摘 要：水源熱泵在我國一直被看作一種節(jié)能環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)冷熱源而得到廣泛的應用。由其引發(fā)的水溫變化也漸漸的引起了人們的重視。通過對水體溫升的了解和研究來減少水體熱污染，能更好的利用以綠色能源應用為主的水源熱泵系統(tǒng)，對能源更充分的利用。

關鍵詞：水源熱泵；溫排水；溫升

前言

在水源熱泵的工作過程中，由于將建筑室內(nèi)的空調(diào)負荷向水體轉(zhuǎn)移，給受納水體造成了人為溫度變化，給自然的水生態(tài)帶來負面影響，如：海水赤潮、湖泊藍藻暴發(fā)性增長、水生物多樣性的減少等水體自然危害多與水體溫度變化有關。

1 水源熱泵對水體溫度的影響

水源熱泵對水體溫度變化的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：一是夏季時熱泵機組向水體放出熱量，導致水體溫度上升；冬季時熱泵機組從水體中吸收熱量導致水體溫度下降，因為一定水體能提供或容納的換熱量是有限的，所以熱泵系統(tǒng)溫排水造成的受納水域溫度變化如果不妥善處理，會對受納水體造成嚴重的影響。為避免水體溫升過快，美國ASHRAE學會制訂的《地源熱泵工程技術指南》中推薦：每1kW的制冷負荷所用的地表水表面積不少于79.3m2，可用深度不少于1.83m，淺水池或湖泊的熱負荷不應超過13W/m2。

水源熱泵系統(tǒng)與水體環(huán)境之間的影響是雙向的。一方面，水源熱泵運行會導致水體溫度變化，造成水體熱污染；另一方面，水體溫度的變化，又會影響到水源熱泵自身性能的變化，導致系統(tǒng)能耗增加，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，并加重了其對水體的熱污染。

2 溫排水熱污染的危害

水體熱污染是人為因素造成的，是由于人類活動而向環(huán)境排入的廢熱超過了環(huán)境容量，導致局部生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞的現(xiàn)象。廣義的熱污染包括：溫室效應、熱島效應和水體熱污染；而俠義的僅指水體熱污染，及指向水體排放廢熱造成的水體環(huán)境破壞。

水體熱污染的危害不像大氣污染和排放污水那么明顯，它在短時間也看不出來對氣候的影響，但會直接或者間接的危害水生動植物和水體質(zhì)量。

水源熱泵水體熱污染與電站等傳統(tǒng)工業(yè)冷卻水熱污染相比較，有以下的不同：（1）熱源性質(zhì)和熱交換特性不同。水源熱泵與水體之間的熱交換，既有夏季的排熱，又有冬季的吸熱，排熱量和吸熱量又受到建筑冷熱負荷的制約，與水體的熱交換特性更為復雜；（2）不同水源熱泵形式的水熱交換機理以及對水環(huán)境造成的影響有很大差異，水溫的時空變化規(guī)律各有不同；（3）水源熱泵與水體熱特性相互作用和影響，水體熱承載力既是研究水體熱污染的基礎，也是確定水源熱泵水體水資源可利用最大潛力的關鍵。

3 水體熱污染區(qū)域的劃分及相關標準

水體熱污染區(qū)域可劃分為強增溫帶、適度增溫帶和弱增溫帶。熱污染的有害效應一般局限在強增溫帶，其他兩帶的不利影響較小，有時還產(chǎn)生有利效應。熱污染對水體影響程度取決于熱排放工業(yè)類型、排放量、受納水體特點、季節(jié)和氣象條件等。

《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）是我國的環(huán)境質(zhì)量的強制標準。它規(guī)定了人為造成的地表水體水溫變化：周平均最大溫升≤1℃；周平均最大溫降≤2℃。它與舊版標準《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-88）的區(qū)別在于這個標準泛指四季，前者更全面的規(guī)定了水體溫升變化。

4 關于水體溫升的研究方法

溫排水的溫度標準應該以水生物的最大耐熱溫度為標準。綜合資料，對溫排水的研究主要采用實地觀測、遙感觀測、物理模型及數(shù)學模型等方法：（1）根據(jù)水體的實際情況，利用數(shù)學或者物理模型來計算溫排水對水體引起的溫升變化范圍，其中數(shù)學模型主要采用深度平均的二維模式。（2）利用定點或者遙感觀測的數(shù)據(jù)分析溫升分布，以某種水生物為參照標準，定性分析溫排水對生態(tài)環(huán)境的影響。

兩種方法的局限性表現(xiàn)在：（1）溫排水排出后，溫差會產(chǎn)生浮力效應，溫排水會在水的上層運動，所以二維模式無法正確表現(xiàn)，只有用三維數(shù)值模式才能表現(xiàn)。（2）由于環(huán)境的變化在時間和空間上都是連續(xù)的，定時定點采集的數(shù)據(jù)不能完全反映生態(tài)環(huán)境的變化特性及各參數(shù)間的相關性。

可以進行水面散熱量及其吸熱量的估算來對水體溫升進行了解。

5 水體溫升解決辦法

受納水體的余熱一部分可以利用水體本身具有的自我調(diào)節(jié)能力帶走。還可以利用開放水域與大氣層的對流換熱，從而減少熱污染產(chǎn)生的可能性。

工業(yè)上，可充分利用工業(yè)的余熱，來減少熱污染的產(chǎn)生。例如冷卻水的循環(huán)使用，改進冷卻方式，減少冷卻水排放等?；蚋纳聘魺岜卮胧瑏頊p少熱量散發(fā)。

從技術角度考慮用以下措施來解決水體熱污染問題：首先要根據(jù)國家立法建議和《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB3838-2002等標準要求，嚴格控制水體的溫升和溫降；其次要通過各種資料文獻和實驗充分了解水體的冷（熱）承載能力，使得水體溫度得以更好的控制，再次為了減小水體熱污染發(fā)生的可能性， 確保水體的水質(zhì)在設計水源熱泵系統(tǒng)的時候，取水口和排水口的設計也是影響水體熱污染問題的因素；還有很多方法可以限制或控制水體溫度的方法，例如開式系統(tǒng)中，將末端設計成噴淋式，利用噴淋水與空氣的換熱來改變水體溫度，像這些增加輔助設備的方法，也可以改變水體的溫度，從而達到理想狀況。

6 結(jié)束語

通過對水溫的研究，可以更好的掌握和了解水體情況，這樣才能更好的、充分的利用水源熱泵這一綠色資源。水體熱污染最根本的原因在于能源未能被最有效、最合理的利用。而解決方法就是平衡各個能源需求之間的按需熱量品質(zhì)。減少熱污染的產(chǎn)生，減少能源消耗，提高能源的利用率。使用梯級利用，使得能源能更充分的使用，減少熱污染的產(chǎn)生。

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作者簡介：張俏倩（1988，7-），女，河北工程大學供熱、供燃氣、通風及空調(diào)工程專業(yè)研究生在讀。