地源热泵节能减排论文

摘要：文章研究了地源热泵技术在暖通空调节能中的应用，对地源热泵技术的发展概况进行了分析，并对地源热泵-辅助冷却塔暖通空调系统的设计建设方案进行了讨论，认为地源热泵技术应用于暖通空调系统，能够大幅度减少暖通空调系统能耗，全面提高暖通空调系统的节能性能。下面是小编精心推荐的《地源热泵节能减排论文 (精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

地源热泵节能减排论文 篇1：

地源热泵：节能减排“新宠”

雾霾，这一曾经陌生的名词在近几年成了街谈巷议的热门话题。当百姓生活的环境笼罩在一片朦胧之中时，节能减排、环境治理已经迫不及待!

随着供暖季的来临，这一话题又刺激着每个人的神经：冬季供暖锅炉是空气中污染物的重要“贡献”者。北方城市每年供暖季所消耗的煤炭产生的二氧化碳有310多万吨，粉尘12000多吨，这些有害气体和粉尘无时无刻都在影响着人们的生活。

不过，现在有这样一种供暖方式，不用烧煤、不用烧天然气，也不用烧电，而且不产生任何有害物质。这是一种什么样的供暖形式?

这就是地源热泵系统，实际上，不仅是冬天供暖，同时还兼具夏季制冷的功能。更重要的是，与煤炭、石油和天然气等传统的化石能源相比，这个系统具备数量巨大、可再生和不污染环境三大要素和清洁、环保、就地取用等优势。

近年来，随着地热能源开发的深入应用，地源热泵系统相关技术产品日渐成熟，越来越多的开发系统开始应用到社会生活当中。业内人士预计，地热能源开发已进入快速发展的起步阶段。日前，《新财经》记者专访了空调制冷市场专家杨建强，对地源热泵系统进行了深入了解。

无污染的供暖制冷技术

地热资源，是指在当前经济技术条件下，地壳内可供开发利用的地热能、地热流体及其有用组成部分，是一种清洁能源。与煤炭、石油和天然气等传统的化石能源相比，具备数量巨大、可再生和不污染环境三大要素和清洁、环保、就地取用等优势。

地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，其工作原理是利用地下浅层地热资源。在冬天，把浅层地温的热量转移到需要供热和加温的地方，达到供暖的效果;在夏天，将室内的余热转移到低位热源中，达到降温和制冷的目的。按照中国目前的发展来讲，分为土壤源热泵、地表水源热泵、地下水源热泵、污水源热泵四大类。

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式和水—空气式。三个系统之间靠水或空气这两种换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间的换热介质为水，与建筑物采暖空调末端之间的换热介质可以是水或空气。

在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽—液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时，再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13℃以下的冷风形式为房间供冷。

在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向室内供?暖。

“首先就是高效节能、稳定可靠。”杨建强表示，地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，土壤与空气温差一般为17℃，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统的运行效率要高40%?60%，因此可以节能和节省运行费用40%?50%左右。以一栋1万多平方米的普通办公楼为例，传统中央空调一年运行下来，要花90多万元的运行费用，而地源热泵空调系统只需要50万元。“最重要的是它集供暖、制冷、生活热水于一身，只需要一套设备，就可以同时在冬季供暖、在夏季制冷。”

另外很重要的一点是，地源热泵空调系统无环境污染。地源热泵的污染物排放与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，真正地实现了节能减排。

“地源热泵系统的能量来源于自然能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种理想的‘绿色空调’，被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。”据杨建强介绍，该系统无论严寒地区或热带地区均可应用，可广泛应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。

上海虹桥火车站是全国第一个大面积使用深井式地源热泵机组制冷的火车站。热泵机组中央空调系统的制冷原理是以电为动力源，以水为媒介，进行冷热交换。虹桥站7台热泵制冷机组中，有3台是地源热泵制冷机制，与其他4台冷却塔热泵制冷机组相比，地源热泵制冷机组用电量较少，后者功率是800千瓦，比前者省电30%以上。

