地源熱泵空調系統在我國還屬初級階段，需要因地制宜、統籌規劃、使用能量特點(diǎn)和水文地質(zhì)條件相結合，逐步合理的推進(jìn)地源熱泵空調技術(shù)，這樣才能有利于優(yōu)化能源結構，在環(huán)保的前提下，提高能源利用效率。以下就為您詳細分析地源熱泵的系統形式及其優(yōu)缺點(diǎn)。

　　

　　形式：

　　

　　1、水平式地源熱泵

　　

　　通過(guò)水平埋置于地表面2～4以下的閉合換熱系統，它與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統適合于制冷供暖面積較小的建筑物，如別墅和小型單體樓。該系統初投資和施工難度相對較小，但占地面積較大。

　　

　　2、垂直式地源熱泵

　　

　　通過(guò)垂直鉆孔將閉合換熱系統埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統適合于制冷供暖面積較大的建筑物，周?chē)幸欢ǖ目盏?，如別墅和寫(xiě)字樓等。該系統初投資較高，施工難度相對較大，但占地面積較小。

　　

　　3、地表水式地源熱泵

　　

　　地源熱泵機組通過(guò)布置在水底的閉合換熱系統與江河、湖泊、海水等進(jìn)行冷熱交換。此種系統適合于中小制冷供暖面積，臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩定的溫度和顯著(zhù)的散熱性，不需鉆井挖溝，初投資z*小。但需要建筑物周?chē)休^深、較大的河流或水域。

　　

　　4、地下水式地源熱泵

　　

　　地源熱泵機組通過(guò)機組內閉式循環(huán)系統經(jīng)過(guò)換熱器與由水泵抽取的深層地下水進(jìn)行冷熱交換。地下水排回或通過(guò)加壓式泵注入地下水層中。此系統適合建筑面積大，周?chē)盏孛娣e有限的大型單體建筑和小型建筑群落。

　　

　　近幾年來(lái)，地能開(kāi)發(fā)取得突破性進(jìn)展。地球表面水源和土壤是一個(gè)巨大的集熱器，收集來(lái)自太陽(yáng)48％的能量，比人類(lèi)每年利用能量的500倍還多。按換熱載體分區，地源熱泵空調主要有四種形式：一是地埋管地源熱泵；二是地下水地源熱泵；三是地表水地源熱泵(包括海水源，江湖河溪水或地表潛水)；四是混合式地源熱泵。

　　

　　地表向下30～130米左右，一年四季的溫度是相對恒定的，一般在15～20℃左右。地源熱泵正是利用地能這一特性，通過(guò)消耗少量的電能，實(shí)現由低溫位向高溫位或由高溫位向低溫位的轉換，從而充分地利用地能。在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方，在夏天可以將室內的余熱轉移到低位熱源中，達到降溫或制冷的目的。

　　

　　優(yōu)缺點(diǎn)：

　　

　　一、地源熱泵空調的優(yōu)點(diǎn)

　　

　　從理論和能耗的角度上分析，地源熱泵空調技術(shù)利用儲存于地表淺層或地下的取之不盡的能源，成為可再生能源的一種形式。地源熱泵空調之所以節能，是因為其將土壤、地表水或地下水作為能源，在同等工況下，只需消耗約50％的能源，就可提供同等能量，比溴化鋰技術(shù)節能z*高可達65％；比蒸汽壓縮式節能z*高達40％；供熱工程相當于燃煤鍋爐的2／3。在系統運行時(shí)，由于不使用氟利昂、天然氣、汽油等冷媒和燃料，可以大大減少對臭氧層的破壞作用，減少CO，的排放。

　　

　　二、地源熱泵空調使用可能帶來(lái)的問(wèn)題

　　

　　地源熱泵空調系統主要包括兩大部分：一是建筑物內的水環(huán)路空調系統；二是地源熱泵空調系統的地下部分，即地下耦合熱泵系統的地下熱交換器、地表水熱泵系統的地表水熱交換器、地下水熱泵系統的水井系統。

　　

　　(1)地表水熱泵系統：地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類(lèi)似，在利用深層河水、湖水、海水進(jìn)行吸熱與放熱的地表水水源熱泵系統時(shí)，s*先必須強調的是水體要有一定深度，沒(méi)有5m深度的河流、湖泊、海域就不必考慮，一般來(lái)說(shuō)，只有10m以下深度才有利用價(jià)值。對于屬于地源熱泵的水源熱泵機組，如果是流動(dòng)的江、河、溪水，水溫合適的情況下，才可以使用。

　　

　　例如，武漢東湖等淺水性湖泊夏季水溫高于濕球溫度，無(wú)利用價(jià)值，冬季水溫略高于氣溫，可用作熱源水；寧波奉化江水7m深31．2℃，珠江底層31．8℃，江水熱污染很厲害，利用價(jià)值不大?？衫瞄L(cháng)江水作為地表水熱泵系統的熱源，但冬季江水水位很低，從取水的經(jīng)濟性及防洪角度考慮，實(shí)際利用還是極難的。

　　

