，所以通过利用地热热泵而排放的二氧化碳会更少。随着利用可再生能源发电，建筑供暖将不再需要排放二氧化碳。
如果要计算一下世界范围内可节约的石油当量和当前地热热泵装机容量所能减少的二氧化碳排放量，则需要有几个假设条件。如果每年地热能被利用28000TJ（7800GWh），将此量与30%效率的燃油发电相比，则会节约15.4百万桶石油，或者2.3百万吨石油当量，减少700万吨二氧化碳的排放量。如果我们假想每年同样长时间的制冷，则这个数字会翻倍。
5 美国的经验
在美国，大多数系统都是根据高峰制冷负荷设计的，它高于供暖负荷（主要是北方地区），这样，估计平均每年有1000个小时满负荷供暖。在欧洲，绝大多数系统是根据供暖负荷设计的，所以经常据基础荷载设计，另加化石燃料调峰。结果，欧洲的系统每年可以满负荷运行2000到6000个小时，平均每年2300个小时。尽管制冷模式将热量灌入地下，它不是地热，但它仍然节省能量，有利于清洁环境。在美国，地热热泵装机容量能稳定在12%，大多数安装在中西部地区和从北达科他州到佛罗里达州的东部地区。目前，每年接近安装50000个热泵机组，其中46%是垂直闭路循环系统，38%是水平闭路循环系统，15%是开路系统。超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷，尤其在得克萨斯州。应该注意到这一点，热泵按照吨（1吨冰产生的制冷量）来分等级，这个吨相当于12000Btu/hr或3.51kW(Kavanaugh和Rafferty，1997)。一个典型的家庭需要的热泵机组应该是3吨或者是105kW的装机容量。
美国装机容量最大的热泵是在肯塔基州路易斯维尔市的一个宾馆。通过热泵为600个宾馆房间、100个公寓和89000ｍ2的办公区（整个宾馆161650ｍ2）提供冷热空调服务。热泵利用出水量177l/s、出水温度14℃的4口水井，提供15.8MW的冷负荷和196MW的热负荷。消耗的能量是没有热泵系统附近相似建筑的53%，每月节约25000美元。
6 欧洲的状况
地热热泵实际上可在任何地方既供热又制冷，可以满足任何的需求，具有很大的灵活性。在西欧和中欧，直接利用地热能对众多客户进行区域供暖受限于区域的地质条件。在这种情况下，通过分散的热泵系统采集到处都有的浅层地热是一个明智的选择。相应的，在欧洲各个国家，热泵正在快速增长和发展起来。热泵系统的市场正在蔓延，从事该项工作的商业公司也在增长，他们的产品已经进入“黄页”。
欧洲超过20年对热泵的研究开发为该项技术的可持续性建立了一个完善的概念，还解决了噪音问题，制定了安装标准。图3是一个典型的井下热交换器型热泵（BHE）。这个系统每输出1kWh的热或冷需要0.22～0.35kWh的电能，它比季节性利用大气做热源的空气源热泵少需要30%～50%的能量。
图3 中欧家庭中BHE热泵系统的典型应用，典型的BHE长度大于100m
根据欧洲许多国家的天气条件来看，目前大多数的需求是供暖，空调很少需要。所以热泵通常只是用于供暖模式。然而随着大型商业利用数量的增加，制冷的需要以及这项技术推广到南欧，将来供暖和制冷双重功效就会越来越重要。
在欧洲统计热泵安装的可靠数量是相当困难的，尤其是个人的利用。图4是欧洲主要利用热泵的几个国家安装热泵的数量。2001年瑞典大幅增加的热泵主要是空气源热泵，然而瑞典在欧洲也是安装地热热泵最多的国家（见表1）。总的情况，除了瑞典和瑞士，地热热泵的市场扩展在整个欧洲还不太大。
7 德国的经验
1996年之后，根据热泵的销售统计，德国各种热源的热泵销售情况各不相同（图5）。在经过1991年销售量小于2000台的低迷后，热泵的销售量呈现稳定的增长。地热热泵的份额从80年代少于30%上升到1996年的78%，2002年达到82%。而且从2001年到2002年，当德国的房地产由于经济萧条正在缩水的时候，地热热泵的销售量仍然有所增长。将来它在市场上仍然有增长的机会，因为有较好技术前景做保证。
图4 一些欧洲国家热泵机组的安装数量对比图
图5 每年德国热泵的销售数量对比图
德国地热热泵在住宅利用的数量是巨大的，许多小型系统安装在独立的房子里，而较大系统用于一些需要供暖和制冷的办公楼等商业区域。德国的大部分地区夏季的湿度允许制冷不带除湿，例如冷却顶棚。热泵系统就很适合直接利用地下的冷能，不需要冷却器，它们显示了非常高的制冷效率，COP能达到20以上。第一个利用井下热交换器和直接制冷的系统在1987年安装的，同时该项技术成为一个标准设计选择。一些最新的德国地热热泵的例子Sanner和Kohlsch有文章介绍。
在德国，地热热泵已经走过了研究、开发和开发现状阶段，当前的重点是选型和质量安全性。像技术准则VDI4640、合同规范以及质量认证等工作正开始被强制执行来保护工业和消费者，避免质量不合格和地热热泵系统无法长期运行等问题。
8 瑞士地热热泵的繁荣
地热热泵系统在瑞士已经以每年15%的速度快速增长。目前，有超过25000台热泵系统在运行。来自地下有三种热能供应系统：浅层水平管（占所有安装热泵的比例小于5%）、井下换热器系统（100～400m深，占65%）、地下水水源热泵（占30%）。仅仅在2002年，就施工钻孔600000m，并安装了井下换热器系统。
地热热泵系统非常适于开发到处都有的浅层地热资源。热泵系统长期运行的可靠性现在已经通过理论和实践研究以及通过在几个供暖季的测试得到证明。季节运行因素已大于3.5。
各种测试和模型模拟证明这种系统可以持续性的吸取热量。长期运行的可靠性保证了系统可以无故障应用。热泵系统所配备井下换热器的合理尺寸也有利于广泛的应用和选择。实际上，热泵系统的安装在1980年从零开始，经过快速发展，现在是瑞士地热直接利用里最大的部分。