据相关数据统计，虹桥站今年7月份的单位客运建筑面积能耗只有2千克标准煤/平方米，旅客人均能耗是0.126千克标准煤/平方米，均仅为上海火车站的一半左右。

千亿市场投资

地热资源具备数量巨大、可再生和不污染环境三大要素以及清洁、环保、就地取用等优势，近年来，其开发、利用受到全球的青睐。据数据显示，在世界地热大会上，参加报告地源热泵利用的国家，从2000年的26国增加到2010年的43个国家。

Navigant研究机构最新报告称，地热源热泵系统全球总收入将从2013年的65亿美元增至2020年的172亿美元。杨建强认为，热泵将成为直接使用地热的主要形式，将占到整个应用量的84%，其他应用包括生活用热水、泳池和区域供暖。

中国最初的地源热泵工程应用，以北京起步最早、发展最快。伴随地源热泵工程应用的快速增长，中国地源热泵生产企业迅速发展。截至2012年，中国生产热泵机组的厂商已发展至超过200家，分布在山东、北京、深圳、大连、杭州、苏州、广州等地。

除热泵主机外，热泵相关配件和PE管线等的生产厂家还有100多家。国外知名品牌的热泵公司也陆续登陆中国，建立生产基地或合资企业，产品就地供应中国市场。

目前，我国地源热泵技术的建筑应用面积已超过1.4亿平方米，全国地源热泵系统的年销售额超过80亿元，并以20%以上的速度增长，单体地源热泵系统应用面积高达80万平方米。

从地源热泵主机市场来看，2010年，我国地源热泵主机市场规模约为25亿元，同比增长31%左右，增幅为近年来最大;到2011年，市场规模达到31亿元，同比增长23%左右;2012年，市场规模增加至33亿元左右。

作为可再生清洁能源，地热能已纳入“十二五”能源规划。国家初步计划在未来5年，完成地源热泵供暖(制冷)面积3.5亿平方米，按每平方米200?300元的投资强度，总投资金额可达700?1050亿元。

杨建强告诉记者，近年以来，我国政府对此给予了政策和资金上的大力支持。一方面是政策性的支持，如《可再生能源法》《节约能源法》中都对行业扶持有所规定，有具体给予补助的实施条例，还有中长期能源发展规划目标。今年年初，国家能源局、财政部、国土部和住建部联合发布了《促进地热能开发利用的指导意见》，给地热能这一新能源的开发利用拓宽了政策空间。另一方面是公益性的扶持，例如，国土资源部布置各地开展浅层地热能的资源评价，划出地源热泵的适宜开发区和较适宜开发区，以避免用户的风险损失。

值得注意的是，地源热泵系统并非“用了就节能”，运行管理水平的高低直接决定了系统的质量和效率。而且，地源热泵空调的运行在一般情况下与传统中央空调并不雷同，地源热泵系统属于“慢性子”，它有其自身特点，如果对运行管理环节不进行钻研，而是按自己的想象提取冷热，就很难达到使用要求。

杨建强指出，对于地源热泵的推广，一定要尊重科学、严格论证，因地制宜地制订科学、高效的系统应用方案。推广地源热泵要充分考虑中国的国情、气候条件、能源结构、能源比价、人民的生活水平和政府政策等。

作者：饶霞飞

地源热泵节能减排论文 篇2：

地源热泵技术在暖通空调节能中的应用

摘要：文章研究了地源热泵技术在暖通空调节能中的应用，对地源热泵技术的发展概况进行了分析，并对地源热泵-辅助冷却塔暖通空调系统的设计建设方案进行了讨论，认为地源热泵技术应用于暖通空调系统，能够大幅度减少暖通空调系统能耗，全面提高暖通空调系统的节能性能。

关键词：地源热泵技术;暖通空调;空调节能;空调系统;高层建筑;机电设备 文献标识码：A

人们的生活水平不断提高，对建筑环境的要求也越来越高。暖通空调作为高层建筑必不可少的机电设备，在给人们营造了舒适的居住环境的同时，也造成了很大的能源浪费，于是人们开始研究使用其他清洁能源代替电力维持暖通系统运转。地源热泵技术就是这样一种新型的暖通空调技术，在节约能源、减少环境污染、控制碳排放方面有着广阔的发展空间。

