水源热泵在中国的前景

水源热泵工程是一项系统工程，从空间角度可将其分为地面以上部分（热泵机组及相关设备系统）和地面以下部分（井群、地表蓄水体及其周边土壤）。从时间角度看，系统的运行工况是随建筑物负荷及当地气象地质条件等全年变化的外部因素而不断改变的。

不同于其它的常规能源方式，水源热泵方式的设计应用过程中需要同时考虑系统地面上下两部分的全年联合运行，或者说是水源部分和系统设备部分的整体运行。

1 水源部分

水源热泵技术所利用自然水源包括地下水和地表水两种类型，使用这一技术的关键前提是当地是否有适合的水源供给，需要考虑水源满足一定的温度、水量和甲方能够承担的开采利用成本。另外，对于开式水源热泵系统，水源还需要满足更高的水质要求。

除此之外，还需要考虑当地水文、地质、气象条件以及工程措施的影响，对于以下问题作出相应的考虑：

◆全国不同气候带、不同区域的水源热泵技术适用性问题研究。利用技术经济学的分析方法和区域分析和规划的方法，给出地下水源热泵在我国不同地区的适用性。涉及当地水文地质条件，包括水温、水量、水质以及地热尾水资源等。

还包括在不同气候带、不同地区和不同建筑类型的条件下，水源热泵的投资经济性

比较问题。涉及对现有水源的探测开采技术的提高和成本的降低问题。

◆地表蓄水体的传热过程分析，地下水的传热流动过程分析。涉及地下蓄热体（包括水、土壤和岩石等）的传热与流动研究，通过这一方面的研究，对于抽水井及灌水井的运行调度、深井回灌式地源热泵机组可提供的最大出力，冬季和夏季冷热不平衡时的对策等问题作出具有理论依据的科学分析。对于深井回灌式水源热泵系统，井群的建造具有不可改动性，而井群的正常运行对于一个水源热泵系统的作用是重要的，井群的设计布局应当是慎之又慎的关键环节。

◆取水构筑物对于邻近建筑的影响。涉及地面沉降问题，单井对建筑基础的影响。

◆深井回灌式水源热泵的回灌问题。回灌能力受当地水文地质条件、回灌工艺的限制。另外，水源热泵设备系统的设计会对地下水的化学、物理因素造成不同程度的改变，也会影响回灌能力的大小。需要解决深井回灌式水源热泵系统的钻井、回灌、保养、长期运行等方面的问题。

水源热泵系统设计中，建筑物当地的地质、水文、气象条件等基础资料决定着水源热泵系统能否成功的关键，但是令人遗憾的是，这项重要工作，在以往的工程实践过程中往往被忽略，由此造成系统失败，或效率大打折扣的例子并非罕见。

2 设备部分

水源热泵机组设备的技术经过数十年发展已经相当成熟，而一个水源热泵系统工程的成功运行，除了高性能的机组和满足相应的水源条件外，还涉及到系统的组合形式、总体设计等方面的问题。

◆水源热泵系统设计方法的研究。分析水源系统设计需要考虑的问题，开展水源热泵系统设计方法的研究，得出一套成熟的、可靠的系统能够设计方法。

◆考虑温差与流量的合理利用问题。

◆寒冷地区应用水源热泵系统的冬季冻结问题。需要通过适当的机组工况选择和相应的机组连接方式，以及相关的冻结保护措施避免这一问题的发生。

◆水源热泵技术的研究。包括取水方式的选择，耐腐蚀设备的选择。

◆住宅水源热泵系统的外网运行费用分担问题。

3 系统全生命周期的运行模拟分析

需要通过对系统的计算机模拟，将地理位置（气象条件）、建筑类型和规模、水源和相关地质水文条件等因素对水源热泵系统全年运行能耗的影响，进行计算机模拟分析，以系统的模拟预测分析来判断建筑采用水源热泵系统的可行性及合理性，指导这一技术的推广和应用。

4 推广需要政府的相关政策支持

水源热泵技术的推广需要政府从可持续发展的角度，综合能源环保和资源的各个方面的考虑，调整水源热泵水源使用的政策，从新确定水源如何管理和收费，才能促使其大规模的发展。

应用工程实例

◆北京某公寓深井回灌式分户水源热泵系统。

北京某高档住宅式公寓，占地14175 m2，总建筑面积87948.7 m2，为三座塔式建筑，地上最高32层，地下3层。该公寓整个建筑的空调采暖方式采用深井回灌式水源热泵中央空调系统。

整个建筑空调面积约为70.000 m2。建筑冷负荷64W/ m2，热负荷51.8 W/ m2。其基本情况如下：

a）公寓住宅采用户式水源热泵机组，全空气系统，无组织进新风。

b）外部冷热源采用深井抽取回灌技术。在建筑物周围共打有4口深约为170m的深井，井与井之间距离约为120m。每口井出水量约200t/h，井管管径为Φ500mm。

4口深井可开采水层累计深度约为35-40m，地下水位埋深约24m。根据该处的水文地质资料，井水出水温度恒定在12～14℃之间。

c） 4口井作为空调系统的冷源和热源，其中2口抽取，2口回灌以保证建筑物周围的地下水系统的均衡。为保证回灌效果，采用加压回灌方式。

深井水通过板式换热器与水源热泵环路进行热交换，提供冷源和热源。夏季出水温度为14℃，换热后水温升至22℃再进行回灌。冬季出水按14℃设计换热后水温降至8℃再进行回灌。若冬季出水温度低于14℃，则投入备用锅炉加热至14℃，再进行换热。深井水抽取回灌温差：夏季8℃，冬季6℃，每口井均设一台深井泵，可抽取，可回灌。根据用户端用热情况变频运行，以节约电能及减少深井水抽取量，延长深井使用寿命。

d）各个水源热泵机组相互并联，组成封闭的双管回路系统，通过板式换热器与热源进行热交换。水环路以循环泵为动力24小时运行。系统定压方式均采用变频泵补水定压。

e）本系统采用低温型的地热水源热泵机组。水环路温度为：夏季18～32℃，冬季12～6℃，水系统采用双管异程系统，并以16层为界竖向分为高低区。高低区水流量均为327 m3/h。

f）住宅视面积的大小和建筑平面，设1～2台热泵机组，落地或吊顶安装。为保证住户房间噪音的要求，风管内风速保持在4m/s以下，风口出风速在2.5m/s以下。风管用消声型超级玻纤风管。热泵机组的出风管均经过消声弯头或静压箱消声。