地热热泵系统的安装自从20世纪70年代末期开始认识以来发展很快，这种印象深刻的增长可见图6和图7。
图6 1980～2001年瑞士地热热泵安装的发展趋势图
图7 1980～2001年瑞士井下换热装置和地下水的地热热泵系统装机容量发展趋势图
每年的增长非常显著：新安装系统的数量以每年大于10%的速度增长。小型系统（＜20kW）显示了最高的增长速度（大于15%，见图1）。2001年地热热泵系统的装机容量是440MWt，产生的能量为660GWh。2002年施工了大量的钻孔（几千个），并安装了双U型管的井下热交换器。井下换热器的平均深度大约150～200m；超过300m深度的钻孔也越来越多。平均每米的造价是45美元左右，包括钻井、下入U型管和回填。2002年，井下换热器的进尺达到600000m。
热泵快速进入瑞士市场的原因
热泵系统在瑞士市场上快速发展的原因主要是那里除了这种到处都有的地热以外，在地壳浅层没有其他地热能资源。另外，也有许多其他的原因，包括技术上的、环境上的以及经济上的原因。
技术原因
大多数人口居住的瑞士高原合适的天气条件：大气温度在0℃附近，冬天日照很少，
地下浅层温度在10～12℃之间，长供暖期。
恒定的地下温度通过正确选型尺寸，可以提供热泵最好的季节运行因素和长期使用寿命。
地热热泵以分散方式进行安装，适合于独立用户需要，避免了如同区域供暖系统的昂贵的热分配。
安装位置在建筑物附近（或建筑物地下），相对自由，在建筑物内对空间的要求也不高。
至少对小型系统来说，不需要进行回灌，因为在系统闲置期（夏天）地下的热能可以自动恢复。
环境原因
没有交通运输、储藏和运行的危险（与石油相比）；
没有地下水污染的危险（与石油相比）；
系统运行可以减少温室气体二氧化碳的排放。
经济原因
环境友好的地源热泵安装成本比得上传统（燃油）系统的安装（赖贝奇，2001）；
比较低的运行成本（与利用化石燃料供暖进行比较，不需购买石油或天然气，和燃烧器控制）；
对环境友好的热泵，当地给予对用电费用优惠。
二氧化碳的排放税预计要实施。
进一步快速推广地热热泵的刺激因素是公用事业的“能量合同”。它暗示了利用热泵的公司以自己的成本设计、安装、运行和维护地热热泵，同时以合同价格卖热能或冷能给合适的用户。
尽管绝大多数地热热泵是为单独住宅供暖（生活热水），但一些新的利用方式正在出现（包括各种井下换热器系统，联合太阳能进行热量采集和储存、地热供暖和制冷，“能量堆”）。对于每2km2一台机组，它们的地区密度是世界上最高的。这保证了瑞士在地热直接利用方面是有优势的（在世界上前五个国家中人均装机容量）。相信瑞士的地热热泵在相当长的一段时间内会兴盛下去。
9 英国的地热热泵
在英国，路特·开尔文努力发展了热泵理论，但利用热泵进行供暖却进展缓慢。第一个安装地热热泵的记载要追溯到1976年夏天。小型闭路系统的先锋设置是在90年代初期苏格兰的住宅进行安装的。英国花了很长时间发现为什么到目前为止在英国该项技术要落后于北美和北欧。首要的原因是相对温暖的天气、房屋材料的保温性较差、缺少适合的热泵机组和与天然气庞大管网的竞争。
在20世纪90年代中期，通过吸取加拿大、美国和北欧地区利用热泵的经验教训，英国的地热热泵开始缓慢发展。他们利用很长时间确定合理的技术来适用于本国的住宅材料，以及克服英国特有的各种问题。另外的一个难题就是英国的地质条件复杂。
过去的两年时间里，热泵已经被公认在几个英国政策里扮演着重要的角色，例如供热保障程序、可再生能源以及能源效率目标。
在英国，很少人知道其实热泵系统比起传统的那些系统可以大量减少二氧化碳的排放。利用英国电网的地热热泵系统将会立刻减少40%～60%的二氧化碳排放量。随着英国电网在将来几年变得越来越清洁，长寿热泵的排放量也会进一步下降。建筑师和发展商发现新的建筑评价标准正开始考虑二氧化碳这个新参数。
从非常小的起步，目前地热热泵系统已经出现在整个英国，从苏格兰到Cornwall。私人建筑家、房地产商和建筑协会现都成为这些系统的消费者。室内安装热泵系统一般在25kW到2.5kW之间，主要选择各种水对水和水对空气的热泵，安装在几种不同地质条件的地区。
最近宣称有拨款计划（清洁天空项目）会帮助建立该项技术的部门鉴定，会建立可信的安装队伍、技术标准以及适用于英国室内的热泵。随着去年英国主要的用户发起了热泵安装发展到1000家的活动，希望对于该项技术的兴趣能够快速增长，同时希望在将来几年能够大量涌现出室内地热热泵安装的成功案例。
另一个利用地热热泵的重要领域就是供暖和制冷都需要的商业和公共建筑。2002年国际能源协会热泵中心安排了首批国家级研究，对热泵可能减少二氧化碳的排放量进行研究（IEA，2002）。其中第一个就是在英国展开的，研究结论是热泵系统应用于办公室和小商店效果最好。第一个不在室内安装的热泵仅25kW，是在Scilly的Isles的健康中心。这个系统在接下来的2000年到今天得到迅速发展，设备尺寸和型号目前已经达到300kW。
热泵的利用已经发展到学校、单层或者多层的办公楼和展览中心。显著的一个例子就是Derbyshire的国家森林展览中心、Chesterfield、Nottingham、Croydon地区的办公楼以及Cornwall的Tolvaddon能源公园。一个大型的系统已经在Peterborough地区的新宜家销售中心进行安装。这些系统的安装采用了各种各样的类型，有简单利用地板供暖的，反循环热泵供暖和制冷的，也有复杂的整合机组同时进行供暖和制冷的。单独的或者是混合的配置都已经被采用，包括利用大型地下水平循环和其他相互联系的钻孔网。
10 瑞典的地热热泵
