1、兰州地区地下水源热泵技术应用存在的主要问题及对策研究摘要：能源紧缺与环境污染是当今各行业及社会发展所面临的重大问题之一。暖通行业传统的冷热源大多存在能耗高、能效低和环境污染等缺点。开发和利用新能源是解决这一问题的重要手段。 关键词：兰州地区；水源热泵；技术应用；主要问题；对策 中图分类号： P641 文献标识码： A 前言： 兰州某污水厂的最小排放量达到 6666.7t/h,污水温度常年达到 13以上,储热量丰富,是优质的可再生能源,因此选择污水源热泵供热系统作为主要供热方式。针对传统污水源热泵技术存在系统可调节性差问题,提出采用调峰锅炉房与污水源热泵联合运行的系统模式,由于兰州地区燃气资源丰
2、富、价格低廉,而且燃气锅炉所造成的环境污染远小于燃煤锅炉,故选定燃气锅炉房作为调峰锅炉房。第一个地下水地源热泵系统2001 年投入运行以来，目前已有近百个地源热泵项目，应用的建筑面积近 200 万 m2。且系统总体运行稳定，节能环保效益显著，积累了宝贵的工程应用经验，具有较好的社会影响。 地源热泵是一种利用地热资源来供热、制冷的高效节能冷热源型式。地下水源热泵是其中的一种方式，与地下埋管的“闭式”地源热泵相比，由于其造价低、容量大、水温度稳定，所以在工程中应用较为广泛。20 世纪 90 年代中后期，地下水源热泵的应用开始在国内推广，当时工作的重点是热泵设备的研发和推广，由于造价低、制冷制热效果
3、较好，得到了用户的认可，政府部门也积极参与这项技术的推广。但另一方面，由于地下水回灌问题没有得到根本解决，以致在工程应用方面和地质环境方面的问题比较突出。这些问题能否得到相应的解决，直接影响了该技术的持续发展和人类的生活环境。1.应用现状 地下水源热泵技术是一个跨学科、跨专业的可再生能源利用技术，涉及暖通空调技术、地质技术和钻井技术等多专业、多工种的知识。目前存在的问题是各专业间缺乏有效整合和沟通。多数暖通技术人员对水源井并不了解，在暖通设计时也没有对水源井进行相关设计，而钻井技术人员对暖通专业用水井的要求比较模糊，仅凭以往经验，即按照一般的生活或工业用水井的标准进行施工，但实际上这很难达到暖
4、通专业的使用要求。另外，由于没有相应的施工图纸，使得工程监理和甲方无法对成井施工进行监察。因此在工程初期就很难保证工程质量达到相关施工规范的要求。 在决定采用地下水源热泵系统之前，需做详细的水文地质勘探，获取地下水温度、水质和出水量等数据，合理地配置整个系统。多数建设单位会根据国家有关法规进行取水认证，但是由于地下系统施工后基本不可见，系统在设计上没有考虑回灌的远程监控系统，而管理部门职责不甚明确，故无法监督地下水源热泵系统是否依据相应规范进行抽灌，更无法进行长期的监测工作。由于缺乏后期的监督管理，许多工程不管能不能达到回灌要求都盲目、无节制地运用这一技术。这与地下水源热泵技术的可持续发展理念
5、背道而驰。这项技术的应用是一柄双刃剑，我们要尽量避免其危害到子孙后代的利益。热泵设备技术已经比较成熟，对于地源热泵系统的工程施工国家标也有相关的规范，但由于不同地区的地质情况各不相同，施工工艺水平也存在很大差异，需要针对本地区的具体特点对应用该项技术的实际施工方面进行深入的研究，并制定相应施工细则。地区在这方面的研究仍非常薄弱，亟需建立相应的技术应用细则，引导该技术的在的正确应用。 2.解决措施 2.1 严格按规范进行水源井施 设计、施工人员应严格按照供水水文地质勘察规范 GB50027 、 供水管井技术规范 GB50296 、 地源热泵系统工程技术规范 GB50366进行设计施工。全面提高暖