1 地源热泵

1.1 地源

地源(groud source)有着十分丰富的汉语内涵，包括了所有地下资源。但是现阶段，在暖通空调行业中，地源主要是指地壳以下400m以内范围的低温热资源，大部分热量来自太阳，少部分来自地热。地表水体、土体均是大规模的太阳能集热器，太阳辐射能量的47%都被地表吸收，该能量规模远远超过人类活动能耗，是接近无限的清洁可再生能源。地源热泵技术的基本思路就是通过少量高品位能源，将浅层热能转移为高位热能，在冬天供暖、夏天制冷。

1.2 地源热泵技术的发展

20世纪中叶，能源与环境问题逐渐为人们所关注，关于地源热泵的研究就已经开始，在20世纪70年代之后，石油危机促进了地源热泵技术的发展，美国截至1985年，就已经发展出1万台左右的地源热泵，1998年则增加到5万套地源热泵系统，在空调总保有量中，地源热泵占据了19%的份额。欧洲发达国家如瑞士、奥地利、德国均使用地埋管地源热泵为室内地板供暖，并提供生活热水，瑞士地源热泵的使用比例高达96%。近些年，能源危机加剧，掀起了世界范围内的地源热泵研究热潮，地源热泵装机量空前增加。

我国从20世纪80年代开始关注地源热泵，一些高等院校开始了关于地热供暖的理论与实验研究，建立了一系列试验台，在螺旋盘管地源热泵供暖与过渡季制冷方面取得了一定的研究成果。1989年，青岛建筑工程学院和瑞典皇家工学院建立了第一个关于水平埋管的地埋管地源热泵实验室，至2000年，重庆大学的50mU型管地下换热器经过冬夏运行性能测试，认为该地源热泵已经具有工业级应用价值。

1.3 混合式地埋管地源热泵

随着关于地源热泵研究的逐渐深入，研究人员逐渐发现，土壤热平衡问题成为了地埋管地源热泵性能主要的影响因素。不同地区有着不同的光照条件和气候条件，如果不能有效解决土壤热平衡问题，将导致地埋管地源热泵运行效率低下，甚至反而导致耗能增加。例如我国北方地区，如果采用冬夏兼用地埋管地源热泵，北方天气寒冷，冬季长期低温，那么就会出现冬季提取地层热量超过夏季地层吸收热量的情况，而南方却与之相反，在地源热泵的长期运转过程中，土壤平均温度会发生变化，导致地源热泵的热交换效率持续下降，甚至完全瘫痪。因此研究人员开始研究如何因地制宜地在应用地源热量的同时保持土壤热平衡，其中混合式地埋管地源热泵技术在维持土壤热平衡方面表现较好。混合地埋管地源热泵通过地源热泵和其他加热与散热技术的联用，消除过分依赖地源热泵对土壤温度的影响。与此同时，混合型地源热泵在冬夏分明地区可根据冷热负荷实际情况，考虑辅助设备负荷，适当减小预埋管长度，进一步减小对土壤温度的影响，转变了单一地埋管地源热泵依靠冷负荷设计的基本原则，降低了地埋管地源热泵的建设成本。

2 暖通空调中地源热泵的应用

2.1 地源热泵暖通空调主要形式

根据热量来源不同，地源热泵暖通系统可分为土壤源、地下水源、地表水源三类。埋管式土壤源热泵系将使用水作为工作介质，在土壤内部换热管道与热泵机组之间循环流动，完成机组与土壤之间的热交换，根据埋管形式不同，可分为水平和垂直两类，这也是应用最为广泛的地源热泵形式，无需抽取地下水。地下水源热泵以地下水作为热量来源，抽出地下水之后将水送到换热器和热泵机组，提取或者释放热量之后再送回地下，该方案的使用需要征得地方政府的许可，同时地下要具有充足的水量，回灌工作是该方案的重点。地表水源热泵使用地表水作为冷热源，抽取江河湖海水，形成开式循环或者闭式循环。开式循环直接抽取地表水进行热交换，闭式循环则使用水盘管热交换器和地表水进行热交换。根据地源侧水应用方式不同，地源热泵还可以划分为闭环与开环两类，其中闭环换热器内的工作介质不和外部水或者土壤相连通，工作介质在封闭的循环系统内与外部环境完成热交换，在热泵机组和地下埋管之间循环。开环系统则直接抽取外部水作为工作介质，一般都应用板式换热器完成和外部水之间的热量交换，保护内部热交换器。

