地源热泵关键技术研究综述

庞鹏程

（山东亚特尔集团股份有限公司，山东 济南 250011）

社会的发展，人类文明的进步，我们生存的空间越来越小，环境越来越差，污染越来越重，必须加快对可再生资源的利用才能逐步改善这些问题。在我国“提倡节约能源”已成为一项基本国策，坚持“节约和开发并举”也一直是我国节能工作的指导方针。我国是世界上人口最多的国家，空调系统的能耗又占了建筑物能耗的65%，要降低空调系统的能耗，最经济而有效的办法就是应用地源热泵技术，这一技术系统是一种利用浅层地热能资源，进行采暖和制冷的新型、节能、高效、环保的技术，是一种可再生清洁能源的利用技术，符合国家节能减排的政策方针，是空调系统向节能减排方向发展的必然趋势。

1 概述

1.1 地源热泵空调系统的组成

地源热泵空调系统是由：热泵系统、地源热交换系统、末端空调系统三部分组成。其中热泵系统由：压缩机、冷凝器、四通阀、蒸发器和节流阀组成，这部分主要是通过制冷剂的循环来实现冬季供热和夏季制冷。地源热交换系统是由热交换器、管路两部分组成，这部分是地源热泵技术的关键部分。末端空调系统主要可采用两种系统，即风机盘管系统和低温地板采暖系统。

1.2 地源热泵系统的分类

根据热交换器的形式，地源热泵系统可分为三种：土壤热交换器地源热泵、地下水地源热泵以及地表水地源热泵。其中地源热泵系统根据其不同的构成形式又分为：地耦合式热泵、土壤热源热泵、闭环热泵、地热热泵、太阳能热泵、地源热泵等。

1.3 地源热泵的特点

地源热泵是利用地下能源的热泵系统，这是它与其它热泵技术的主要区别。冬季热泵系统利用大地浅层中的低位热能对建筑供暖，夏季热泵系统又将建筑物内的热量转移到地下，从而达到对建筑物制冷的目的。

1.4 地源热泵系统的选择

地源热泵系统的应用形式很多，在选择具体系统方案时，必须注意以下几点：①要对现场水文地质情况进行准确、详实的调查；②要对现场土地面积、机房面积、建筑物冷热负荷、建筑高度及规模等因素，并结合当地政府规划的具体要求进行综合分析，以确定采取的措施。

2 对地源热泵技术关键技术的研究

2.1 地层物理特性

地层物理特性贯穿整个系统的始终，是关系地下换热器工作性能和系统效率的重要因素。表现为：①地层的各种情况决定了钻孔孔身的结构；②地层的热物理特性及水文特点决定了钻孔深度；③施工完成后，要及时对地层的物理性质进行监测，定期维护，发现问题及时进行维护，最大限度的减少对系统本身和环境的负面影响。

2.2 地源热泵项目勘查与设计

项目勘查的目的是调查现场浅层地热能条件，进行浅层地热能开发利用与评价，为地源热泵工程的可行性研究和设计提供重要依据。项目设计是项目建设中的一个重要阶段，设计是否经济合理，对项目的实际应用效果、造价与控制具有重要意义。设计的不合理同，不仅造成巨大浪费，而且给项目改造和该地区地下空间的开发利用埋下隐患。因此，按规范要求实施项目的勘查与设计非常重要。

2.3 地源热泵项目施工与监理

我国是世界上少数严重缺水的国家之一，地源热泵系统的关键是地下施工部分，特别是垂直地埋管系统，如果施工时回填不当，则会导致地下水资源受到污染。为保护宝贵的地下水资源和地质环境，在地下部分施工中，特别是垂直地埋管系统和地下水源系统中，要加强对施工人员和施工单位的管理，实施严格的施工监理制度。通过计划、组织、控制、协调等多种手段，促使工程项目如期、保质完成。

2.4 项目运行监测与系统能效评估

地源热泵空调系统的优势在与其系统能效高，但要实现系统的高能效则需要通过前期勘查测试、地下换热系统优化设计、高质量施工、高效热泵、水泵机组选型、等一系列辅助措施。这其中任何一环节出现问题，都有可能导致高效的系统出现不高效的现象，因此，必须对地源热泵系统定期进行测评，以检验监督系统各个环节的质量，才能保证项目运行，监测与系统能效评估是实现系统长期安全、可靠、低能耗的运行。

3 地源热泵关键技术在应用方面的不足

通过对地源热泵技术系统分析发现。地源热泵技术与传统的家用或中央空调制冷系统相比，即能节约能源达到节能减排的目标，又是对环境污染最小的一种技术系统。由此可见，推广地源热泵系统，将能显著地节约能源和减少污染。但在我国地源热泵技术的应用方面仍存在许多问题与不足，需要我们在今后的工作中不断进行探索和研究，具体表现以下几个方面：①我国目前地源热泵技术仍处在初级阶段，在技术施工中，不仅缺少系统设计所需的基础资料数据为依据，而且还没有统一的适合我国国情的地源热泵系统的设计计算方法；②部分相关部门对地源热泵系统从土壤、地下水或地表水等不同热能中取热或放热所带来的生态、环境影响，没有科学、系统和完整的评估体系；③我国富源辽阔，有丰富的地下水资源，比较适宜采用地源热泵空调技术，所以政府应加大力度进行推广应用；④各在在推行地源热泵系统时，应制定相应的奖励机制，鼓励节能空调的应用。

4 结束语

在推广地源热泵技术时，应以当地标准的《地源热泵系统技术规程》及其《实施细则》做为项目实施的技术性指导文件。同时在推广时要关注地方标准的本土化、适宜性、针对性、可操作性、科学规范性和安全经济性等一系列问题，只有这样才能处理好地源热泵的关键技术问题，以实现对浅层地热能的可持续开发与利用，真正实现绿色、环保、可持续的新能源开发利用目标，确保热泵系统长期、安全、低能耗的运行。