6、通技术、地质技术和钻井技术人员的专业素养，使其配合密切。建议成井单位配合暖通设计师完成热源井设计，由水利管理部门监督成水源井的施工。2.2 做好水文地质勘探，合理设计 遵循自然规律，做到合理利用、开发地下水资源。重视地下水资源丰富的现状，加大水文地质的勘查、评价与研究力度，根据当地水文地质条件，合理规划地下水的开采布局，确定与之适宜的回灌和回扬方法。在设计地下水源热泵系统之前，需经水文地质勘探确定以下数据：1）确定单井抽水量。由地勘部门通过地质勘探确定单井抽水量，根据使用温差计算出最大用水量，进而确定抽水井数； 2）单井回灌量及抽灌比。由地勘部门通过地质勘探确定单井回灌量，根据用水量和抽灌比即
7、可确定回灌井数； 3）水温，由于水温不同，同样的机组提供的冷量和热量也不同，可作为机房设计依据； 4）动水位深度，地下水源热泵系统的经济性与地下水的动水位深度有很大的关系。根据这个深度以及室外管网的水力计算，可确定潜水泵扬程（水泵扬程=井内动水水位到机房地面高度+管道阻力+设备阻力） ，如地下水位较低，不仅成井的费用增加，水泵运行能耗也将大大降低系统的效率，使得节能效果大打折扣； 5）井水水质，确定是否直接利用地下水，为机房设计提供依据。2.3 加强相关部门管理、研究力度 由于地下水源热泵系统存在回灌困难的客观事实，可能会对下水资源造成破坏，这应引起相关主管部门的足够重视，加强对地下水源热泵系
8、统的抽灌监察，并形成有效的管理机制。建议地区的高校、设计院和地勘部门联合起来，对本地已建地源热泵系统进行跟踪研究，尽快制定地区的地下水源热泵设计、施工和运行实施细则，引导这项技术朝着可持续方向发展。 3.地下水地源热泵系统设计 地下水地源热泵系统设计首要问题是确定合适的水源热泵机组运行温差和地下水循环水量。最佳的地下水温差和地下水量应使地下水地源热泵系统达到较高的能效比（EER）和性能系数（COP） 。加大地下水使用温差，可以减小地下水使用量，减小井泵功率和环路功率，但在一定条件下会增大水源热泵机组的使用功率，反之则相反。因此，一定要根据实际工程的使用情况，在两者之间进行分析和比较，得出最优结
9、合点。 4.规划、管理和评价 按照“在保护中开发，在开发中保护”的原则，各地应根据实际情况制订地下水开发利用保护规划和地源热泵系统发展规划，按照规划合理开发利用地下水资源，做到资源开发和地下水保护并举。严格实行取水许可制度，按照程序申报并经审核批准。同时，应进一步开展地下水资源开发利用对环境影响评估工作，防止因无序开采地下水而造成地面沉降、水质污染和热污染等环境地质问题。 5.科学论证和适度发展 热源井的勘察、设计、施工和监理须由具有相关资质的单位承担，并严格按照国家和地方的相关法规按程序进行论证和审批。严格按照国家、地方的相关法律法规和地源热泵管理办法对地源热泵项目实施申报审批制度，依法办事
10、、按章管理。同时加强对地源热泵系统勘察、设计、施工、监理、验收等各环节的审查和规范管理工作。在技术支撑方面，目前现行的国家规范、标准还有待深化和完善，还远不能适应地源热泵技术发展和应用的需要，应加大相关技术研究的力度，并在总结实践经验和研究成果的基础上，进一步编制和完善适应各地地源热泵技术推广应用的技术规范和标准。根据不同的水文地质条件和项目的具体特点和使用条件进行具体分析，经技术经济综合比较优选出适合工程需要的较佳方案，避免盲目性，避免对资源的非合理性利用，切实把握地源热泵技术在推广中的适用性和可行性。 6.结束语 本文针对地下水源热泵在实际工程的应用中存在的问题，如受水文地质条件的制约，监督管理匮乏，井的老化和回灌困难等，提出了相应的解决措施。针对各地区的不同地质情况，做好水文地质勘探，合理开发利用地下水资源；控制成井质量，因地制宜地采取适宜的回灌和回扬方法，保证抽灌比，减少因回灌问题造成的地下水位下降、地质沉降等地质破坏；加强管理部门的监督力度，从工程设计到成井施工再到对地下水的抽灌全过程进行监督检查，使地源热泵系统应用更规范、更可靠。相信在各相关部门齐心协力，坚持可持续发展战略，正确引导技术的工程应用，地下水源热泵这一技术将会朝着节能环保、可持续、与环境和谐的方向发展！ 参考文献： 吴秋伟；兰州地区地下水源热泵技术应用存在的主要问题及对策研究M；重庆；重庆大学，2003
