吳玉民

摘要：地源熱泵工程在我國(guó)已經(jīng)形成集設(shè)備生產(chǎn)、材料供應(yīng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程安裝為一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前實(shí)際，介紹了地源熱泵的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且針對(duì)地源熱泵應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了一些應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)而給出了地源熱泵與其他技術(shù)的結(jié)合形式，為實(shí)際應(yīng)用中保證地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能效果提供一些參考。

關(guān)鍵詞：地源熱泵；存在問(wèn)題；策略

中圖分類號(hào)： S972.65文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)保問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，世界各國(guó)越來(lái)越重視對(duì)可再生資源的開(kāi)發(fā)利用。目前在我國(guó)，地源熱泵已經(jīng)形成集設(shè)備生產(chǎn)、材料供應(yīng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程安裝為一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)地源熱泵市場(chǎng)規(guī)模年增長(zhǎng)率超過(guò)同期世界平均發(fā)展速度。但我們必須正視目前地源熱泵行業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題與不足，結(jié)合實(shí)際及時(shí)解決，以促進(jìn)地源熱泵行業(yè)健康發(fā)展。

一、地源熱泵應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題

1、初投資大，與我國(guó)國(guó)情相沖突

土壤源熱泵初投資較大。土壤源熱泵初投資不但包括傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的地面上的管路及設(shè)備的費(fèi)用，還要包括地面下的換熱器的費(fèi)用，而且還包括初期的勘測(cè)、鉆孔、及地下管路敷設(shè)等費(fèi)用。北方地區(qū)還要考慮防凍，水管要進(jìn)行保溫，也增加了初投資。某些地區(qū)單是鉆井費(fèi)用可能占到整個(gè)系統(tǒng)初投資的50%以上，有些投資者可能會(huì)回到傳統(tǒng)的空調(diào)，這是土壤源熱泵系統(tǒng)不能大量投入使用主要原因之一。

土壤源熱泵系統(tǒng)地下埋管換熱器的鋪設(shè)需占用大片的土地資源，且由于埋管深度和換熱器材料的影響，埋管換熱器的上方一般不允許再建造其它建筑，這與我國(guó)地少人多的國(guó)情不相符。雖然近年來(lái)出現(xiàn)了利用建筑物地基內(nèi)的工程樁或灌注樁布置地埋管換熱群的方式，在一定程度上緩解了土地所帶來(lái)的壓力，但這種新的形式存在維修困難、土壤熱失衡等問(wèn)題。一旦地埋管發(fā)生泄漏，基本上無(wú)法對(duì)該換熱井進(jìn)行維修，只能棄之不用，這勢(shì)必將影響整個(gè)系統(tǒng)的換熱性能。

2、室內(nèi)外管線系統(tǒng)施工及質(zhì)量存在問(wèn)題

室內(nèi)外管線系統(tǒng)是地源熱泵施工的主要組成環(huán)節(jié)，這方面存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）埋管方式。一些地源熱泵空調(diào)工程室外換熱管路采用“水平埋設(shè)”的方式，減少初期投資，降低了施工難度，但占用空置地表面積大，影響埋管部位的場(chǎng)地運(yùn)用，由于水平埋管埋設(shè)的深度都比較淺，容易受到大氣溫度影響；（2）部分地源熱泵空調(diào)工程室外換熱管路回路形式采用串聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)具有：管徑和流程單一，回路系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)、空氣和廢物易排除等優(yōu)點(diǎn)，但管道安裝、使用費(fèi)較高，需要添加比較多的抗凍劑，以及單位長(zhǎng)度內(nèi)壓力較大等缺點(diǎn)；（3）在管材及下管的方法方面，管路采用的管道材質(zhì)達(dá)不到熱量傳遞好、耐腐蝕性強(qiáng)的要求，影響換熱質(zhì)量和運(yùn)行效果；（4）個(gè)別地源熱泵空調(diào)工程中，換熱管路從室外進(jìn)入，直接將多路管道連接后接入熱泵機(jī)組，導(dǎo)致每組換熱回路長(zhǎng)度不同，管道內(nèi)阻力不同，壓降也不同，流速不一，造成整個(gè)換熱回路系統(tǒng)不均衡。

4、地下水源熱泵存在的問(wèn)題

（1）地下水源的探測(cè)開(kāi)采問(wèn)題

水源的探測(cè)、開(kāi)采技術(shù)與相應(yīng)的開(kāi)采成本制約著地下水地源熱泵系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。地下水地源熱泵系統(tǒng)在理論上是可以利用一切地下水資源的，可是在實(shí)際系統(tǒng)工程中，地理環(huán)境的制約，地下水資源的不同特點(diǎn)造成成本投入差異大，其中地下水地源的：水量是否充足、水溫的特點(diǎn)、水質(zhì)情況以及水源供水穩(wěn)定性等條件，都制約著地源熱泵系統(tǒng)的施工與應(yīng)用。（1）要有充足的水源，才能滿足用戶供熱負(fù)荷或制冷負(fù)荷的需要；（2）水源的水溫必須符合機(jī)組運(yùn)行工況要求；（3）水源的水質(zhì)應(yīng)適合于熱泵系統(tǒng)機(jī)組、管道和閥門的性能要求，減少的堵塞和腐蝕性損壞；（4）要保證水源的供水功能具有長(zhǎng)期性、可靠性，從而確保地下水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的運(yùn)行。我國(guó)地理位置特點(diǎn)的特殊性，造成不同地區(qū)、不同水文地質(zhì)條件的水源不一定適宜工程的要求。水文地質(zhì)條件差，打井深度將增加，打井成本也會(huì)隨之增高，造成回灌困難，增加打井?dāng)?shù)量，從而使系統(tǒng)的費(fèi)用大幅增加，造成地下水地源熱泵系統(tǒng)的投資經(jīng)濟(jì)性要因地制宜。