2.2 空调方案

2.2.1 地埋管换热器。为了提高暖通空调方案的经济性，提高能源利用率，建筑中除了有特殊要求的消防、电梯机房等房间之外，其余房间均采用集中空调方案。地埋管热泵空调末端设计和常规暖通空调一致，换热器是地埋管地源热泵设计的核心内容，要根据建筑规模确定合适的地埋管钻井数量与长度，并对钻井分布进行合理规划。在施工区域内进行换热性能测试，并进行钻孔换热量计算，从而了解钻井单位井深的换热能力，选用双U型换热器，根据总供热需求计算钻井个数：

(1)

式中：

N——钻孔数

Q——地埋管热负荷(kW)

q——现场换热性能测试单位钻孔深度换热量(W/m)

H——钻孔深度

根据经验与计算结果，进一步确定井深、有效埋深、间距、井直径等相关参数，布置钻井要充分利用建筑周边绿化带，采用梅花状布置方案，连接制冷机房，将地源侧集水器与分水器均布置在制冷机房内，所有钻井支路均采用同程设计，确保所有支路水压平衡，支路总管穿墙进入机房分别连接集水器与分水器。

2.2.2 热回收卫生水系统。国内关于空调系统热回收技术的研究已经初见成效，通过热回收机组，将冷却水中的热量集中起来，用以生活、生产热水预热/加热，能够在降低空调热污染的同时充分利用废热。

回收热进行低温用水预热热交换效率更高，即便应用于高温水加热，其总功耗仍然远远小于锅炉加热。在地源热泵暖通空调系统中应用热回收技术，回收热不仅可以用于冷水预热，还可以应用在地热补偿中，将废热引入地下，从而能够弥补地热损失，缓解地热不平衡问题，减小散热设备的设计容量。

2.3 冷却塔运行策略

冷却塔是缓解地热不平衡的重要辅助冷源，系统余热引入能够在一定程度上弥补地热损失，但是作用有限，引入冷却塔则基本能够达到地热平衡。冷却塔的启停运行策略，成为解决地热不平衡问题的关键。

2.3.1 设备选型。冷却塔要能够弥补所有系统释放热量与制造热量之间的差，同时还要避免选型过大造成的浪费。

1995年，ASHRAE给出了一种辅助散热设备冷却塔容量计算方法：

(2)

式中：

QRej——辅助散热冷却塔设计放热量(kW)

——设计中供冷月的总散热量(kWh)

QLoop.Rej——设计散热总量(kWh)

Hours——供冷月小时数(h)

该算法中，干式闭环路液体冷却设备室外设计条件选择供冷月平均干球温度，闭式闭环冷却塔室外设计条件为湿球温度，由于存在50%供冷月时间室外条件不太恶劣的假设，因此该设计有一定容量余量。

2012年，Kavanaugh专门针对并联混合地埋管地源热泵系统对该选型算法进行了优化改进，设计计算在考虑散热塔总容量的同时，兼顾土壤热量得失平衡。该算法首先计算辐射散热塔水流量，之后修正有辅助散热塔状态下满负荷冷却时，最终获得辅助散热设备工作时间与容量，容量计算过程与式(2)类似。