20世纪80年代初期，地热热泵在瑞典开始盛行。到1985年，已有50000台热泵机组被安装。随后较低的能源价格和技术质量问题使热泵市场萎缩，在接下来的10年里，平均每年安装2000个热泵机组。1995年，由于瑞典政府的支持和补贴，公众对地热热泵的兴趣开始增强。根据占住宅销售市场约90%的瑞典热泵机构（SVEP）统计的销售数据显示，2001年和2002年大约有27000个热泵机组被安装（见图8）。因此，安装的机组数量估计达到200000台。
目前，热泵是瑞典小型住宅区最流行的采用液体循环的供暖方式，由于当前的油价，它替代了烧油；由于电费高昂，它又替代了电；由于方便而替代了木炭火炉。直接利用电加热的发展速度已相当减慢。除了住宅方面，还有一些大型的系统安装（包括闭路和开路循环）用于区域供暖网。所有热泵机组平均输出的热能估计大约10kW。
瑞典地热热泵的安装通常建议占标称负荷的60%，即每年大约3500～4000个小时满负荷运行。整合在热泵里的电加热器提供剩余的负荷，有将热泵负荷增加到80%～90%的趋势。大约80%的热泵采用的是垂直类型（钻孔类型）。在住宅里，钻孔的平均深度大约125m，水平类型平均循环长度大约350m。开式、充满地下水的单U型管（树脂管，直径40mm，压力正常6.3bar）几乎用于所有的热泵安装。当热量需要被回灌入地下时，双U型管有时候被采用。热反应测试已经显示自然对流在充满地下水的钻孔中比填满砂（砾石）的钻孔热交换更强烈。地源热泵的盛行已经使人们逐渐关注相邻钻孔之间长期热影响的问题。
图8 每年瑞典热泵销售数量对比图
用于客户住所的大型系统正在变得越来越流行。用来制冷的垂直式安装正在占据市场，但在住宅方面仍然没有引起人们的兴趣。在商业和工业上制冷的需求为地热热泵打开了一个崭新的市场。
热泵技术上的发展有由涡轮式压缩机逐渐代替活塞式压缩机的趋势，它的优点是运行平稳、设计简洁。另外人们对各种容量控制也产生了兴趣，例如在同一个机组里分别安装一个小型压缩机和一个大型压缩机，夏天，生活热水可以通过小型压缩机来供给。绝大多数进口的热泵利用的工质是R410A。瑞典生产商仍然利用的是R407C，但有向R410A转变的趋势，还有的对丙烷也感兴趣。目前正在研究利用极少量的工质来组建热泵。一些生产商通过利用废气和土壤作为热源的热泵抢占市场。废气可以被用来预加热从钻孔开采出来的热运移流体，或者热泵闲置时灌入地下。
在大型钻孔型热泵系统里，为了确保系统长期运行，不得不考虑地下热能的平衡。如果主要是满足热负荷，则在夏天必须向地下回灌热能。自然界的可再生能源，如室外空气、地表水和太阳能都应该被考虑。在Nasby公园，在建筑物下面安装了一套系统，施工了48个200m深的钻孔，利用400kW的一个热泵基本提供热负荷，每年运行6000个小时。夏天，从附近的湖引来的地表温水（15～20℃）通过钻孔灌入地下。
11 挪威的例子
在奥斯陆的Nydalen，180个基岩井将会是给一个接近20万m2的建筑进行供热和制冷的关键。这是欧洲这种类型的系统里最大的项目。
一个能量供应站将为Nydalen的这个建筑供暖和制冷。通过利用热泵和地热井，热能既可以从地下采集，也可以将能量储存地下。夏天，但有制冷需要时，热能可以灌入地下。基岩的温度可以从平常的8℃上升到25℃。在冬天，热能可以用来供暖。供暖的输出功率是9MW，而制冷是7.5MW。与电、石油和天然气供暖相比，每年供暖的成本可以减少60%～70%。供暖和制冷的联合调用确保了能量站的高效利用。
这个项目最独特的地方是地热能量储藏。这里的180个井，每个都深200m，可以提供4～10kW能量。整个储热基岩的体积是180万m3，主要在建筑物的下面。塑料管形成封闭环路，用来传递热能。
该项目总投资是6千万挪威克朗（相当于750万欧元）。这比起传统方式（即没有能量井和收集装置）多投资1700万挪威克朗。然而，每年购买的能量减少约400万挪威克朗，项目还是有利润的。这个项目由政府实体Enova SF和奥斯陆能源基金拨款支持了1100万挪威克朗。
能量站按计划在2003年4月开始建设，包括施工一半的基岩井。剩下的井可能安排在2004年的建设中。
该项目的细节可以在项目组www.avantor.no和热能储存www.geoenergi.no两个网站上查询。
结论
地热热泵是一个刚兴起的技术，有能力利用地下巨大的可再生贮存能量，提供高效率的供暖和制冷。它们正逐渐被认为是替代化石燃料的一种选择，在许多国家，它们在对建筑进行供暖和制冷时可以极大地减少二氧化碳的总排放量。相信安装热泵系统的数量和国家都会快速增长起来。
参考文献（略）
一、衣
1. 少买不必要的衣服
服装在生产、加工和运输过程中，要消耗大量的能源，同时产生废气、废水等污染物。在保证生活需要的前提下，每人每年少买一件不必要的衣服可节能约 2.5 千克 标准煤，相应减排二氧化碳 6.4 千克 。如果全国每年有 2500 万人做到这一点，就可以节能约 6.25 万吨标准煤，减排二氧化碳 16 万吨。
2. 减少住宿宾馆时的床单换洗次数
床单、被罩等的洗涤要消耗水、电和洗衣粉，而少换洗一次，可省电0.03度、水13升、洗衣粉22.5克，相应减排二氧化碳50克。如果全国8880家星级宾馆（2002年数据）采纳“绿色客房”标准的建议（3天更换一次床单），每年可综合节能约1.6万吨标准煤，减排二氧化碳4万吨。
3. 采用节能方式洗衣
（1）每月手洗一次衣服
随着人们物质生活水平的提高，洗衣机已经走进千家万户。虽然洗衣机给生活带来很大的帮助，但只有两三件衣物就用机洗，会造成水和电的浪费。如果每月用手洗代替一次机洗，每台洗衣机每年可节能约1.4千克标准煤，相应减排二氧化碳3.6千克。如果全国1.9亿台洗衣机都因此每月少用一次，那么每年可节能约26万吨标准煤，减排二氧化碳68.4万吨。