　　一定的地表水體能夠承擔的冷熱負荷與其面積、深度和溫度等多種因數有關(guān)，需要根據具體情況進(jìn)行計算。這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境有無(wú)影響應預先加以考慮。深水湖在夏季會(huì )產(chǎn)生溫度的分層，湖底保持較低的溫度；冬季湖面結冰后會(huì )限制湖水溫度的下降。從目前的實(shí)際工程情況來(lái)看，自然形成的淺水性湖泊受外界氣候或熱污染影響較大，因為是不流動(dòng)的湖水，那就要看向湖水中排放的熱量能不能經(jīng)過(guò)湖水的自穩定性恢復，如果不能恢復，就不能使用，否則改變湖水溫度，危及湖中生物；即使海邊的建筑可以考慮海水源熱泵，但一定要注意對洋流的影響，注意是否影響海洋生物的生存。

　　

　　工程所在地與設置地下水換熱器現場(chǎng)的距離超過(guò)500m的工程，必須認真進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟比較分析。如果忽略其應用條件是否具備，在推廣地表水水源熱泵系統的同時(shí)，z*后可能導致河水、湖水、海水的水泵輸配能耗抵消在水源熱泵上所獲得的節能效益。

　　

　　為經(jīng)濟可行地利用江、河、海水冷熱源，只能對江、河、海水作粗效預處理，以解決大量泥沙和懸浮物對流通面的阻塞問(wèn)題，但水中依然含有小粒徑的固體物，將影響換熱器的流動(dòng)換熱特性，這樣也增加了運行、保修的費用。

　　

　　(2)地下水地源熱泵(地表潛水)和地下水地源熱泵這兩種方式，是將含有地溫的水從井中抽取出來(lái)，取出熱后，再回灌到其它井中；或不抽取地下水，只采用地埋管的形式。國內很多大專(zhuān)院校進(jìn)行了相關(guān)的埋地管的試驗研究和小型的工程應用，并建立了地埋管的傳熱模型。各地的地質(zhì)條件不同，土壤的溫度和熱物性參數都不一樣，因此，地下水熱泵的應用還有待進(jìn)一步的實(shí)驗驗證和實(shí)驗數據的積累。此外，這一淺層地能的采集技術(shù)涉及到開(kāi)采利用地下水或地表水，有三個(gè)缺點(diǎn)：

　　

　　1)在抽水并回灌于其它井的同時(shí)，會(huì )造成井中砂的移動(dòng)，當大量的井砂移出后，往往會(huì )造成抽水井的塌陷，同時(shí)也造成了回水井的堵塞，縮短了井的壽命；

　　

　　2)在多數地質(zhì)條件下，很多工程實(shí)際上并未達到100％回灌?；毓嗑c生產(chǎn)井的數量配置和是否需要冬夏對調輪換，單井回灌是否合理有效，是否會(huì )破壞地下含水層等。井水的回灌往往不暢，易造成地下水資源的浪費，雖然抽水后有回灌井將抽出的水回灌，但這并不是一個(gè)完全可逆的過(guò)程，回灌后土壤中的水質(zhì)和水量并不能與抽水前完全一致，大量地下水的抽取和回灌必然造成地下水位的不平衡，影響當地的地質(zhì)構造，有可能危害地上的建筑物。

　　

　　3)地源熱泵機組要求全年冷負荷和熱負荷要基本均衡，這樣才不至于發(fā)生地下熱環(huán)境惡化，機組能效比降低甚至無(wú)法正常使用。在30～300m深的地下，只要其全年的總取熱量與總排熱量相等，就能持久地維持恒溫帶的狀態(tài)；如果把恒溫帶地層看作為“取之不盡，可不斷再生的低溫地熱資源”，可由深層的地熱資源或地表太陽(yáng)能來(lái)補充，那就會(huì )犯原理性錯誤。

　　

　　實(shí)際上地下土壤、卵石與巖石的傳熱，地下含水層的熱遷移都是十分緩慢的，如果我們不遵守年熱平衡原則，倘若真的每年夏季累計向地下排放的熱量大于冬季累計吸取的熱量，即使該地區地下恒溫帶每年只升高0．5℃，10年后該地源熱泵系統就不能有效正常工作了。且口使使用地埋管地源熱泵，屬于閉式系統，但垂直埋管系統占地面積小，水系統耗電少，但鉆井費用高；水平埋管安裝費用低，但占地面積大，水系統耗電大。雖然沒(méi)有抽取地表水、地下水，但它改變了地內溫度，影響地質(zhì)，甚至植物的生長(cháng)。

　　

