我國(guó)地源熱泵技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及對(duì)策研究

董 雪

（山東亞特爾集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250011）

隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)保問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，世界各國(guó)越來(lái)越重視對(duì)可再生資源的開(kāi)發(fā)利用。地源熱泵工程應(yīng)用在十幾年間就完成了從起步到發(fā)展的過(guò)程，目前在我國(guó)，地源熱泵已經(jīng)形成集設(shè)備生產(chǎn)、材料供應(yīng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程安裝為一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)地源熱泵市場(chǎng)規(guī)模年增長(zhǎng)率超過(guò)同期世界平均發(fā)展速度。但我們必須正視目前地源熱泵行業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題與不足，結(jié)合實(shí)際及時(shí)解決，以促進(jìn)地源熱泵行業(yè)健康發(fā)展。

1 地源熱泵應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題

地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用是利用淺層地溫能進(jìn)行供熱、制冷的新型能源利用技術(shù)，是目前世界各國(guó)迅速推廣的新型節(jié)能環(huán)保型空調(diào)技術(shù)。該技術(shù)利用地下水冬暖夏涼的特點(diǎn)，通過(guò)抽取地下水，經(jīng)冷凝器交換熱量后，同建筑物內(nèi)部空氣進(jìn)行熱交換，然后再回灌到含水層，形成循環(huán)，這被稱(chēng)為“地下水的開(kāi)放式循環(huán)系統(tǒng)”。清潔、高效、節(jié)能是該系統(tǒng)最大特點(diǎn)，因此推進(jìn)地源熱泵系統(tǒng)建設(shè)，既有利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，又能提高能源利用率。但此技術(shù)在應(yīng)用上仍存在幾點(diǎn)問(wèn)題，具體有以下幾方面：

1.1 初投資及能源政策問(wèn)題

導(dǎo)致初投資相對(duì)比較高的主要原因有：①由于地源熱泵的技術(shù)特點(diǎn)，需要布置大量管線，而且施工要求場(chǎng)地大，造成工程施工上的限制；②地埋管、換熱器管材及回填材料的限制，因?yàn)闆](méi)有切實(shí)有效的提高換熱效果的技術(shù)措施，地埋管設(shè)計(jì)余量系數(shù)較大；③鉆孔費(fèi)用十分高，地質(zhì)結(jié)構(gòu)越的復(fù)雜情況，鉆井的深度，地層的堅(jiān)硬程度，造成鉆井成本高。這些原因造成地源熱泵系統(tǒng)初投資偏大，在很大程度上延緩和制約了該技術(shù)的推廣與發(fā)展。

1.2 地下水源的探測(cè)開(kāi)采問(wèn)題

水源的探測(cè)、開(kāi)采技術(shù)與相應(yīng)的開(kāi)采成本制約著地下水地源熱泵系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。地下水地源熱泵系統(tǒng)在理論上是可以利用一切地下水資源的，可是在實(shí)際系統(tǒng)工程中，地理環(huán)境的制約，地下水資源的不同特點(diǎn)造成成本投入差異大，其中地下水地源的：水量是否充足、水溫的特點(diǎn)、水質(zhì)情況以及水源供水穩(wěn)定性等條件，都制約著地源熱泵系統(tǒng)的施工與應(yīng)用。①要有充足的水源，才能滿足用戶供熱負(fù)荷或制冷負(fù)荷的需要；②水源的水溫必須符合機(jī)組運(yùn)行工況要求；③水源的水質(zhì)應(yīng)適合于熱泵系統(tǒng)機(jī)組、管道和閥門(mén)的性能要求，減少的堵塞和腐蝕性損壞；④要保證水源的供水功能具有長(zhǎng)期性、可靠性，從而確保地下水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的運(yùn)行。我國(guó)地理位置特點(diǎn)的特殊性，造成不同地區(qū)、不同水文地質(zhì)條件的水源不一定適宜工程的要求。水文地質(zhì)條件差，打井深度將增加，打井成本也會(huì)隨之增高，造成回灌困難，增加打井?dāng)?shù)量，從而使系統(tǒng)的費(fèi)用大幅增加，造成地下水地源熱泵系統(tǒng)的投資經(jīng)濟(jì)性要因地制宜。