（2）每年少用1千克洗衣粉
洗衣粉是生活必需品，但在使用中经常出现浪费；合理使用，就可以节能减排。比如，少用1千克洗衣粉，可节能约0.28千克标准煤，相应减排二氧化碳0.72千克。如果全国3.9亿个家庭平均每户每年少用1千克洗衣粉，1年可节能约10.9万吨标准煤，减排二氧化碳28.1万吨。
（3）选用节能洗衣机
节能洗衣机比普通洗衣机节电50%、节水60%，每台节能洗衣机每年可节能约3.7千克标准煤，相应减排二氧化碳9.4千克。如果全国每年有10%的普通洗衣机更新为节能洗衣机，那么每年可节能约7万吨标准煤，减排二氧化碳17.8万吨。
二、食
4. 减少粮食浪费
“谁知盘中餐，粒粒皆辛苦”，可是现在浪费粮食的现象仍比较严重。而少浪费0.5千克粮食（以水稻为例），可节能约0.18千克标准煤，相应减排二氧化碳0.47千克。如果全国平均每人每年减少粮食浪费0.5千克，每年可节能约24.1万吨标准煤，减排二氧化碳61.2万吨。
5. 减少畜产品浪费
每人每年少浪费0.5千克猪肉，可节能约0.28千克标准煤，相应减排二氧化碳0.7千克。如果全国平均每人每年减少猪肉浪费0.5千克，每年可节能约35.3万吨标准煤，减排二氧化碳91.1万吨。
6. 饮酒适量
（1）夏季每月少喝一瓶啤酒
酷暑难耐，啤酒成了颇受欢迎的饮料，但“喝高了”的事情时有发生。在夏季的3个月里平均每月少喝1瓶，1人1年可节能约0.23千克标准煤，相应减排二氧化碳0.6千克。从全国范围来看，每年可节能约29.7万吨标准煤，减排二氧化碳78万吨。
（2）每年少喝0.5千克白酒
白酒，丰富了生活，更成就了中华民族灿烂的酒文化。不过，醉酒却容易酿成事故。如果1个人1年少喝0.5千克，可节能约0.4千克标准煤，相应减排二氧化碳1千克。如果全国2亿“酒民”平均每年少喝0.5千克，每年可节能约8万吨标准煤，减排二氧化碳20万吨。
7. 减少吸烟
吸烟有害健康，香烟生产还消耗能源。1天少抽1支烟，每人每年可节能约0.14千克标准煤，相应减排二氧化碳0.37千克。如果全国3.5亿烟民都这么做，那么每年可节能约5万吨标准煤，减排二氧化碳13万吨。
三、住
8. 节能装修
（1）减少装修铝材使用量
铝是能耗最大的金属冶炼产品之一。减少1千克装修用铝材，可节能约9.6千克标准煤，相应减排二氧化碳24.7千克。如果全国每年2000万户左右的家庭装修能做到这一点，那么可节能约19.1万吨标准煤，减排二氧化碳49.4万吨。
（2）减少装修钢材使用量
钢材是住宅装修最常用的材料之一，钢材生产也是耗能排碳的大户。减少1千克装修用钢材，可节能约0.74千克标准煤，相应减排二氧化碳1.9千克。如果全国每年2000万户左右的家庭装修能做到这一点，那么可节能约1.4万吨标准煤，减排二氧化碳3.8万吨。
（3）减少装修木材使用量
适当减少装修木材使用量，不但保护森林，增加二氧化碳吸收量，而且减少了木材加工、运输过程中的能源消耗。少使用0.1立方米装修用的木材，可节能约25千克标准煤，相应减排二氧化碳64.3千克。如果全国每年2000万户左右的家庭装修能做到这一点，那么可节能约50万吨标准煤，减排二氧化碳129万吨。
（4）减少建筑陶瓷使用量
家庭装修时使用陶瓷能使住宅更美观。不过，浪费也就此产生，部分家庭甚至存在奢侈装修的现象。节约1平方米的建筑陶瓷，可节能约6千克标准煤，相应减排二氧化碳15.4千克。如果全国每年2000万户左右的家庭装修能做到这一点，那么可节能约12万吨，减排二氧化碳30.8万吨。
9. 农村住宅使用节能砖
与粘土砖相比，节能砖具有节土、节能等优点，是优越的新型建筑材料。在农村推广使用节能砖，具有广阔的节能减排前景。使用节能砖建1座农村住宅，可节能约5.7吨标准煤，相应减排二氧化碳14.8吨。如果我国农村每年有10%的新建房屋改用节能砖，那么全国可节能约860万吨标准煤，减排二氧化碳2212万吨。
10. 合理使用空调
（1）夏季空调温度在国家提倡的基础上调高1℃
炎热的夏季，空调能带给人清凉的感觉。不过，空调是耗电量较大的电器，设定的温度越低，消耗能源越多。其实，通过改穿长袖为穿短袖、改穿西服为穿便装、改扎领带为扎松领，适当调高空调温度，并不影响舒适度，还可以节能减排。如果每台空调在国家提倡的26℃基础上调高1℃，每年可节电22度，相应减排二氧化碳21千克。如果对全国1.5亿台空调都采取这一措施，那么每年可节电约33亿度，减排二氧化碳317万吨。
（2）选用节能空调
一台节能空调比普通空调每小时少耗电0.24度，按全年使用100小时的保守估计，可节电24度，相应减排二氧化碳23千克。如果全国每年10％的空调更新为节能空调，那么可节电约3.6亿度，减排二氧化碳35万吨。
（3）出门提前几分钟关空调
空调房间的温度并不会因为空调关闭而马上升高。出门前3分钟关空调，按每台每年可节电约5度的保守估计，相应减排二氧化碳4.8千克。如果对全国1.5亿台空调都采取这一措施，那么每年可节电约7.5亿度，减排二氧化碳72万吨。
11. 合理使用电风扇
虽然空调在我国家庭中逐渐普及，但电风扇的使用数量仍然巨大。电扇的耗电量与扇叶的转速成正比，同一台电风扇的最快档与最慢档的耗电量相差约40%。在大部分的时间里，中、低档风速足以满足纳凉的需要。
以一台60瓦的电风扇为例，如果使用中、低档转速，全年可节电约2.4度，相应减排二氧化碳2.3千克。如果对全国约4.7亿台电风扇都采取这一措施，那么每年可节电约11.3亿度，减排二氧化碳108万吨。
12. 合理采暖
