地源热泵系统的应用与发展

王清刚

（中国航空发动机研究院， 北京 101300）

地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源进行供暖和制冷的空调系统，这种系统既高效又节能，还可以供应生活热水，极大的改变了人们的生活。近几年来，随着世界能源的短缺，国家对可再生能源的使用进行了相对扶持，地源热泵已经广泛应用于人们的生活中。地源热泵系统主要分为土壤源热泵、地下水热泵和地表水热泵三种类型，在应用过程中具有各自的特点[1]。

1 地源热泵系统的发展

地源热泵的兴起是从美国开始的，从美国进行这项技术的研究工作开始，地源热泵系统的发展经历了比较漫长的时间。而我国开始接触这项技术主要是从二十世纪八十年代开始的，并且我国一直在对这项技术进行相关的探索，很多高校和科研机构都陆续对其理论知识和实际应用情况进行了相关的研究，到现在为止，我国已经开始应用这项技术，地源热泵系统也开始逐渐取代传统的空调系统和供暖方式[2]。

2 地源热泵的特点

地源热泵系统的三种类型都具有不同的特点，其中地下水源热泵系统指的是深井回灌水源，是通过利用地层的隔热作用来进行的，主要是通过地下水温相对稳定的原理来进行地质勘探和打造深井群，在抽出地下水源之后，通过一些开式系统和闭式系统来进行热量的提取和释放，并进行水源的回灌。因为这种系统是直接将地下水供应到热泵机组，在水源换热之后的回灌过程中很难控制水质和水资源的洁净程度，会对机组造成一定的腐蚀效果，所以一般不建议进行使用。但其中闭式系统相对来说比较稳定，主要是用板式换热器来隔断建筑内的循环水和地下水，并且通过潜水泵来取水或者是回灌，可以保证系统运行过程中的机组安全，比较有利于系统的安全运行。这种系统的初期造价比较低，但是对水源和水质的要求比较高，总体来说占地面积小且方便易行[3]。

土壤垂直埋管式地源热泵系统主要是以水平或者是U形管状形式来垂直安装在土壤内部或者是竖井中，是通过中间的一些介质来作为载体实现系统和热量转换的一种形式。这种系统对于地下水不存在污染和破坏的效果，而且基本上不会因为地下水量的大小对其制热和制冷的效果产生影响。所以说，这种系统在运行过程中相对比较稳定和可靠，而且在运行过程中也具有良好的效果。但是，这种系统在前期会需要大量的打井导致资金的投入比较多[4]。

而地表水源热泵系统是通过直接抽取地下水或者是对地下水进行间接换热的一种形式来进行制热和制冷的。这种系统主要是具有前期投入资金比较低，而且简便易行的特点，但是这种系统受自然条件的制约比较大，相对来说稳定性比较低，需要选取一些湖水和河水附近进行应用[5]。

实际上，无论是哪一种热泵系统，在应用的过程中都比较高效和节能，是通过利用可再生能源进行技术使用，而且这种地源热泵系统的运行比传统的空调系统的运行效率高，在使用的过程中不会对周边的环境造成比较多的破坏和污染，是一种利用可再生能源的理念，不仅被广泛应用，而且正在向多样化发展。

3 地源热泵系统的应用与发展

3.1 实际应用

目前，我国已经有很多的建筑应用这种地源热泵系统，这种系统已经开始逐渐取代传统的空调系统，逐渐出现在人们的视野中。而且，应用这种系统不仅是为了使用可再生能源，减少能源的消耗，还是一种环保的过程。据专家分析，如果应用这种系统来取代空调系统，每年都能削减约六万吨的碳氧化物的排放量，而且还能削减约九百万吨的二氧化碳和十六万吨的颗粒物的排放量，是一种节能环保的应用系统。

3.2 发展前景

实际上，应用地源热泵系统的发展前景是非常广阔的，尤其是在我国，我国的人口基数大，建筑业发展迅速，在此情形下，地源热泵系统将会获得广阔的前景。而且，目前国家和政府设立了可再生能源发展的专项资金，不仅提供了一些优惠贷款，而且还给与一些税收优惠，有利于地源热泵系统的应用和发展。同时，国家鼓励经济主体参与可再生能源发展的计划，也给地源热泵系统的发展提供了一个更好的市场，完全有利于系统的应用和发展。

4 地源热泵系统应用过程中存在的问题以及解决措施

4.1 地下热平衡

在应用地源热泵系统的过程中，需要重视地下热平衡的问题，因为地源热泵系统的长期运行需要考虑到生态环境问题，而且因为这种系统主要作用于地下，更需要确保系统运行过程中的地下热平衡。因为地下热平衡问题是一个技术上的难题，需要长期的优化设计和规范化运行管理来进行解决。而且，地下热平衡是为了确保地源热泵系统能够真正的可持续发展，需要根据其中存在的问题进行及时的纠正，并且需要与之相关的各个部门的共同配合来完成。

4.2 对土壤环境的影响

对于地源热泵系统来说，不是所有的系统都不会存在对环境的不良影响，尤其是土壤埋管式系统，就会对土壤环境存在一定的影响。系统运行过程中也会对微生物环境造成一定的影响，周边的一些植物的根系和建筑物地基也会或多或少的受到一定的影响，需要保证这种系统在运行过程中不会对地下产生过多的不良影响，以免因为系统的长期运行出现土壤环境问题。

4.3 生产商

对于地源热泵系统的应用来说，需要使用正确型号和质量符合要求的系统组件才能确保其能够安全可靠的运行，但是因为我国目前很多生产商都存在问题，一些产品在设计过程中不合理、不规范，而且在使用前期也没有进行质量检测，导致很多产品的需求和实际应用都存在性能差异比较大的问题。这些问题在很大程度上会影响地源热泵工程，导致工程失败。针对这些问题，需要加大技术研发，确保系统组件和产品都能够符合工程需要，而且需要加强对产品的质量检测，设立一些专业的质量检测机构来进行产品的质量检测，确保地源热泵系统的运行更加安全可靠。

5 结语

综上所述，自从我国开始研发地源热泵系统以来，地源热泵系统的应用越来越广泛，且在应用过程中切实做到了节能和环保，是一个符合当前世界主流趋势的可再生能源利用项目。当然，在这项技术应用过程中也存在一定的问题，需要对这些问题加以解决，促进技术的优化和升级。