地下水源热泵系统应用中存在的问题分析

地下水源热泵系统应用中存在的问题分析

(陇东人作品)

（XXX 能源学院陕西西安710054 ）

摘要：通过简要介绍地下水源热泵系统，结合该项技术在我国的发展现状，探讨了热泵系统可能引起的推广应用，系统优化，环境影响等问题。并就地下水源热泵系统的可持续发展提出了几点建议。

关键词：地下水源热泵系统；环境影响；建议措施

The groundwater source heat pump system problems existing in

the application of analysis

(Xi'an University of Science and Technology,College of Energy Resources Engineering,

Shaanxi, Xi'an710054, P.R.China)

Abstract：Through the brief introduction of the underground water source heat pump system, combined with the current development of this technology in our country, discusses the application of heat pump system can cause, system optimization, environmental impact, etc. And the sustainable development of the underground water source heat pump system puts forward some suggestions.

Keywords: groundwater source heat pump system; environmental impact; suggest measures

0引言

地下水源热泵系统是利用水具有较大比热储能的特性，消耗少量高品质能量(一般是电能)，将水中蕴藏的低品位热能转换为高品位热能和冷能的集能系统。由于土壤的隔热和蓄热作用，地下水温度随季节气温的变化较小，特别是深井水的水温常年基本不变，是一种十分理想的热泵热源[1]。同时地下水源热泵技术由于符合国家节能减排的发展战略，所以在全国各地尤其是在北方寒冷、严寒气候区得到迅速推广。

地下水源热泵机组的基本组成有：压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管或膨胀阀、四通换向阀等。

地下水源热泵机组的工作原理为：制冷时，水源水进入机组冷凝器，吸热升温后排出；空调冷水进入机组蒸发器，放热降温后供到空调末端设备。制热时，水源水进入机组蒸发器，放热降温后排出；空调热水进入机组冷凝器，吸热升温后供到空调末端设备[2]。

地下水源热泵(Groundwater Source Heat Pump)是地源热泵(Ground Source Heat Pump)的一个分支。这项技术起始于1912年，瑞士Zoelly提出了“地热源热泵”概念。1948年，第一台地下水源热泵系统在美国俄勒冈州波特兰市的联邦大厦投入运行。在其后的几十年中，地下水源热泵得到了更为广泛的应用。1997年，我国开始引进地下水源热泵，并陆续实施了一批大规模的地下水源热泵采暖工程项目。目前，该技术在北京、上海、广州、沈阳、武汉等地得到了较快的发展。从总体上说，地下水源热泵空调系统的技术比较成熟，且具有广阔的发展前景。

1地下水源热泵系统在应用中存在的问题

由于地下水源热泵系统的节能性、环保性、经济性，使得在实际工程应用中，有人只认识到这些优点，忽视其复杂性，把这种技术视为常规的空调技术，使得许多地下水地源热泵系统的应用呈现出很大盲目性，出现了诸多问题，对环境造成了一定的影响。

1.1 推广应用的问题

（1)行政管理和政策支持有待改进。虽然政府在对推动地下水源热泵技术方面做了很多努力,但相关的政策支持和财政补贴政策仍略显薄弱,并且存在管理部门多种多样，管理重叠现象普遍，归口部门不明晰，项目审批程序繁琐等问题。

（2)缺乏必要的地区适应性分析。地下水源热泵系统能否成功运行，是由工程所在地的水文地质条件所决定的，同时也受气候、建筑物特性等因素的影响。不同区域的地质和水文地质条件不同，含水层富水性、地下水水温、水质等也差异很大，地下水地源热泵系统并非都适用，必须进行水文地质勘察以确定含水层的分布、岩性及现状和历史水位变化，以确定当地是否有适合、充足的水源供给。在水量满足要求的前提下，要求进一步测定地下水温度的季节变化以及水质，包括地下水的化学成分、浑浊度、硬度、矿化度和腐蚀性等指标。我国地域辽阔，南北水文地质条件相差较大，因此，开展对地下水源热泵系统应用的水文地质条件分析，对不同的水文地质条件下地下水源热泵系统的热均衡、运行效率等进行评价，明确地下水地源热泵系统的应用范围、适用条件和不同水文地质条件下地下水源热泵系统的适用程度是非常重要的。

（3)缺乏地下水源热泵系统的相关法律政策。虽然地源热泵系统工程技术规范

（GB50366-2005）规定：地下水换热系统应根据水文地质勘察资料进行设计；必须采取可靠回灌措施，确保置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层，并不得对地下水资源造成浪费及污染；系统投入运行后，应对抽水量、回灌量及其水质进行定期监测[3]。但内容仅限于系统本身的设计、施工，对于建筑物的沉降、结构安全问题均未提及。

1.2 系统的优化问题

地下水源热泵系统的优化可分为设计优化和运行优化两部分。

（1)设计优化方面。避免出现回灌堵塞是设计优化的主要目的和内容，回灌井的堵塞不仅会导致热泵机组运行效率降低，而且会浪费大量的水资源，更有甚者会导致地面建筑物的沉降；回灌井堵塞还会导致地下水得不到有效的补充，降低了地下水位，长此以往，很可能导致整个热泵系统的瘫痪。

在工程设计过程中，设计人员往往对工程所在地的水文地质条件如水量、水温、水质和供水稳定性关注较多，而对热源井本身的设计和施工关注不多，如井位、井间距。地下水源热泵系统用水井间的相互干扰主要是抽水井之间的水位降深相互叠加干扰和回灌井回水温差对抽水井的影响。水源热泵系统是利用相对恒温地下水作为能量传导介质，如果地下水温发生变化，将影响系统的正常运行，严重的话将造成系统短路。这就要求系统用水井按照合理的方向和井间距布置。

（2)运行优化方面。建立长效的热泵系统运行管理机制是重中之重。目前，国内外对地下水源热泵系统的设计施工方面研究的很多，理论也趋于成熟，但对热泵机组建成后的运行管理方面的研究却少之又少。缺少专业的运行管理队伍，系统维护保养不及时，不能按照科学的计划安排进行回扬是热泵机组运行管理的诟病。

1.3 工程施工问题

由于我国目前还没有对工程施工与承包单位建立完整的资质审核制度，导致进入该工程领域内的施工队伍专业水平的良莠不齐；地下埋管换热器部分的施工和验收也缺乏相应的标