通过调整供暖时间、强度，使用分室供暖阀等措施，每户每年可节能约326千克标准煤，相应减排二氧化碳837千克。如果每年有10％的北方城镇家庭完成供暖改造，那么全国每年可节能约300万吨标准煤，减排二氧化碳770万吨。
13. 农村住宅使用太阳能供暖
太阳能是我国重点发展的清洁能源。一座农村住宅使用被动式太阳能供暖，每年可节能约0.8吨标准煤，相应减排二氧化碳2.1吨。如果我国农村每年有10%的新建房屋使用被动式太阳能供暖，全国可节能约120万吨标准煤，减排二氧化碳308.4万吨。
14. 采用节能的家庭照明方式
（1）家庭照明改用节能灯
以高品质节能灯代替白炽灯，不仅减少耗电，还能提高照明效果。以11瓦节能灯代替60瓦白炽灯、每天照明4小时计算，1支节能灯1年可节电约71.5度，相应减排二氧化碳68.6千克。按照全国每年更换1亿支白炽灯的保守估计，可节电71.5亿度，减排二氧化碳686万吨。
（2）在家随手关灯
养成在家随手关灯的好习惯，每户每年可节电约4.9度，相应减排二氧化碳4.7千克。如果全国3.9亿户家庭都能做到，那么每年可节电约19.6亿度，减排二氧化碳188万吨。
15. 采用节能的公共照明方式
（1）增加公共场所的自然采光
如果全国所有的商场、会议中心等公共场所白天全部采用自然光照明，可以节约用电量约820亿度。即使其中只有10％做到这一点，每年仍可节电82亿度，相应减排二氧化碳787万吨。
（2）公共照明采用半导体灯
同样亮度下，半导体灯耗电量仅为白炽灯的十分之一，寿命却是白炽灯的100倍。如果我国每年有10％的传统光源被半导体灯代替，可节电约90亿度，相应减排二氧化碳864万吨。
四、行
16. 每月少开一天车
每月少开一天，每车每年可节油约44升，相应减排二氧化碳98千克。如果全国1248万辆私人轿车的车主都做到，每年可节油约5.54亿升，减排二氧化碳122万吨。
17. 以节能方式出行200公里
骑自行车或步行代替驾车出行100公里，可以节油约9升；坐公交车代替自驾车出行100公里，可省油六分之五。按以上方式节能出行200公里，每人可以减少汽油消耗16.7升，相应减排二氧化碳36.8千克。如果全国1248万辆私人轿车的车主都这么做，那么每年可以节油2.1亿升，减排二氧化碳46万吨。
18. 选购小排量汽车
汽车耗油量通常随排气量上升而增加。排气量为1.3升的车与2.0升的车相比，每年可节油294升，相应减排二氧化碳647千克。如果全国每年新售出的轿车（约382.89万辆）排气量平均降低0.1升，那么可节油1.6亿升，减排二氧化碳35.4万吨。
19. 选购混合动力汽车
混合动力车可省油30%以上，每辆普通轿车每年可因此节油约378升，相应减排二氧化碳832千克。如果混合动力车的销售量占到全国轿车年销售量的10%（约38.3万辆），那么每年可节油1.45亿升，减排二氧化碳31.8万吨。
20. 科学用车，注意保养
汽车车况不良会导致油耗大大增加，而发动机的空转也很耗油。通过及时更换空气滤清器、保持合适胎压、及时熄火等措施，每辆车每年可减少油耗约180升，相应减排二氧化碳400千克。如果全国1248万辆私人轿车每天减少发动机空转3-5分钟，并有10%的车况得以改善，那么每年可节油6.0亿升，减排二氧化碳130万吨。
作者： 大卫·罗伯茨
地壳中储存的热量，称为地热能，不含碳且取之不尽用之不竭。如果可以经济有效地利用它，它就足以让所有文明世代相传。
事实证明，利用它是一项不小的壮举，但由于气候危机的新紧迫性和寻找化石燃料的低碳替代品，最近的努力有所增加。
该领域的尖端技术发展（包括，是的，激光）致力于钻得越来越深，钻到越来越热的岩石中。从 302 F (150 C) 到 703 F (373 C) 的任何温度，水进入其“超临界”相及以上，均可用于有利地发电。
但电力只是地热故事的一半。早在人类用它发电之前，他们就直接使用地热来洗澡、做饭和加热建筑物等。地热直接供热今天仍在工业、农业和建筑中使用，但其潜力只有一小部分被释放。
在直接利用热量方面，地热资源不需要那么热。不需要 300 F 即可将您家中的空气加热至 68 F。几乎任何 50 F 或更高的温度（只有 10 英尺左右可用）都可以用于某些东西，无论是烘干谷物、运行温室、在机场跑道上融化冰块，还是为商业建筑供暖。
地热几乎无处不在，并且可用于广泛的应用。美国能源部有一个专门针对这些“低温和联产资源”的研究计划。
但在我看来，最重要的应用是利用低温地热资源对建筑物进行大规模供暖和制冷。
如今，在能源世界中，供暖和供冷建筑不像电力那么吸引人，但它很重要，仅占美国温室气体排放量的12% 以上和城市排放量的更大比例，其中许多城市都有积极的脱碳目标。为了实现这些目标，他们需要弄清楚无碳供暖，地热是最好的（极少数）选择之一。
在这篇文章中，我们将深入探讨地热的另一半：热量。首先我们来看看市场和对低碳供热的需求。然后我们将研究所涉及的技术和公司，最后考虑政府如何帮助加速地热解决方案的开发。
它很热，或者至少是温暖的东西！
世界各地的城市都在制定积极的脱碳目标，承诺到 2050 年将其直接碳排放为零。脱碳城市面临的前三个挑战是电力供应、交通以及建筑物的供暖和制冷。电力和交通脱碳的途径虽然极具挑战性，但至少是相当清楚的：可再生能源、电动 汽车 和良好的城市设计，最大限度地减少对 汽车 的需求。
然而，对于大多数城市来说，热量是一个悬而未决的大问题。
石油和天然气炉将需要逐步淘汰，这意味着城市将需要大量的低碳热量来补偿。低碳选择在热量方面比在电力方面受到更多限制。
一些熔炉可以使用生物甲烷、其他生物燃料、氢或氢衍生燃料，但在一个以电气化为主的世界中，低碳液体燃料可能用于工业和运输领域的高价值应用——而不是为您的客厅供暖.
