关于地源热泵系统取用地下水管理的研究

2012-08-15逯文兵

中国水利 2012年15期

逯文兵

（河南省安阳市幸福渠管理处，455000，安阳）

地源热泵系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源技术，由于浅层地能具有清洁、廉价、丰富且可再生的特点，对改善我国现有能源结构、实现国家节能减排战略目标具有现实意义。近年，地源热泵系统在全国得以迅速地形成规模。但是，地源热泵系统在取用地下水作为水源的热泵系统的应用中对地下水造成了不同程度的破坏和污染。因此，必须加强地源热泵系统使用地下水的管理，确保地下水的战略作用。

一、地源热泵系统利用地下水的开发现状

以岩土体、地下水、地表水或污水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统称为地源热泵系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统和污水源热泵系统。其中，地下水地源热泵系统是以地下水为唯一水源的地源热泵系统，由于地下水地源热泵系统的投资远低于地埋管等其他系统，地下水地源热泵系统已成为目前应用最广泛的一种形式。

1.国外地源热泵的发展现状

美国和一些欧洲国家从很早就开始了对地源热泵系统的研发和应用。1946年美国第一台地源热泵系统在俄勒冈州的波兰特市中心区安装成功，至1985年，美国共安装地源热泵约1.4万台，再至2005年，达到100万台左右。其他如加拿大和丹麦、奥地利等欧洲国家也在大面积推广应用地源热泵系统。据统计，2000年使用地源热泵的国家有26个，2005年有33个，2010年有43个，地源热泵的使用数量以北美和欧洲国家居多。

2.我国地源热泵的发展现状

1997年，美国能源部（DOE）和中国科技部签署了《中美能效与可再生能源合作议定书》，其主要内容之一是“地源热泵”项目。此后，我国进入了地源热泵系统的大发展时期，到2006年达到发展高峰，再到2011年，我国地源热泵使用数量已位居世界第二位。国家支持地源热泵系统开发利用的政策、制度和相关技术规范也是这个时期推出的。2006年1月1日，《中华人民共和国可再生能源法》正式实施，地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一被明确提出。同时，国家对地源热泵系统开发陆续出台了许多鼓励性的政策措施。经过近5年的快速发展，据统计，截至 2011年 3月，我国应用浅层地温能供暖制冷的建筑项目已达2236个，其中80%的项目集中在北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等地区。地源热泵供暖总面积达1.4亿m2，仅辽宁沈阳就形成了近6 000万m2的规模，北京形成了4 000万m2的规模，初步估计年取水量可达近60亿t。

3.我国地源热泵的发展趋势

从国家关于鼓励可再生能源推广应用政策及各省关于 “十二五”期间的可再生能源建筑应用规划来看，在今后一段时期内，我国将出现地源热泵系统建设的高峰期，对地下水的需求也会迅速增加。财政部、住房城乡建设部《关于进一步推进可再生能源建筑应用的通知》（财建〔2011〕61号）中，明确到2015年年底，新增可再生能源建筑应用面积达25亿m2以上，形成常规能源替代能力3 000万t标准煤。从各地“十二五”可再生能源建筑应用规划来看，地下水地源热泵系统还将在一段时期内继续占有很高的比例。目前，31个省（自治区、直辖市）已经有超过3 400个地源热泵项目上马，其中80%集中在京津冀鲁辽豫等北方地区。在国家可再生能源示范项目和示范城市取得成绩后，未来还将推广小城镇可再生能源项目，而这势必引领地源热泵建设进入新一轮高潮。

二、地源热泵系统建设管理的发展现状及存在问题

1.地源热泵技术规范的发展现状

为规范地源热泵系统的设计、施工及验收，相关政府部门已逐步展开了对地源热泵系统的管理工作。国土资源部出台了《浅层地热能勘查评价规范》（DZ/T 0225—2009），对地源热泵项目的勘查评价作出了规定；建设部出台了《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366—2005），从技术层面上规范了地源热泵系统的开发建设等。

2.地源热泵管理制度的发展现状

各地（包括省级、地市级等）纷纷就加强地源热泵管理出台了相关的规定，有些规定分别基于不同侧重点，例如：在规范项目的水资源费征收管理方面，江苏省由水利、物价和建设部门联合出台了《江苏省地源热泵系统取水许可和水资源费征收管理办法》；在规范管理主体方面，辽宁省沈阳市出台了《沈阳市地源热泵建设应用管理办法》，主要明确成立临时机构作为管理主体；在规范项目建设管理方面，山东省潍坊市住房和城乡建设局制定了《潍坊市地源热泵系统建设应用管理办法》等。