（2）能否保證抽取地下水的完全回灌

我國(guó)水資源非常缺乏，主管部門對(duì)開(kāi)采地下水有嚴(yán)格管理，為保證地下水源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期正常運(yùn)行，補(bǔ)充地下水源，調(diào)節(jié)水位，維持儲(chǔ)量平衡，必須進(jìn)行100%同層回灌。同時(shí)，為避免在熱泵裝置中冷卻或加熱后回灌到地下的水，因短路而被抽回，回灌井與取水井之間應(yīng)保證一定距離。國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一口抽水井至少要對(duì)應(yīng)兩口回灌井，但實(shí)際工程中，投資方與施工方由于成本問(wèn)題往往會(huì)少打回灌井或不打回灌井，造成地下水資源的大量浪費(fèi)；且由于回灌技術(shù)的不成熟，抽取的地下水并不能完全的回灌到地下去，甚至出現(xiàn)地表水直接地表排放的情況。

地下水屬于一種地質(zhì)資源，如無(wú)可靠的回灌，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的后果。地下水大量開(kāi)采引起的地面沉降、地裂縫、地面塌陷等地質(zhì)問(wèn)題日漸顯著。地面沉降除了對(duì)地面的建筑設(shè)施產(chǎn)生破壞作用外，對(duì)于沿海臨河地區(qū)還會(huì)產(chǎn)生海水倒灌、河床升高等其它環(huán)境問(wèn)題。而一旦出現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，往往是災(zāi)難性和無(wú)法恢復(fù)彌補(bǔ)的。

（3）熱泵的換熱對(duì)水體中生態(tài)環(huán)境的影響

在地表水源熱泵運(yùn)行過(guò)程中，由于建筑物夏季的空調(diào)負(fù)荷與冬季的采暖負(fù)荷與水源水體的熱承受能力不匹配，將會(huì)導(dǎo)致水源水體不同程度的溫升，從而對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)中的水體理化性質(zhì)以及浮游植物、浮游動(dòng)物和魚類等生生物的分布、種類和生物量造成一定的影響，破壞水域的生態(tài)環(huán)境，如：水生生物代謝增強(qiáng)，部分細(xì)菌和浮游藻類加速生長(zhǎng)；水體富營(yíng)養(yǎng)化加重。富營(yíng)養(yǎng)化加重和水溫升高的水體又會(huì)影響系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、高效性和安全性。

二、地源熱泵應(yīng)用的改善策略

1、因地制宜，科學(xué)規(guī)劃

我們?cè)谕茝V地源熱泵技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中要保證規(guī)劃先行，避免盲目開(kāi)發(fā)和利用可再生能源所造成的不必要的浪費(fèi)。在規(guī)劃時(shí)，要考慮到當(dāng)?shù)氐锰飒?dú)厚的水文地質(zhì)條件，結(jié)合地理環(huán)境、水文地質(zhì)的特點(diǎn)，制定有利于推廣地源熱泵技術(shù)的可行性長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，從而達(dá)到科學(xué)、規(guī)范地推廣地源熱泵技術(shù)的目的，為節(jié)能減排、改善城市環(huán)境發(fā)揮了重要作用

2、科學(xué)論證，適度發(fā)展

由于地下水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)全部回灌，所以對(duì)成井工藝設(shè)計(jì)和施工要求極高。因此，必須是具有相關(guān)資質(zhì)的單位承擔(dān)勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理工作，并嚴(yán)格按照國(guó)家和地方的相關(guān)法規(guī)按程序進(jìn)行論證和審批。要科學(xué)規(guī)劃、適度規(guī)模、慎重發(fā)展，避免破壞水文地質(zhì)環(huán)境，防止地面沉降或地質(zhì)塌陷的發(fā)生。

3、管線系統(tǒng)施工質(zhì)量

第一，采用垂直埋管的方式，合理布置換熱管路，這樣既可有效節(jié)約土地使用面積；第二，采用并聯(lián)系統(tǒng)安裝換熱管路，這樣做具有管徑小、管道安裝和運(yùn)用費(fèi)用比較低和抗凍劑使用量少的優(yōu)點(diǎn)；第三，由于換熱管路要長(zhǎng)期埋設(shè)于地下，所以要求換熱管路既要使用壽命長(zhǎng)，又要換熱效率高，應(yīng)采用國(guó)內(nèi)外地源熱泵空調(diào)工程應(yīng)用較多的高密度聚乙烯管，采用專用設(shè)備進(jìn)行熱熔焊接；第四、必須做好保溫，否則會(huì)造成能量的損失。

結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料在地源熱泵的施工中得到應(yīng)用，必須在實(shí)際工作中不斷總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷改革，加強(qiáng)在施工、驗(yàn)收及日常監(jiān)督工作的科學(xué)性、合理性，消除那些為了節(jié)約投資擅自降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生的隱患，逐步完善和提高安裝工藝水平，使地源熱泵空調(diào)發(fā)揮它應(yīng)有的作用。

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