这就留下了地热区域供暖，或者在单个建筑层面上，还有电阻供暖或热泵等电气选项。在热泵中，它要么是空气源（与外部空气交换热量），要么是地源（与地球交换热量）。后者效率更高。地热区域供暖是最有效的。
在一个脱碳的世界里，正是这些——其他低碳供暖选择——最终将成为供暖和制冷领域的竞争对手。这是波士顿等一些脱碳城市已经在努力应对的竞争。波士顿将难以建造大量新的电力基础设施来为建筑物供暖，因此它倾向于使用地热。
那么究竟有哪些技术可以从地球提供热量呢？有两个基本类别。让我们从较小的一侧开始。
将地源热泵 (GSHP) 包括在内有点虚伪，因为从技术上讲，它们不利用地热能。它们利用储存的太阳能，来自撞击地球表面的阳光。只有当你深入到更深的地方，或者在活跃的火山区，你才能从地球的核心获得热量。准确地说，地源热泵收集储存在浅层地球中的太阳能热量。
我认为这个术语问题并不那么重要——它是地球上的热量！
在地表以下 10 到 1,000 英尺的任何地方，全国各地的温度全年稳定在 54 F。地源热泵利用这一事实来加热和冷却建筑物。当空气温度低于 54 F 时，它们会从地球吸取热量；当温度超过 54 F 时，它们会将热量排放到地球中。
GSHP 由两部分组成。第一个是埋在地下的“接地回路”管道，水在其中循环。通过传导，水从地球吸收热量（或将热量返回给地球），因此管道表面积越大，系统效率越高。这就是为什么在整个接地回路中经常会有几个管道回路的原因。经验法则是一个循环等于一吨容量，也就是每小时大约 12,000 BTU。一个普通的美国家庭需要 2 到 3 吨的容量，因此需要两到三个环路（或一个非常深的环路）。
第二部分是热泵本身，它位于内部，连接到地面回路，通过蒸汽压缩制冷剂循环与水交换热量（与冰箱与周围空气交换热量的方式不同）。在冬天，它从循环水中取出热量，将其释放到空气中，从而使建筑物变暖；在夏天，它从空气中吸收热量并将其放入水中，从而为建筑物降温。
您可以将 GSHP 视为两个相互关联的热传递。通过接地回路，水与地球进行热交换；通过热泵，水与室内空气进行热交换。
由于地面温度在地面以下 10 或 1,000 英尺处基本相同，有点违反直觉，因此地面环路的深度并不重要。重要的是暴露在地球上的管道的平方英尺。安装人员根据项目使用长水平环或深垂直环。（如今的大多数项目都是“闭环”，这意味着没有流体与地面交换，但在适当的情况下，直接与地球加热的水一起工作的“开环”系统可以工作。）
地源热泵不像石油或天然气炉那样产生热量，而是从地下收集热量。当然，水不会自行循环。运行地源热泵需要电力。但就每单位能量的热量输出单位而言——他们在业务中称之为性能系数 (COP)——这是为建筑物供暖的最有效方式。
石油或天然气炉的 COP 小于 1；一单位的能量输入产生大约 0.7 到 0.9 单位的热量。电阻加热（踢脚线加热器、壁式加热器、空间加热器）的 COP 为 1。空气源热泵 (ASHP) 从外部空气而不是地球吸收热量，随空气温度而有所不同，但通常可以达到 3 的 COP。根据气候，GSHP 可以达到 4，或高达 6。（它们在极端气候下工作得更好，空气和地球之间的温差很高，而不是在温带气候下。）
在最好的情况下，地源热泵的效率为 600%。除了为多个建筑物提供服务的区域供热系统之外，没有其他任何东西可以达到这种效率。
地源热泵是一项古老的技术——它们于 1940 年左右首次在美国出现——具有众所周知的优点和缺点。在好处方面，系统运行安静，运行成本低，维护成本低，没有室内污染物排放或温室气体，并且持续时间长。（内部的热泵可以使用 25 年；接地回路可以使用 50 年或更长时间。）已经安装了 GSHP 确实是一件好事。
不幸的是，安装一个也非常昂贵。它们的前期成本通常从 20,000 美元到 50,000 美元不等（比 1,000 美元的天然气炉多一点）并且安装它们通常涉及持续数周的大量钻孔和挖掘（比 1-2 天的周转时间多一点用于燃气炉或ASHP）。这些限制使它们对大多数房主来说不切实际。
至少目前，当涉及到改造时，GSHP 是否值得在 ASHP 之上增加额外成本是一个真正的问题，ASHP 已经改善到几乎可以在任何气候下工作。如果对于给定的建筑物来说，ASHP 还不够，那么通过绝缘和效率来减少供暖需求通常比购买更大的系统更便宜。
不过，对于新建筑来说，“地热是一件轻而易举的事，”Allied Well Drilling 的总裁亚当·桑特里 (Adam Santry) 说。“你不需要任何[税收]抵免。将 [a GSHP] 纳入您的抵押贷款，您在第一个月的现金流为正。” 节省的热量比 GSHP 的贷款还款要多，马上就可以了。
“是的，有前期成本，”现在在 GeoPro, Inc. 从事该行业 40 年的资深人士 Alan Skouby 说，“但它会在相对较短的时间内收回成本，而且一旦付款，它就是一台印钞机。” ”
地源热泵面临着各种清洁能源技术在其成本和发展曲线早期遇到的问题：虽然从长远来看它们是有回报的，但大量的前期投资往往使客户望而却步。因此，增长的两个关键战略是降低这些前期成本并通过巧妙的融资将它们随着时间的推移而分摊。
一家新公司目前正试图兼顾两者，专注于住宅市场。
Alphabet（谷歌的母公司）的秘密X 实验室一直致力于解决清洁能源问题，并在发展过程中剥离公司。其中之一成立于 2018 年，名为蒲公英，它直接攻击阻碍地源热泵的问题。
蒲公英的团队“不是在这个行业长大的，他们是在太阳能行业长大的，”Skouby 说。“他们以全新的视角看待这一切。”
通常，HVAC 承包商可以自己安装熔炉或 ASHP，从而获得所有利润和税收抵免。对于地源热泵工作，他们必须找到一个钻井分包商并分配利润——用更少的钱更麻烦。他们还经常有需要移动的熔炉库存，并且可能需要特别订购 GSHP。激励不排队。
蒲公英的关键举措之一是垂直整合，将供应链中的所有环节整合到一个组织中。寻找客户、评估物业、钻地环路和安装热泵的人员都为蒲公英工作，因此他们可以有效地协调。
