石珍珍　郭志堅　張俏倩

摘 要：農(nóng)村住宅由于分散性的特點，無法實現(xiàn)大規(guī)模集中供熱，冬季采暖生活用能呈大幅增長的態(tài)勢但仍無法達(dá)到熱舒適要求。因此，高效節(jié)能的地下水源熱泵技術(shù)成為優(yōu)先選擇的方案之一。文章論述了地下水源熱泵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及在農(nóng)村的應(yīng)用前景，并對應(yīng)用過程中存在的問題進行分析。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；傳統(tǒng)采暖方式；能源消耗；地下水源熱泵；節(jié)約能源

1 概述

對于夏熱冬冷地區(qū)來說，冬季供熱問題對居民生活質(zhì)量的高低具有決定性的影響，農(nóng)村住宅相對分散，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱技術(shù)受到限制，采暖普遍存在高能耗低品質(zhì)問題，并且溫度不恒定，室內(nèi)空氣污染嚴(yán)重[1]。近年來，隨著生活水平的提高，北方農(nóng)村冬季采暖生活用能呈大幅增長態(tài)勢，煤炭能源消耗量越來越大并對大氣造成嚴(yán)重污染。所以急需要高新技術(shù)改變農(nóng)村的采暖狀況，在提高農(nóng)戶生活質(zhì)量的同時節(jié)約大量煤炭資源。地下水源熱泵空調(diào)技術(shù)以其節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的突出優(yōu)點，成為供暖空調(diào)工程優(yōu)先選擇的方案之一。

2 農(nóng)村采暖現(xiàn)狀

目前，我國農(nóng)村地區(qū)的供暖方式仍以傳統(tǒng)的分戶采暖方式為主，包括火爐、火炕以及土制采暖爐（土暖氣），部分家庭輔以空調(diào)及電暖氣。這些傳統(tǒng)的采暖方式均以燃煤為主，熱效率低，室內(nèi)空氣質(zhì)量差，若通風(fēng)排煙不當(dāng)，一氧化碳積聚室內(nèi)，存在安全隱患，并且污染環(huán)境。

天津大學(xué)建筑學(xué)院于2005年2月對北京市門頭溝區(qū)9戶分散采暖居民住宅進行了采暖能耗熱量及室內(nèi)溫度監(jiān)測[2]。監(jiān)測結(jié)果顯示，一個采暖季平均耗煤量為北京市節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)煤耗量的4.12倍，而室內(nèi)平均溫度僅為13.12℃，低于國家規(guī)定居民住宅采暖溫度下限16℃。清華大學(xué)2006、2007年組織了800多人次的學(xué)生志愿者對我國24個省市自治區(qū)的200多個縣市的典型村典型戶進行了深入的調(diào)查和分析，統(tǒng)計結(jié)果表明，北方農(nóng)村室溫僅為10℃左右，遠(yuǎn)低于城市建筑，但耗煤量卻為城市的1.5～2倍[1]。

3 地下水源熱泵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

地下水源熱泵系統(tǒng)是地源熱泵系統(tǒng)的一個分支，最早應(yīng)用于1948年美國俄勒岡州波特蘭市聯(lián)邦大廈（Commonwealth Building）[3]。在其后的幾十年中，地下水源熱泵系統(tǒng)得到了更為廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)近幾年，在山東、河南、湖北、遼寧、黑龍江、北京和河北等地已有100多個地下水熱泵工程項目，供熱、空調(diào)面積超過100萬平方米[4]。國內(nèi)一些企業(yè)也紛紛涉足到該領(lǐng)域。清華同方、山東富爾達(dá)、美國特靈等公司已先后在國內(nèi)建成數(shù)個示范工程。沈陽地區(qū)的地源熱泵技術(shù)應(yīng)用始于1997年，2006年10月，沈陽市被國家建設(shè)部列為全國實施熱泵系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用的試點城市之一[5]。甘州區(qū)從2009年整體推動新農(nóng)村建設(shè)，先后有15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)65個行政村規(guī)劃采用地下水源熱泵技術(shù)進行冬季供熱和夏季制冷[6]。我們可以以這些試點工程為例，吸取其中的經(jīng)驗，分析研究水源熱泵技術(shù)在農(nóng)村推廣應(yīng)用中的問題。

4 地下水源熱泵在農(nóng)村的應(yīng)用前景

地下水源熱泵系統(tǒng)在整個采暖和制冷過程中，只向水源中吸熱或者排熱，并不消耗水量，地下水溫不受外界氣候變化的影響，與空氣及其他冷熱源相比，水的比熱容最大，故其傳熱性能也最好。無需鍋爐及冷卻塔裝置，大大減少了對周圍環(huán)境的污染且節(jié)省占地面積，具有顯著的節(jié)能環(huán)保特性。由于系統(tǒng)運行期間并沒有能量形式的轉(zhuǎn)換，故能源利用率高運行成本較低，加上其本身系統(tǒng)較簡單操作也較方便等眾多優(yōu)勢，將使得這一技術(shù)成為21世紀(jì)新農(nóng)村建設(shè)中最具潛力的綠色空調(diào)技術(shù)。

