随着我国建筑业的迅猛发展，建筑能耗不断增加，而其中2/3为暖通空调系统所消耗此外，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占绝大比例，而电机能耗大约占到全部用电量的20%国务院副总理李克强在参加2008年节能宣传周活动时强调：“电机是工农业生产和人民生活不可或缺的用电设备，其耗电量占全国用电量近一半。要把电机节能放在重要位置，加快研制并推广应用节能电机新产品，促进电机系统节能”。现有空调系统的能耗是惊人的。如果采取相应的节能技术，使现有空调系统节能20%～50%是完全有可能的众所周知，选择合适的电机和驱动设备可以节能并能改进系统性能，随着计算机控制和相关技术的发展，比如大功率、可靠的驱动器件的使用，会使电机仍然有进一步节能的空间。对大多数电动机来说，购买费用只占其全寿命周期全部费用的2%，耗能的费用差不多有98%。

  当使用高效率电机时，一般至少可节省10%能耗电机在10年的寿命周期内，其耗能的费用一般是其购买价的50~60倍，大多数电机每周要运行40~80个小时，因此即使增加很小的效率就能节约大量的能量。根据美国能源部的设计，通过对电动机系统实施能源管理可以有效提高生产效率，增加系统的可靠性，同时可减少20%以上的能耗。同时新型电力电子器件的层出不穷，各种调速系统已经广泛应用于水泵、风机等地源热泵系统设备的调速，从而减少了设备的能耗、降低了操作复杂性和维修费用。

1 地源热泵系统的主要能耗组成

安装于各类建筑物中的地源热泵系统，它们之间的具体能耗各不相同。然而也有它们的共同点，各类地源热泵系统的主要能耗组成大致相似，具体如下：

1.1 主机能耗

要充分考虑建筑的使用特性，分析负荷的规律，尽量使用与负荷特性相匹配的主机，不要用单一的大主机，以避免机组在部分负荷的低效率下运行。运行时要注意根据负荷的变化来调整主机的控制程序；

1.2 输配管路能耗

水管、风管对冷热的输送，管路上会有无法避免的散热，这对于系统是无益的。一般来说，空调系统使用多年后，需要对原先的管路的保温层翻新，来减少管路系统的散热，这样可间接减少主机的能耗；

1.3 动力方面能耗

水泵、风机能耗，这是系统所必须的能耗，清华大学研究表明，泵与风机的能耗占了地源热泵电耗的绝大部分，甚至会导致地源热泵系统达不到原有的节能效果，泵与风机采用变频控制效果比较好，但也要因地制宜。当系统较大时，要采用多个设备，以避免系统在部分负荷时的低效率运行；

1.4 排风、排水能耗

由于排风、排水均会使部分的热没有加以利用而浪费，而整个系统中又只能重新引入较低温度的风和水，所以应尽量考虑用热交换器、热回收器来回收排风、排水里面的低品位热量。

1.5 辅助冷热源能耗

常用的辅助冷热源是锅炉和冷却塔。在多年的使用过程中会有污垢结在热交换器表面，要注意对水质作加药软化，并对换热器定期彻底清洗，这点对于开式冷却塔尤为重要；

2. 地源热泵系统中的电机效率问题

2.1 高效率电机问题

在地源热泵系统中所采用的各类电机，按照电机工作效率可以分为两类：标准效率电机和高效率电机。高效率电机与标准效率电机相比，根据功率的不同，其效率可高出2到10个百分点，高效率电机是通过更好的设计和采用可以减少损耗的特殊材料来实现的，但价格大约要超过标准效率电机的10%~30%，因此在全世界出售的电动机中只有1/5是高效率电机。电机效率是机械功率输出与电源输入功率的比值，通常以百分比表示，图1给出了标准电机与高效率电机之间存在的差别，通过改进的设计材料和技术生产的高效率电机能够在单位耗电量中产生更多的功能。

图1标准和高效率电机性能对比

一般情况下，高效率电机通常具有高的负载系数、更好的绝缘和耐压以及低发热量和较小的振动，从而增加了可靠性。高效率电机必须具备等于或者超过美国国际电器制造业协会（NEMA）所规定的普通电机满负载效率。换句话说，一台电机效率必须等于或者超过NEMA高效率电机满负载工程效率值时才能称为高效电机。一台高效率电机的成本取决于：电机价格、效率、使用时间、安装和检修的费用以及人工费等。高效率电机的额外购置费用可通过节省运行费用，迅速收回成本，通常高效率电机额外的费用支出可以通过两年的运行节省下来的能耗费来抵消。例如，假定50hp、负载因数75%的电机每年运行超过4000h，电费为$0.04/kWh，一个改进点可节省4079kwh或者每年163美元。因此，一台高效率电机，通过4%的效率改进，两年可比标准电机节省1304美元，基本满足两年回报标准。

在实际工程中，可以通过下列公式计算年节约能量和回报率，以选择一台效率更高的电机：

式中：S---期望每年节约的电费；

P---电机额定功率；

L---负载因子（占满负载的百分比）；

T---年运行小时；

C---能量的单价（美元/kWh）；

Estd---标准电机效率等级，%；

Eee---高效率电机效率等级，%；

0.746---为将功率从hp转化成kW的转化系数。

2.2 电机转速与负载的关系问题

离心式泵和风机负载对速度变化极其敏感，转速仅仅增加5r/min就能导致流速和能耗显着增加，效率降低。所以替换一台泵或者风机时，必须选择满负载转速等于或者低于被替换电机的转速。驱动风机的离心电动机上的功率与转速的立方成正比。例如，若电机转速由1740r/min增加到1760r/min，虽然仅仅增加了20r/min，却要增加3.5%的功耗，同时风量或者水量也会随着速度的平方变化。转差和转速依赖于负载，这可使不同的电机驱动相同的负载成为可能，例如100hp电机输出25%额定功率时，可以用一台50hp或者更低马力电机代替，只不过此时的功率为50hp的50%，或者是40hp的62.5%，30hp的83%电机，25hp的满载输出。当电机负载逐渐增加时，转速会降低，满载时转速为满载转速，因此，只有较低速度或较大负载的电机能以接近同步转速方式运行，用较小功率的满载高效电机以接近同步转速的速度工作，代替原来功率较大但低速运行的电机，可以明显地节省运行费用。