2.3.2 启停策略。冷却塔-地源热泵系统在不同的工况下，冷却塔的启停策略有所不同。

方案A：以地埋管地源热泵换热为主时，经埋管进入冷凝器水水温超过某一设定温度，表示地源热泵散热负荷满载，启动辅助冷却塔。

方案B：经过埋管进入冷凝器水文与室外湿球温度差值达到一定温度，启动辅助冷却塔。

方案C：每年固定几个月每天上班时段开启冷却塔。

根据三种辅助冷却塔运行策略的20年运行维护资料比较分析，认为方案B优于方案A、方案A优于方案C。

近些年，国内关于地源热泵暖通空调的研究中提出了一种新的控制策略，该启停方案根据建筑全面冷负荷逐渐增大再逐渐减小的规律，制定相应的启停控制策略。制冷初期与后期，冷却塔运行效率很高，单独运行缩短地源热泵工作时间，制冷高峰期，冷却塔与地源热泵同时工作。这样的启停策略能够减少对土壤热平衡的影响，使土壤尽快恢复温度，同时保证了散热质量。

3 结语

地源热泵技术是一种低位可再生能源技术，相比于电力，使用地源热泵作为建筑暖通空调能量来源，有着清洁、节能的优势，是一种绿色的暖通空调方案，在保护环境和节能减排方面都能够发挥重要作用。

参考文献

[1] 孟华，龙惟定.地源热泵技术在暖通空调中的应用

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[2] 章俞昌，潘金文.地源热泵技术的特点及其在空调工程中的应用[J].工程建设与设计，2014，(8).

[3] 魏燕鑫，左风云.浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用[J].中华民居，2014，(4).

[4] 樊学，梁志鸿，朱超.地源热泵技术在空调节能改造项目中的应用[J].绿色建筑，2015，(3).

[5] 时杉杉.基于变频技术的地源热泵空调系统节能改造研究[D].广西大学，2014.

[6] 仉安娜，唐远明.环保节能地源热泵技术应用研究

[J].环境保护与循环经济，2015，(12).

(责任编辑：王 波)

作者：朱蔚然

地源热泵节能减排论文 篇3：

地源热泵技术的研究与应用现状

[摘 要]在科学技术飞速发展的影响下，地源热泵技术的整体水平也得到了良好的提升，其借助于地下土壤和地下水的温度持续维持稳定的性质，运用少量的电能做功，将地下土壤或者是地下水热能转变为社会活动需要的能量，这也是将低品位能源转变为高品位能量的一种有效方式。文章通过对地源热泵的形式及原理进行分析，分别对垂直式、水平式、地下水式三种地源热泵进行了论述，指出了地下冷热平衡研究、热积累问题、设计中涉及问题、工程管材方面的因素、井水回灌问题等方面的问题并给出建议，从而更好地认识地源热泵技术，为我国地源热泵技术应用提供参考与借鉴。

[关键词]地源热泵;技术;应用;问题

Research and Application Status of Ground Source Heat Pump Technology

Zhong Zhuo-bin，Wang Gang

近年来，我国社会经济的发展取得了不错的成绩，但同时大量的能源资源被开发和利用，从而也导致资源紧缺的问题越发凸现出来。为了保证整个社会能够持续稳定发展，需要开发可再生的清洁型能源。在这种形势下人们加大了新型能源的研发力度，在这个过程中发现在地表中储存着的大量热能可以被开发利用。这种类型的能源被称之为环境热能，其最为突出的特征就是储存量巨大，但是温度相对较低。地源热泵最为重要的作用就是为建筑工程和生产工艺提供冷量和热量，是一种可再生能源利用技术，最为突出的特征就是能够取代以往常规能源，利用少量的热能和可再生能源来实现节能减排的目的。

1 地源热泵的形式及原理

地源热泵系统主要涉及到三种不同的实践运用模式，即：以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵;以利用地下水为冷热源的地下水源热泵系统;以利用地表水为冷热源的地表水源热泵系统。