我國北方農(nóng)村地區(qū)淺層地溫資源豐富，為地下水源熱泵的應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。我國需要采暖的北方農(nóng)村，地域遼闊、人口眾多。以北京農(nóng)村為例，2006年，北京市科委在北京市十個遠(yuǎn)郊區(qū)縣開展了能源調(diào)研工作，得出農(nóng)村家庭采暖平均年用煤2.3噸，占家庭總能源消耗的70%之多，采暖負(fù)擔(dān)過重，且采暖溫度不理想，農(nóng)村居民對于改進采暖現(xiàn)狀愿望強烈。調(diào)研還顯示，一戶建筑面積為100m2的農(nóng)家小院，土制采暖爐初裝費用在3000元左右，2007-2008年度冬季的燃煤費為2000元左右，隨著煤炭價格的上漲，這一數(shù)字會逐漸加大，且室內(nèi)溫度僅在15℃左右。若采用地下水源熱泵系統(tǒng)，以0.5元/kW·h的電費價格水平計算，冬季采暖費用可控制在18元/m2，且采暖溫度能達(dá)到居民熱舒適要求。從安全性來說，傳統(tǒng)采暖方式若燃燒不充分，通風(fēng)不暢，易導(dǎo)致人體CO中毒，存在嚴(yán)重安全隱患，且對大氣污染嚴(yán)重。地下水源熱泵以地下水為熱源，安全性能高，綠色環(huán)保。從經(jīng)濟性、舒適性及安全性來說，地下水源熱泵在農(nóng)村具有廣闊的應(yīng)用前景。

5 問題分析

5.1 技術(shù)本身存在的問題

通過多年來地下水源熱泵應(yīng)用技術(shù)的研究以及已建成的水源熱泵系統(tǒng)運行情況看，系統(tǒng)主要存在以下問題：（1）地下水回灌問題。地下水回灌技術(shù)是地下水源熱泵的關(guān)鍵技術(shù)，如果所采用的回灌方法和技術(shù)不當(dāng)，會對水井和地層結(jié)構(gòu)造成不同程度的損壞，將帶來一系列的生態(tài)環(huán)境問題。（2）水質(zhì)問題?，F(xiàn)在國內(nèi)地下水源熱泵的地下水回路都不是嚴(yán)格意義上的密封系統(tǒng)，回灌過程中的回?fù)P、回路中產(chǎn)生的負(fù)壓和沉砂池，都會使外界的空氣與地下水接觸，導(dǎo)致地下水氧化。（3）運行管理問題。目前的地下水源熱泵系統(tǒng)，缺乏必要的對地下水環(huán)境的監(jiān)測工作，不能對取水量、回水量、回灌水質(zhì)進行實時監(jiān)測，不能滿足水資源管理、水環(huán)境保護等方面的需要，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃。

5.2 在農(nóng)村推廣應(yīng)用的問題

通過現(xiàn)有新農(nóng)村建設(shè)中應(yīng)用地下水源熱泵的項目的分析，發(fā)現(xiàn)在農(nóng)村中推廣水源熱泵的應(yīng)用主要有以下問題：（1）初投資較高，農(nóng)村目前經(jīng)濟水平有限，這限制了地下水源熱泵系統(tǒng)大范圍推廣。（2）農(nóng)村建筑物普遍是自建房，保溫措施不好，造成熱損失大，使得采暖負(fù)荷大，運行費用偏高。（3）應(yīng)用過程中，普通居民對地下水源熱泵系統(tǒng)缺乏了解，技術(shù)掌握不精，使用過程中易出現(xiàn)失誤，損壞系統(tǒng)。

6 結(jié)束語

地下水源熱泵系統(tǒng)在農(nóng)村推廣使用應(yīng)做好以下工作：（1）前期應(yīng)做好水文地質(zhì)勘察工作，進行可行性研究分析，根據(jù)地下水補給來源、補給量、水文地質(zhì)條件合理確定水源熱泵系統(tǒng)的取水、回灌的各項指標(biāo)。（2）做好分區(qū)規(guī)劃，由于農(nóng)村住宅具有分散性，要對其合理規(guī)劃分區(qū)，和理布置取水井與回灌水井。（3）確?；毓啵龊盟|(zhì)水量監(jiān)測，嚴(yán)禁取水退水對環(huán)境造成影響。（4）加強管理，建立合理的水質(zhì)水量監(jiān)測系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全運行。節(jié)約和保護水資源。（5）政府從政策上、生產(chǎn)廠家從技術(shù)上提供更多支持。

參考文獻(xiàn)

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