垂直整合还意味着蒲公英可以订购定制的高质量设备。“因为他们有一个 游戏 计划来达到更大的规模，”Skouby 说，“他们可以利用这一点并降低成本。没有其他人愿意这样做。”
例如，该公司设计了自己的热泵。“我们研究了安装人员需要花费大量时间的原因，”蒲公英的创始人兼总裁 Kathy Hannun 说，“每次都有机会将这些东西安装到热泵中。” 所需的现场组装更少，而且与同类热泵相比，它的外形尺寸更小。它还包含传感器，可提供有关其在现场表现的实时信息，这是该行业所缺乏的。它也比竞争对手便宜。
该公司订购了专用钻头，比典型的地热钻头小，能够适应更小的空间。同样，他们优化了管道、灌浆和其他组件。该策略更像是一家太阳能初创公司：尽早投资以降低成本并开始扩大规模；相信规模将回报投资。
钻出垂直地面环路——4 到 6 英寸深约 500 英尺的孔——蒲公英已经大大减少了安装的时间和中断，从数周或数月到一周。该公司已将系统的前期交付成本从 25,000 美元降至 18,000 美元。
同样重要的是，它设计了一种融资模式来克服前期成本障碍。它将系统的成本借给客户，而客户无需预先支付任何费用。相反，他们以低于之前的供暖和制冷成本的固定月利率偿还贷款。他们从第一天起就省钱。
“他们针对的是我们行业需要的客户类型，”Santry 说，“中低收入人群，这是我们无法提供的。”
不过，贷款仍然附属于房主。Hannun 说，这个行业需要的是一种类似于屋顶太阳能的模式，具有“第三方所有权模式，如果你是房主并且你不打算永远住在你的房子里，你可以不花钱——基本上只购买太阳能，而不是购买普通电力。” 这种“太阳能即服务”模式与“热能即服务”同样适用。
蒲公英正在纽约起飞，威彻斯特县等一些地方已经禁止在新建筑物中使用天然气，并且有数百万人使用昂贵的丙烷和燃油炉取暖（地源热泵将在五年内收回成本）。Hannun 说：“当他们看到他们能够以低于燃料油支付的价格获得可再生能源时，这非常令人信服。” 该公司最近扩展到康涅狄格州。
Skouby 说：“我认为他们会成功，因为他们计划的范围吸引了许多有财力来帮助推动他们正在做的事情的公用事业类型，或者支持他们排他性安排，他们不愿意与当地承包商进行。”
纽约对低碳供热也有很大的激励措施，在地源热泵必须与天然气竞争的任何地方都可能需要低碳供热。但该公司正在不断学习，并认为有足够的空间“全面”降低成本，Hannun 说。当然，在一个碳受限的世界中，天然气将被淘汰。
这就是较小的地热供热技术。现在让我们看看更大的东西。
在我之前关于地热的帖子中，我描述了传统地热系统的工作原理。一口井，即生产井，抽取地下含水层中的热水；水上来，热量被提取出来，水被冷却并通过第二口井，即注入井返回地球。
为了获得发电所需的高热量，此类系统通常必须位于火山活动附近的专门（且相对罕见）区域，那里的地下多孔岩石中存在极热的水。
但是含有 温水的 咸水含水层——不够热可以发电，但足够热直接加热——在美国和其他地方几乎无处不在。
利用温水（低于 300 F）的地热系统可用作区域供热系统的热源，即加热多个建筑物的热水回路的单个连接系统。
区域供热在美国是其最早的表现形式之一——爱达荷州博伊西市自 1890 年以来一直使用地热为建筑物供暖，并将其供暖到今天——但它在欧洲更为流行和先进，尤其是冰岛（尽管中国在这方面和其他方面都在迅速扩大）。巴黎、慕尼黑和雷克雅未克都以其广泛的区域供暖系统而闻名。
在美国，区域供热从未流行起来，但它是大学校园的一个常见特征。作为其脱碳目标的一部分，普林斯顿大学正在从天然气蒸汽系统转向地热系统。该技术的俄勒冈研究所，卡尔顿学院在明尼苏达州和鲍尔州立大学在印第安纳州（等等）地热区热已经热。
一旦支付了前期资本成本，地热区域供热在几十年甚至几个世纪内都非常便宜。（世界上最古老的地热区域供暖系统位于法国 Chaudes-Aigues，自 14 世纪以来一直在运行。）但前期成本仍然令人生畏。
该领域有一些新技术发展。能源部正在研究深层直接利用(DDU) 地热系统，该系统会深入研究几乎在任何地区找到合适的温暖温度，并将其用作校园、军事设施、医院综合体或住宅开发的大规模热源。美国能源部写道：“美国尚未实现大规模、完全集成的 DDU 地热系统，尽管这种类型的努力在欧洲和其他地方越来越受欢迎。”
其中一些 DDU 工作正在使用完全不与地球交换流体的“闭环”系统（与地源热泵不同），从而消除了地下水污染的任何可能性。加拿大公司Eavor（在我之前的帖子中介绍过）正在开发闭环系统，除了深入获取电力级热量外，该系统还可以用于为建筑物收集热量的低温系统。
一 些DDU 系统，如果它们利用足够高的热量，可以“共同生产”电力和热量，从而模糊了与地热发电系统的界限。
然而，事实是，当谈到浅层咸水层时，石油和天然气行业已经知道了它的出路。“[地热热] 悬而未决的果实是我们的沉积盆地，深度在 2 到 3 公里之间，”国际地热协会的负责人玛丽特·布罗默 (Marit Brommer) 说，她的职业生涯始于石油和天然气工程师，“他们一直由于我们的石油和天然气运行，地图广泛。我们非常了解它们的温度——顺便说一下，我们在这些水库中发现的水比油多。”
“我们现在[比前几十年]拥有更好的工具——更好的钻井技术、更好的地球物理测井能力、更好的地震反射成像，”可持续能源系统教授兼康奈尔大学地球源热首席科学家杰夫泰斯特说项目。“我们对如何在岩石中找到渗透性和流体了解得更多。” 在那个深度钻探，避免污染或地震破坏，是石油和天然气几十年来一直在努力的事情。
地热区域供热对于任何建造新住房开发、校园或产业集群的人来说都是轻而易举的事。它代表了几代人的低、稳定的供暖成本（而不是石油和天然气的波动成本）。
像慕尼黑这样具有前瞻性的城市（正在寻求到 2030 年将温室气体排放量减少 50%）已经开始考虑将地热循环作为城市基础设施的一部分，安装和维护在水和下水道旁边，以便任何新建筑或开发可以简单地通过实用程序连接到主线，就像其他基本服务一样。
这种系统越大，其单位成本下降得越多。它是产生本地就业机会的本地资源；它不依赖于进口或全球市场。它赋予城市某种程度的独立性。