　　目前在我國，技術(shù)上相對成熟、利用可行性較大、實(shí)施的工程項目較多的是地下水熱泵系統。為迎合地源熱泵空調這門(mén)新技術(shù)，片面追求其節能效果，目前國內生產(chǎn)水源熱泵機組的廠(chǎng)家也已達到二、三十家。因為國內還沒(méi)有頒布水源熱泵機組的生產(chǎn)技術(shù)標準，國內廠(chǎng)家生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量差別較大，有些廠(chǎng)家的產(chǎn)品，技術(shù)參數不完整、不準確0很多生產(chǎn)廠(chǎng)家沒(méi)有實(shí)測手段，采用水源熱泵機組所需要的很多數據不能提供，甚至不排除某些技術(shù)力量差的廠(chǎng)家根本就沒(méi)有弄清楚水源熱泵機組和常規冷水機組的技術(shù)差異，直接就拿常規冷水機組來(lái)作為水源熱泵機組推銷(xiāo)到市場(chǎng)使用。這樣，既沒(méi)發(fā)揮水源熱泵機組的節能優(yōu)勢，又破壞了環(huán)境。

　　

　　(3)有的地源熱泵空調工程在完工使用的初期進(jìn)行地質(zhì)勘測，得出結論表明地源熱泵空調對地質(zhì)沒(méi)影響，但這樣的結論下得似乎過(guò)早。不設監測井，不對地下水的生產(chǎn)量、回灌量、水溫、水質(zhì)、含水層厚度變化進(jìn)行定期、持久的監測。打井公司只要能抽出設計所規定的水溫、水量的地下水后就算完成任務(wù)。對于地下水熱泵系統，能提供完整水文地質(zhì)資料的極少，絕大部分工程投入運行后，根本沒(méi)有對地下水的基本參數進(jìn)行定期監測，更談不上提供地下水遷移數據。

　　

　　水文地質(zhì)分析和計算結果可以看出，只取水不進(jìn)行有效回灌或回灌不慎造成地下水污染的都是極不負責任的行為，并且這種不負責任的行為造成的損失是無(wú)法挽回的，例如，天津唐沽地下水過(guò)量開(kāi)采，導致海水滲透進(jìn)去，對生態(tài)造成嚴重破壞；華北地區形成4萬(wàn)平方公里的華北大漏斗；西安由于地下水過(guò)量開(kāi)采，導致大雁塔傾斜近1m，并且形成十三條縱、橫向裂縫，長(cháng)達50公里，鐘樓下陷135rot／1。

　　

　　我們不能忽視或有意淡化、掩蓋地源熱泵系統對城市地下水資源造成污染的可能，對周?chē)ㄖc整個(gè)城市地層結構起破壞作用的可能，以及工程有可能失敗的風(fēng)險性。在行政管理上，打井抽取地下水，地礦、國土資源、城市環(huán)保、自來(lái)水公司等部門(mén)似乎都有權管轄，全國至今都沒(méi)有一個(gè)統一的管理條例與組織來(lái)管理地下水的使用。少量的地源熱泵空調在不長(cháng)的運行時(shí)期內，可能對地質(zhì)影響不大，但如大量的地源熱泵空調長(cháng)期的使用，則后果不難想象，也許人類(lèi)在竭力減少對地球表面上的破壞的同時(shí)，已通過(guò)地源熱泵空調對地下進(jìn)行破壞，而這種破壞一旦造成，可能更難修復。

　　

　　(4)從經(jīng)濟和技術(shù)的角度看，建設地源熱泵系統，其地下部分無(wú)論是埋管、打井，還是設置湖泊、河流、海洋的水下?lián)Q熱器或取水裝置，由于牽扯到為蓄能井選址必須進(jìn)行土質(zhì)和地下水勘探等一些專(zhuān)業(yè)性很強的作業(yè)，需要有一定的水文地質(zhì)與海洋專(zhuān)業(yè)知識，這對于空調專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，并不擅長(cháng)；其地上部分，無(wú)論是建筑物的全年冷、熱負荷計算與全年分布規律，還是室內外的水系統設計，也絕非是水文地質(zhì)、地礦勘探、海洋海港技術(shù)人員的專(zhuān)長(cháng)。

　　

　　為了使地源熱泵系統健康發(fā)展，加強空調行業(yè)和水文地質(zhì)、地礦勘探、海洋海港行業(yè)之間的溝通和合作極為重要。另一方面，為蓄能井選址進(jìn)行的土質(zhì)和地下水勘探等一些專(zhuān)業(yè)性很強的作業(yè)和大量的地下施工等，使投資規模加大，這就導致系統的造價(jià)和安裝費用高，成本回收周期長(cháng)，也成為地源熱泵空調技術(shù)應用上的z*大的障礙。

　　

　　結語(yǔ)：

        類(lèi)似“地源水經(jīng)過(guò)熱泵機組后，只是交換熱量，水質(zhì)幾乎沒(méi)有發(fā)生變化，經(jīng)回灌至地層或重新排入地表水體后，不會(huì )造成對原有水源的污染”之類(lèi)的說(shuō)法應謹慎。如在廣東，廣州、深圳等地的氣候條件是夏季供冷時(shí)間很長(cháng)，且冷負荷比較大，而冬季供熱需求量很少，冷負荷遠大于熱負荷，冷熱負荷很不均衡，如果沒(méi)有足夠的供熱需要，來(lái)抵消夏季的冷負荷，達到冷熱平衡，是不主張使用地源熱泵機組做冷熱源的。