3 地源熱泵設(shè)計(jì)中應(yīng)重視的幾個(gè)問(wèn)題

　　3.1水源和取水許可

　　使用水源熱泵的前提是必須有可供采取的充足的地下水源，漢口情況較好，地下水呈面狀分布，徑流緩慢，補(bǔ)給充足;武昌、漢陽(yáng)就要根據(jù)具體情況掌握，地下水分布圖可找權(quán)威的水文技術(shù)行政部門(mén)了解咨詢。

　　有了水源以后，必須向水行政主管部門(mén)(水務(wù)局水資源管理處)申報(bào)，申報(bào)時(shí)必須有權(quán)威部門(mén)的地下水開(kāi)采和回灌設(shè)計(jì)報(bào)告，得到批復(fù)后還必須繳交水資源使用費(fèi)(生活用0.02元/米3，工業(yè)用0.03元/米3)。申報(bào)時(shí)還必須附上第三方確認(rèn)，特別是取水井鄰近城市重大基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)工程時(shí)。

　　3.2取水和回灌

　　從上面香榭里花園的水文地質(zhì)分析和計(jì)算結(jié)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(fù)責(zé)任的行為，都會(huì)造成這項(xiàng)利國(guó)利民的好事以人人談之色變的惡名而夭折。并且這種不負(fù)責(zé)任的行為造成的損失是無(wú)法挽回的，天津唐沽地下水過(guò)量開(kāi)采，導(dǎo)致海水滲透進(jìn)去，對(duì)生態(tài)造成嚴(yán)重破壞;西安由于地下水過(guò)量開(kāi)采，導(dǎo)致大雁塔傾斜近1M，并且形成十三條縱、橫向裂縫，長(zhǎng)達(dá)50公里，鐘樓下陷135mm。華北地區(qū)形成4萬(wàn)平方公里的華北大漏斗。

　　武漢地區(qū)的地下水開(kāi)采和回灌都是極為有利的，46米左右，不回灌沒(méi)有理由。

　　3.3水源熱泵機(jī)組能效比問(wèn)題

　　現(xiàn)在有很多廠家出于商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的需要，極力夸大水源熱泵節(jié)能、省錢(qián)效果，盲目提高所謂機(jī)組的能效比(有的機(jī)組COP值達(dá)到5.3甚至到6)，實(shí)際上熱泵機(jī)組活塞機(jī)COP在3.8~4.2左右，螺桿機(jī)在4.0~4.6左右，水源熱泵機(jī)z*多在此基礎(chǔ)上提高10%，充其量到5。而且單純宣揚(yáng)機(jī)組的COP值有多高也沒(méi)有任何的實(shí)際意義，應(yīng)該是談?wù)麄€(gè)水源熱泵系統(tǒng)的能效比，美國(guó)制冷學(xué)會(huì)(ARI)評(píng)定“地下水源熱泵”采用的就是水源熱泵系統(tǒng)的能效比，制冷工況時(shí)，地下水源熱泵系統(tǒng)的能效比(EER)=冷負(fù)荷/井泵功率+環(huán)路功率+水源熱泵功率;制熱工況時(shí)，地下水源熱泵系統(tǒng)的性能系數(shù)(COP)=熱負(fù)荷/井泵功率+環(huán)路功率+水源熱泵功率。在設(shè)計(jì)水源熱泵系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量加大地下水的利用溫差，減少地下水的使用量，在較小的地下水用量和z*佳的水源熱泵機(jī)組工況的優(yōu)化組合下才能達(dá)到z*高的水源熱泵系統(tǒng)的使用能效比。

　　3.4地表水水源熱泵機(jī)組的換熱問(wèn)題

　　熱泵與地表水的換熱可采用開(kāi)式循環(huán)或閉路循環(huán)兩種不同的形式。開(kāi)式循環(huán)是用水泵抽取地表水在熱泵的換熱器中換熱后再排入水體。但在水質(zhì)較差時(shí)換熱器中易產(chǎn)生污垢，降低換熱效果，嚴(yán)重時(shí)甚至影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因而地表水熱泵系統(tǒng)一般采用閉路循環(huán)，即把多組塑料盤(pán)管沉入水體中，熱泵的循環(huán)液通過(guò)盤(pán)管與水體換熱，可以避免因水質(zhì)不良引起的污垢和腐蝕問(wèn)題。由于地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類似，當(dāng)環(huán)境溫度越低時(shí)熱泵的供熱量越小，而且熱泵的性能系數(shù)也會(huì)降低。一定的地表水體能夠承擔(dān)的冷熱負(fù)荷與其面積、深度和溫度等多種因數(shù)有關(guān)，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算。這種熱泵的換熱對(duì)水體中生態(tài)環(huán)境有無(wú)影響目前還未見(jiàn)到明確結(jié)論，必要時(shí)應(yīng)預(yù)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(jié)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，人工深水湖(水庫(kù))是可以提供給熱泵使用的較好的地表水體資源。

　　3.5地下耦合熱泵機(jī)組的換熱問(wèn)題

　　地下耦合熱泵系統(tǒng)換熱器為一個(gè)由地下埋管組成的地?zé)釗Q熱器 (geothermal heat exchanger, 或ground heat exchanger)。地?zé)釗Q熱器主要有水平埋管和豎直埋管兩種設(shè)置形式。水平埋管形式是在地面開(kāi)1~2米深的溝，每個(gè)溝中埋設(shè)2、4或6根塑料管。豎直埋管的形式是在地層中鉆直徑為0.1~0.15 m的鉆孔或利用管樁，在鉆孔或管樁中設(shè)置1組(2根)或2組(4根)U型管并用灌井材料填實(shí)。鉆孔的深度通常為40~200m。現(xiàn)場(chǎng)可用的地表面積是選擇地?zé)釗Q熱器形式的決定性因素，因此一般采用節(jié)省土地面積的豎直埋管地?zé)釗Q熱器。地?zé)釗Q熱器所需埋管的總長(zhǎng)度需要根據(jù)埋管的形式、地下巖土的熱物性、地下的溫度和冷熱負(fù)荷的情況作詳細(xì)的計(jì)算才能確定。設(shè)置地?zé)釗Q熱器的主要費(fèi)用是鉆孔的費(fèi)用，正確設(shè)計(jì)地?zé)釗Q熱器埋管的長(zhǎng)度對(duì)于保證系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)性十分重要。在有條件時(shí)可以結(jié)合建筑樁基形式利用樁孔進(jìn)行埋管設(shè)置，可省去大量的鉆孔費(fèi)用，施工也極為方便快捷。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國(guó)是一項(xiàng)新的技術(shù)，它是一項(xiàng)跨專業(yè)、跨學(xué)科的綜合能源利用技術(shù)，需要通過(guò)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的通力協(xié)作，做好勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試等各項(xiàng)工作才能使系統(tǒng)達(dá)到要求的節(jié)能、環(huán)保性能。近幾年在全國(guó)各地已經(jīng)有大量工程投入使用，應(yīng)該積極對(duì)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以其使地源熱泵這項(xiàng)利國(guó)利民的可再生能源利用技術(shù)得到健康有序的發(fā)展。

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