恩吉
同样，障碍是前期成本。Brommer 说，一个规模合适的地热区域供暖可以运行 2500 万美元，尽管“平均而言，您需要花费大约四分之一的生命周期来摆脱 [债务] 负担，”资本成本通常是足以吓跑开发商和市政当局。
成本将随着规模和知识共享而下降。“我们需要的是在多个国家/地区开展类似子服务环境的多家公司，了解钻井要求和服务需求，”Brommer 说，“这意味着在国家 1 中吸取的经验教训可以应用于降低国家 2 的成本，三，四。”
但这种学习需要成长。与地源热泵一样，诀窍是找到降低前期成本并随着时间的推移分散成本的工具。
加速地热发电的发展主要是关于技术研究和示范，但当谈到地热——包括地源热泵和 DDU 等更大的解决方案——主要需要的是将示范技术引入更广阔市场的公共政策拉动。
这意味着诸如赠款、税收抵免或上网电价（在这种情况下为取暖费）等激励措施，以降低前期成本。在市或县级，这意味着监管改革，以降低许可、选址和建设系统的成本。但也许最重要的是，它涉及融资机制。
请记住，在系统的整个生命周期内，地热区域供热系统或 GSHP 已经比其竞争对手更有价值。他们只是面临一个尴尬的问题，即几乎所有的成本都是预先堆积起来的，而收益会随着时间的推移而累积。带来挑战的是成本和收益的时间安排。
这就是可以及时转移成本和收益的融资机制可以解决的问题。30 年期固定利率抵押贷款是在 1930 年代发明的，目的是将房屋的大量前期成本分摊数十年，从而使数百万美国人拥有房屋。蒲公英刚刚起步的融资模式不需要客户的预付款，如果可以扩展（并附加到财产而不是所有者），它可以为地源热泵做同样的事情。
政府可以通过为低碳供暖系统提供低息、长期贷款，或者在银行或其他私人机构提供的情况下支持此类贷款来提供帮助。这些贷款有助于降低勘探新资源的巨大前端风险。
“冰岛在 1960 年代通过建立国家能源基金解决了这一风险，该基金提供贷款来资助钻井和勘探的初始成本，”Tester 说。“如果最初的钻探阶段不成功，贷款就会拖欠国家；如果钻探成功，贷款将按计划支付。” 他说，这是在冰岛扩大地热能的最强大的政策工具。
除了融资，还需要新的所有权和服务交付模式。“能源转型面临的挑战是石油和天然气公司不太可能在高温下运营，”布罗默说。“需要较小的中间运营公司了解开采热量需要什么，并且可以将其作为服务出售给公用事业公司。这就是前进的方向。” 根据流行的“社区太阳能”模式，此类中介机构甚至可以归当地社区所有。
围绕地热有很大的创新空间——在技术方面，尤其是在政策和融资方面。但美国需要认真对待将其扩大到必要规模所必需的投资、政策和法规。
地热可以帮助城镇实现一定程度的能源独立，为他们提供可靠的供暖和制冷来源，不会改变价格，也不需要进口。它可以帮助退休、下岗或只是无聊的石油和天然气工程师工作；Dandelion 最近聘请了拥有 20 年石油和天然气经验的Jeremy Smith作为他们的新钻井副总裁。
1、介绍 1.1条款结构 目前的文件包含完整的建筑能耗标准的条款由PHI定义。3个标准的具体条款在条款2中第一个三个小部分中明确了。 2.4部分中的要求"通用的所有标准的最低条款“必须达到不管选择任何一个能耗标准，达到条款的证明必须提供(用被动房计划包和“用于PHPP计算的 边界条件”在2.5部分边界条件应用。 如果建筑物是由被动房研宄所或PHI承认的认证机构认证的，考核将按照“建筑认证的技术标准”第三部分进行。用于认证过程申请的提交文件在3.2部分中有列出。 1.2这个版本认证条例的改变。 以前有三个不同条款的文件用于住宅被动房，非住宅被动房和EnerPHit翻新。这些现在合并到一个文件中去了,并添加了新的PHI低能耗建筑标准条款。从此再也没有住宅和非住宅建筑的分开要求了。 条款根据以下几个方而扩大了： □根据一次可再生能源一个新的评价程序最近由被动房研究所整合了，对于被动房或是Ener PHit标准，标准，加强或是白金中的一个能够获得根据PER需求和可再生能源的生产。PER需求的要求代替以前不可再生一次能源需求。然而，旧的根据PE的方法可能继续平行的使用在变革的阶段。（只适用于标准或PHI低能耗建筑分类） □ EnerPHit条款用于用了被动房构件的现代化的既有建筑，以前只适用于亚寒，温带气候。 现在它将适用于全世界。这个要求可以被分成七个不同气候区域。 □以前对于亚寒，温带气候的限制无效了，这也适用于非住宅被动房。 另外，条款被完全的修改和重新组织了以便于他们更清楚更全面。以前的外部文件有关软条 款的已不再存在。这些条款被更明确地定义了并整合到实际的条款中去。
2条款 2.1被动房标准 被动房以高室内热舒适度和低能耗为特征。
大体上说被动房标准提供优秀的有效费用尤其是对于新建建筑。总体来说，被动房的标准提供了有效的花费减少尤其是对于新建建筑。被动房的分类标准，增强或白金是根据PER的需求和生产获得的。 表1被动房条款
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被动式超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用新风热回收技术，并利用可再生能源，提供舒适室内环境的建筑。设计多采用被动式设计策略。被动式设计策略主要是建筑设计所采用合适朝向、蓄热材料、遮阳装置、自然通风等策略的设计类型。
扩展资料：
背景
我国地域广阔，各地区气候差异大，经济发展水平和室内环境标准低，建筑特点、建筑技术和产业水平以及人们生活习惯，和德国、丹麦等欧洲国家相比存在很大不同。
在中国住房和城乡建设部与德国联邦交通、建设及城市发展部的支持下，住房城乡建设部科技发展促进中心与德国能源署自2007年起在建筑节能领域开展技术交流、培训和合作，引进德国先进建筑节能技术。
以被动式超低能耗建筑技术为重点，建设了几项被动式超低能耗绿色建筑示范工程。同时与美国、加拿大、丹麦、瑞典等多个国家开展了近零能耗建筑节能技术领域的交流与合作，示范项目在山东、河北、新疆、浙江等地陆续涌现，取得了很好的效果。
