目前地源热泵工程设计、建设中若干问题的分析

  近10 年我国地源热泵系统工程设计与建设的成绩是惊世的, 但存在的问题也是令世人担忧的,为解决这些问题, 笔者从以下3 个方面进行闸述。

 

  科学认识与科学宣传

 

  地源热泵系统运行的基本原理有2 大特点:①地下30 ～ 300 m 深岩土层和含水层的稳定、适中的温度, 既是确保地源热泵系统高效、稳定运行的外部“环境” , 又是有效储存与释放地源热泵系统冷凝热的“蓄热层” ;②为确保地源热泵系统长期高效、稳定、可靠运行, 必须使该系统夏季向地下累计释放的冷凝热等于或接近冬季从地下累计吸取的热量, 地源热泵系统冬季供暖所利用的“ 热量” , 就是其夏季向地下排放的“冷凝热” , 所以本质上是一种“废热利用” 。

 

  但是, 近几年, 除了一些商家利用一些独创的莫名其妙的“新名词” , 如“土-气热泵系统” 、“ 中央液态冷(热)源环境系统” 进行商业炒作之外, 在杂志报刊上, 甚至在专业学术会议上, 将地源热泵系统, 脱离时间与空间的尺度, 说成是间接地利用太阳能、地热能, 将其归结为一种“可再生能源” 的利用, 得出其是一种“取之不尽, 用之不竭”的“绿色能源”的结论, 从而形成了所谓“浅层地热能” 的资源观点与评价方法。笔者认为, 这种认识与宣传均违反了地源热泵系统运行的科学原理与客观自然规律, 只能成为某些地源热泵系统工程申请与获取“可再生能源发展专项资金” 补助的一种“ 借口” 。这种认识与宣传目前已经成为导致某些地方政府在只有冬季供热需求的住宅小区大面积、大规模建设地源热泵系统的“理论依据” , 是十分有害的。

 

  科学规划与科学建设

 

  地源热泵系统的优缺点和适用条件, 充分说明了地源热泵系统并不是十全十美、处处适用的一种供冷供暖系统。因为这种系统的设计、建设及运行, 不但关系到工程所在城市的节能减排效益, 而且涉及到城市和地区的地下水文地质条件的合理利用及地下水资源的保护问题。所以地源热泵系统工程的建设与发展,首先应该在地方政府的统一领导下, 做好城市级或地区级的科学规划, 必须考虑地下水文地质条件的适用程度与投资效益, 地下环境的长期承受能力, 浅层水资源的保护。没有统一的科学规划,单凭各个单项工程的建设积极性, 项目之间的无序建设与竞争, 忽略地下岩土层与含水层之间温度场、流场之间的关联性, 必然会使一些地源热泵系统项目相互影响, 供冷供暖效率逐年下降, 浅层地下水资源逐年变质、变坏, 最终遭到破坏。

 

  有了统一的科学规划后, 还需要有强有力、严明的政府机构来领导、组织科学建设, 哪些地方该建、可建, 哪些地方不该建, 该建与可建的地方又允许建多少, 允许采用哪种地源热系统都应该有明确规定。对于钻井埋管涉及到水文地质保护的细则也应该制定明确的规范与规程。对于采用地源热泵系统工程项目的业主, 对其科学运行与保护地下环境必须制定强制性的监测与监管条例。

 

  科学运行与严格管理

 

  当前, 许多地源热泵系统工程, 一般认为在建成后第一年能顺利实现供冷、供暖就是“万事大吉”了, 以后按一般常规空调冷(热)源机房运行就可以了。但是, 现已发现一些地源热泵系统, 虽然省去了冷水机组与锅炉, 但其全年运行电费却比一般常规空调冷(热)源机房省不了多少;有一些地源热泵系统的地下出水温度在逐年降低, 有一些却在逐年上升;有一些工程地下水抽水量明显下降, 有一些无法回灌。因此, 从保护地下环境与维护业主、用户利益出发, 对于已建成的地源热泵系统工程项目必须对其科学运行与严格管理作出明确规定。

 

  所谓科学运行, 包含以下几层含义与内容:①要定时监测与记录该系统地上部分与地下部分的各项关键参数;②要严禁有损于破坏地下水平衡与热平衡的行为, 如:地下水水源热泵系统不执行100 %的回灌, 夏季累计向地下排放的冷凝热与冬季从地下累计吸取的热量有显著偏差;③对于向地下排热与从地下吸热的先后次序, 辅助热源与排热冷却装置的利用时间, 一定要科学调配;④对于抽水井群与回灌井群的实际运行数量、井位及是否须冬、夏对换, 一定要根据实际冷、热负荷的需求和地下流场与温度场的变化进行科学调度;⑤当发现地下的水质、水量、水温、地温发生明显突变时, 必须及时研究, 查明原因, 采取相应的工程补救措施。经验表明, 要做到科学运行, 必须建立一套严格的管理制度。但这是目前大多数地源热泵系统运行管理最为欠缺的方面。