地下水源热泵系统的热源通常是从水井或者是荒废的矿井中获取地下水，通过换热的地下水能够被直接输送到地表水系统之中，但是对于那些规模相对较大的实践项目，往往需要利用回灌井来将地下水回灌到初始的地下水层之中，在社会快速发展的推动下，我国水源热泵系统整体性能得到了显著的提升，但是这类地下水热泵系统具有一定的局限性，所以无法得到大范围的实践运用。①将这种系统加以实践运用需要所处位置拥有充足的地下水资源，所以在运用地下水热泵系统之前，务必要安排专业人员对地下水地质结构情况进行全面的勘察，从而获取地下水位、地下水温等各项数据信息。地下水热泵系统所具有的经济性和地下水位的深度存在密切的关联。如果地下水水位相对较低，不但会导致系统运行成本的增加，并且系统运行过程中需要的能源量也会增加，从而会对系统运行的效率造成一定的损害。②尽管就理论方面来说抽取的地下水还会被运送到地下水层之中，但是当前国内地下水回灌技术整体水平相对较低，在大部分地质环境下回灌的速度会低于抽水的速度，从地下土层中抽出来的水通过换热器往往无法再次被回灌到水层之中，这样就会导致资源浪费的情况。因此，尽管可以将抽取出来的地下水全部进行回灌，如何确保地下水层不会受到外界不良因素的影響还需要加以深入的研究。水资源紧缺的问题十分的严重，所以应当对保护水源给予更多的关注。

地表水热源泵系统中的其中一个热源是池塘、湖泊或者是河溪中的地表水。在与江河湖海等各类水体相临近的位置，运用这些自然水体当作是热泵的低温热源是最为适用的。但是这种地表水热泵系统往往会受到环境因素的影响，因为地表水温度与环境气候存在密切的关联，与空气源热泵存在极为类似的情况，如果环境温度相对较低，热泵的供热量就会越小，并且热泵的性能参数也会逐渐的降低。从某种层面上来说地表水体能够担负着热负荷的影响，深度和温度都与外界多方面因素存在关联性，所以应当结合各方面实际情况来加以准确计算。

2 地源热泵应用现状

地源热泵技术最初是在欧洲被人们研发出来的，在北美洲得以大范围使用。总体来说，北美通常是运用地源热泵来进行冷热连供。欧洲国家因为气候和地理环境的影响，所以通常都是利用地源热泵来进行冬季采暖，并且利用热泵站来实现供热或制冷。在欧洲，地源热泵系统末端会与水系统连接，在美国末端通常设计为空气系统。我国与美国的气候条件基本一样，所以我国可以参考美国地源热泵的发展情况，来对地源热泵的发展加以规划。

地理位置情况，冷热源的差别，需要对地源热泵系统进行专门的设计、安装和调试。地源热泵的适用范围在逐渐扩展，其未来发展前景可观。地源热泵换热方式可划分为以下类型。

2.1 垂直式

土壤源地源热泵系统的一种主要形式是垂直埋管式地源热泵，将换热器放置在土层中，这样就可以完成与土壤的换热操作。通常地下埋管管道选择的是高密度聚氯乙烯管，将诸多管道安设在纵向管孔之内，并且设置U型管或者是同心套管，整个管道的长度需要结合土壤的热特性来确定。所有垂直管道管孔都用黏土、砂浆来进行灌浆，垂直埋管式地源热泵运行和维护成本相对较低，占地面积相对较小，适合在土地资源紧缺的地区使用，并且收集土壤热量效率相对较高，不会出现污染的问题。

2.2 水平式

水平埋管式地源热泵系统一般都是被设置在较浅层的土壤之中，属于土壤源地源热泵系统的一种，分为单管和多管两种形式。将室内外热埋管以水平方式深度设在地下，埋管的深度需要合理把控。与其他地源热泵对比来说，水平埋管式地源热泵换热效率较高，节能效果更加明显，系统运行成本较低，并且不会对环境造成任何污染，但占地面积较大。

2.3 地下水式

地下水源热泵系统以地下水为热源，地下水和建筑的内循环水一般是用板式换热器进行分隔，包括取水井以及回灌井。在气温相对较低的冬季，換热装置与地下水进行换热，获得的热量来为建筑供热，供热之后水温会下降，通过循环管道输送到地下与地下水完成换热，按照这种方式来进行循环工作。在气温相对较高的夏季，热泵机组会形成冷凝热，地下水借助循环管道将冷凝热传递出去，最终实现调节室内温度的作用。地下水源热泵系统不容易损坏，系统运行和维护工作对于人力和物力的需求量相对较少，室外施工成本较低，并且不占地，换热效率较高，不会对环境造成严重的污染。但是地下水源热泵在运行过程中如果不能得到良好的管理，那么必然会导致水位的变化，容易诱发地表下沉的情况。