在取水管理和规范管理主体方面做得较好的河南省安阳市，市政府出台了《安阳市城市规划区地温空调、地热井取用水管理暂行办法》，并在全国率先统一了从事地下水地温地热资源管理的机构，将其设在市水行政主管部门，统一负责全市地源热泵系统建设项目的水资源论证、项目审批以及建设、验收、管理、监测和后评价工作，制定全市建设地源热泵系统取用地下水的规划，确定各区域内地源热泵的建设规模。通过实现地源热泵取用地下水资源的统一管理，规范了全市地源热泵取用地下水的市场，保证了地下水资源的合理使用和安全。

3.存在问题

在我国，地源热泵建设经历了从起步到快速发展的十几年时间，但由于各地在发展地源热泵方面的态度不同，发展的规模差别较大。在管理方面，各地制定了不同的管理制度，从事地源热泵管理的部门也各不相同。随着国家对地源热泵建设支持政策的出台，各地发展地源热泵的热情越来越高，但管理手段和管理制度却没有及时跟上。例如，没有科学的地下水地源热泵建设规划做指导，许多项目无法进行地下水资源状况的充分评估，导致项目之间相互干扰，效率明显降低，既造成了投资浪费，也给地下水的安全带来隐患。

在技术规范方面，虽然住房城乡建设部、国土资源部等部委出台了一些关于地源热泵勘察、建设及验收等方面的技术规范，仍远不能满足规范地源热泵系统建设的要求，有关建设管理、运行监测等方面还没有相应的技术规范，支持地源热泵取用地下水建设管理的需求。

在建设市场方面，地源热泵系统的建设市场比较混乱，资质管理不到位。施工主体主要还是一些打井队伍，但打井队伍的资质管理制度不健全，从事设计、监理和监测等的企业均无明确资质规定，企业管理水平参差不齐，建设施工过程没有相应的评定验收规范，项目资料档案管理混乱，对取用地下水所用主要材料没有统一的规范要求，各项目也因成本问题各不相同，给地下水的监督管理和安全带来隐患。

在运行监测方面，虽经过了十几年的运行观测，但目前的监测数据还不足以反映出可能出现的问题。如水质问题，地下水水质变化是一个历时较长的渐变过程，而具体项目的运行仅几年或十几年的时间，已有数据还不能反映出项目运行对水质变化的影响程度。但地下水地源热泵系统的运行给地下水温度场带来的变化是显而易见的，从而有可能改变土壤对当地温度环境的调节作用，甚至影响到气温的变化过程。

三、对策研究和建议

1.制定政策制度

建议尽快出台关于地源热泵取用地下水管理的相关制度，明确管理主体，制定管理程序，明确管理范围和职责，确保地下水资源的安全使用，保证地源热泵建设的健康发展。

2.强化管理队伍

与以往的地下水管理工作不同，地源热泵取用地下水的管理工作有其特殊性，加上地源热泵技术在我国发展时间短，从事相关管理工作的人员少，管理经验还比较欠缺，专业知识和管理知识不足以应对出现的新情况、新问题。因此，增加从事地源热泵取用地下水管理的人员数量以及提高管理人员的素质，是促进地源热泵良性发展的前提条件。

3.加强规划指导

加强对地源热泵系统建设取用地下水的资源评估和规划编制工作，既可以指导地源热泵系统合理地开发利用地下水资源，保证项目建设布局的科学性、合理性，又能够确保以规划约束项目审批的随意性，以及减小项目建设、运行对地下水造成的安全隐患。

4.加强监督监测

为保证地源热泵取用地下水的安全，应继续加强监测工作，对与之相关的地下水温度场变化对水质的影响、对气候变化的影响等加以研究。不断完善地源热泵取用地下水的监督和监测技术研究，强化监督和监测手段，为全面管理地源热泵使用地下水提供数据支撑。

5.完善技术规范

要制订完善地源热泵系统勘察、设计、建设施工、运行管理及监测的技术规范，保证项目在建设和运行过程中取用地下水的安全。如尽快制定关于地源热泵系统取用地下水的水资源论证要点，规范地源热泵系统取用地下水的水资源论证工作；制定地源热泵取用地下水工程建设及管理的相关技术规范等，指导工程的建设管理；制定取水工程的观测技术规范和报废处理技术规范，消除废弃取水工程对地下水的威胁等。