地下水源热泵的现状与应用

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1、地下水源热泵的现状与应用地下水源热泵（Groundps，Gps，GSHP）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”的概念。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了运行。在其后的几十年中，地下水源热泵得到了更为广泛的应用。美国在过去的10年内，地下水源热泵的年增长率为12%，现在大约有500，000套（每套相当于12k，制冷量271k，地下承压水温度为15C左右；回灌井2口，井深28m[2].　　内蒙古科技厅科力宾馆的地下水源热泵空调系统工程（国家试验示范工程）。该工程总建筑面积约为10，000m，水源为两口井，井深180m，直径

2、320mm，其中一口为供水井，一口为回灌井，两口井可以交替使用。分别采用小流量、少回灌技术和极限水温控制法解决了水量偏小和水温偏低的问题。因该地区的浅层水逐年下降，且很不稳定，故采用承压水作为水源，并且通过建造沉砂调节池和实现定期回扬、消除气阻砂阻等方法成功解决了承压水回灌难的问题[6].　　山东兖州某煤矿地面建筑的地下水源热泵系统工程。地面建筑面积为20000m，该矿区有着可供利用的丰富矿井水资源，夏季水温为25C，冬季水温为19C.由于煤矿矿井水已被抽到地表，故省去了额外打井、水泵的费用，而且充分利用了既有资源，有着很好的经济性[7].　　另外，为了实现“绿色奥运、人文奥运”的目标，北京市

3、政府将地热资源的开发利用列入了奥运公园的能源供应规划之中。专家们预测，2008年北京奥运会之前北京奥运公园将钻10眼地热产水井和回灌井，预计井深3，000～4，000m，每口井日出水量在6500m以上，水温均大于65C以上[2].　　3、存在问题分析　　最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速的发展，虽然它是一种环保、节能、先进的空调方式，但对于利用地下水这种资源仍然存在一些需要注意的问题：　　①地质问题　　地下水属于一种地质资源，大量采用地下水源热泵，如无可靠的回灌，将会引发严重的后果。地下水大量开采引起的地面沉降、地裂缝、地面塌陷等地质问题日渐显著。例如地下水的过度抽取引起的地面沉降，在我

4、国浙江、江苏和整个华北平原，情况都仍然非常严重。地面沉降除了对地面的建筑设施产生破坏作用外，还会产生海水倒灌、河床升高等其他环境问题。对于地下水源热泵系统，若严格按照政府的要求实行地下水100%回灌到原含水层的话，总体来说地下水的供补是平衡的，局部的地下水位的变化也远小于没有回灌的情况，所以一般不会因抽灌地下水而产生地面沉降。但现在在国内的实际使用过程中，由于回灌的堵塞问题没有根本解决，有可能出现地下水直接地表排放的情况。而一旦出现地质环境问题，往往是灾难性和无法恢复弥补的。　　②水质问题　　现在国内地下水源热泵的地下水回路都不是严格意义上的密封系统，回灌过程中的回扬、水回路中产生的负压和沉砂

5、池，都会使外界的空气与地下水接触，导致地下水氧化。地下水氧化会产生一系列的水文地质问题，如地质化学变化、地质生物变化。另外，目前国内的地下水回路材料基本不作严格的防腐处理，地下水经过系统后，水质也会受到一定影响。这些问题直接表现为管路系统中的管路、换热器和滤水管的生物结垢和无机物沉淀，造成系统效率的降低和井的堵塞。更可怕的是，这些现象也会在含水层中发生，对地下水质和含水层产生不利影响。更深层的问题是地下水经过地下管路时温度、压力的变化是否会影响其热力学平衡状态，地下热环境会对区域生态带来怎样的影响[4].水资源是当前最紧缺、最宝贵的资源，任何对水资源的浪费和污染都是绝对不可允许的。　　4、个人

6、分析思考对于地下水源热泵，笔者在此提出几点自己的看法，谨供参考。　　4.1地下水源热泵系统的优点　　①根据热力学第二定律，采用热泵的形式为建筑物供热可大大降低一次能源的消耗，提高一次能源的利用率，因此地下水源热泵系统具有高效节能的优点。　　②地下水源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。　　③地下水温度较恒定的特征，使得地下水源热泵系统运行更稳定可靠，整个系统的维护费用也较锅炉-制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。　　4.2地下水源热泵系统的缺点　

7、　①这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。由于打井的成本并不与取水量的大小成正比，因此较大系统的投资效益比较高。地下水源热泵系统的经济性还与地下水层的深度有很大关系。　　②在冬季，我国北方地区土壤温度较低，并且以热负荷为主，如果采用地下水源热泵供暖，则机组和换热器的初投资比较高，连续运行的效率也较低。夏季运行时，机组容量过大，造成浪费。我国政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。不