3 工程应用中的一些问题

3.1 地下冷热平衡的研究

专业人士研究发现，地源热泵的实践运用要想达到既定的效果目标，最为重要的就是确保地下空间的热平衡，借助地下土壤所拥有的强大的蓄热和蓄冷的性能，冬季地源热泵系统将热量从地下土层中输送到用能单位，夏季将地下的冷量传递到用能单位，从而就可以创设出一个完整的冷热循环系统。全面对冷热平衡加以掌控是确保系统运行稳定的重要基础。

3.2 热积累问题

地源热泵系统的地下换热装置与土壤或者地下水进行热量交换，获得热量或者是冷量传递给用能单位，满足人们的用能需求。但是因为设备的运转也会形成一定的热量，而对于地源热泵系统夏季所需要的冷量都会超出冬季室内所需要的热量，特别是夏天冷负荷需求量较大的建筑，因此地下换热装置的匹配选择很重要。

3.3 设计中涉及的问题

设计前，不仅需要大量的水文地质资料，而且需要具有勘察资质的专业队伍进行勘察。勘察内容包括：地下水类型(含水层岩性)、分布、埋深及厚度、其富水性和渗透性、水流方向、速度和水力坡度、水温及其分布、水质、水位动态变化等。同时，还需要进行水文地质试验，例如抽水、回灌试验，测量出水水温，取分层水样并化验分析，水流方向试验等。这些数据在很大程度上对其广泛的应用有一定的制约。如瑞典的地源热泵应用在2005年已经成为世界第二，就是因为他们有现场岩土热物性参数测定和地温监测系统，有数学家帮助其建立的地温场模型，每一个地源热泵系统在建设前就进行了精确的计算和预测模拟。国际地源热泵协会总部所在地——美国俄克拉何马大学都是学习瑞典的经验。另外，在设计中还需要考虑设计优化问题。例如垂直埋管式地源热泵的设计，不仅应该考虑管材、管径、深度、井数、间距等问题，还应在设计中考虑埋管中由于结垢等其他因素造成的传热衰减。

3.4 工程管材方面的因素

由于地源热泵系统都需要在地下进行埋管，基本不可能进行维修或更换，所以工程材料的性能、质量及使用年限就显得尤为重要。如地埋管要求采用化学稳定性好，耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件，同时要求弯曲或热熔后的形状，可以保证使用50年以上。就目前的技术水平主要使用的是PE或者PB管材。地下水源热泵系统中至关重要的是管井问题。管井主要由井室、井壁管、过滤器(筛管)、沉淀管等部分组成，成井后无法维修。而腐蚀和生锈是地下水源热泵遇到的普遍性问题。地下水水质是引起腐蚀的根本原因。

3.5 井水回灌问题

地源热泵抽取地下水进行换热，如果不能按照规定设计来完成土层地下水的回灌，那么必然会对整个地区的水资源造成严重的破坏，甚至会导致地层结构出现下陷的情况。为了切实控制投资费用，回灌井数量需相对较少，井与井之间的距离较近，这样就可以保证井与井之间不会出现互相影响的情况。回灌能力会对回灌情况造成严重影响，在实施回灌井设计工作时，对于渗透参数与井水回灌之间的关联性缺少基本的考虑，特别是在渗透性较差的地区的含水层，往往会导致回灌系统堵塞问题。

4 结语

总的来说，在社会快速发展的背景下，人们对于能耗的问题越发重视，所以尽可能地控制建筑的能耗是当前人们迫切需要解决的问题。围绕地源热泵系统运行情况以及实践运用的情况展开全面深入的分析研究是具有较强的现实意义的，针对其中存在的问题利用有效的方法加以解决，从而可以为地源热泵系统的稳定发展打下坚实的基础。

参考文献

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作者：钟卓彬 王罡