1.3 室內(nèi)外管線系統(tǒng)施工及質(zhì)量存在問(wèn)題

室內(nèi)外管線系統(tǒng)是地源熱泵施工的主要組成環(huán)節(jié)，這方面存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾方面：①埋管方式。一些地源熱泵空調(diào)工程室外換熱管路采用“水平埋設(shè)”的方式，減少初期投資，降低了施工難度，但占用空置地表面積大，影響埋管部位的場(chǎng)地運(yùn)用，由于水平埋管埋設(shè)的深度都比較淺，容易受到大氣溫度影響；②部分地源熱泵空調(diào)工程室外換熱管路回路形式采用串聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)具有：管徑和流程單一，回路系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)、空氣和廢物易排除等優(yōu)點(diǎn)，但管道安裝、使用費(fèi)較高，需要添加比較多的抗凍劑，以及單位長(zhǎng)度內(nèi)壓力較大等缺點(diǎn)；③在管材及下管的方法方面，管路采用的管道材質(zhì)達(dá)不到熱量傳遞好、耐腐蝕性強(qiáng)的要求，影響換熱質(zhì)量和運(yùn)行效果；④個(gè)別地源熱泵空調(diào)工程中，換熱管路從室外進(jìn)入，直接將多路管道連接后接入熱泵機(jī)組，導(dǎo)致每組換熱回路長(zhǎng)度不同，管道內(nèi)阻力不同，壓降也不同，流速不一，造成整個(gè)換熱回路系統(tǒng)不均衡。

2 改善策略

2.1 因地制宜，科學(xué)規(guī)劃

我們?cè)谕茝V地源熱泵技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中要保證規(guī)劃先行，避免盲目開(kāi)發(fā)和利用可再生能源所造成的不必要的浪費(fèi)。在規(guī)劃時(shí)，要考慮到當(dāng)?shù)氐锰飒?dú)厚的水文地質(zhì)條件，結(jié)合地理環(huán)境、水文地質(zhì)的特點(diǎn)，制定有利于推廣地源熱泵技術(shù)的可行性長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，從而達(dá)到科學(xué)、規(guī)范地推廣地源熱泵技術(shù)的目的，為節(jié)能減排、改善城市環(huán)境發(fā)揮了重要作用

2.2 科學(xué)論證，適度發(fā)展

由于地下水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)全部回灌，所以對(duì)成井工藝設(shè)計(jì)和施工要求極高。因此，必須是具有相關(guān)資質(zhì)的單位承擔(dān)勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理工作，并嚴(yán)格按照國(guó)家和地方的相關(guān)法規(guī)按程序進(jìn)行論證和審批。要科學(xué)規(guī)劃、適度規(guī)模、慎重發(fā)展，避免破壞水文地質(zhì)環(huán)境，防止地面沉降或地質(zhì)塌陷的發(fā)生。

2.3 管線系統(tǒng)施工質(zhì)量

第一，采用垂直埋管的方式，合理布置換熱管路，這樣既可有效節(jié)約土地使用面積；第二，采用并聯(lián)系統(tǒng)安裝換熱管路，這樣做具有管徑小、管道安裝和運(yùn)用費(fèi)用比較低和抗凍劑使用量少的優(yōu)點(diǎn)；第三，由于換熱管路要長(zhǎng)期埋設(shè)于地下，所以要求換熱管路既要使用壽命長(zhǎng)，又要換熱效率高，應(yīng)采用國(guó)內(nèi)外地源熱泵空調(diào)工程應(yīng)用較多的高密度聚乙烯管，采用專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行熱熔焊接；第四、必須做好保溫，否則會(huì)造成能量的損失。

3 結(jié)束語(yǔ)

地源熱泵工程中存在的問(wèn)題充分暴露出地源熱泵空調(diào)建筑安裝工程的不科學(xué)、不規(guī)范、不系統(tǒng)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料在地源熱泵的施工中得到應(yīng)用，必須在實(shí)際工作中不斷總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷改革，加強(qiáng)在施工、驗(yàn)收及日常監(jiān)督工作的科學(xué)性、合理性，消除那些為了節(jié)約投資擅自降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生的隱患，逐步完善和提高安裝工藝水平，使地源熱泵空調(diào)發(fā)揮它應(yīng)有的作用。