（2）地下水热泵的环保性

　　就环保性而言，地下水热泵与地埋管热泵都具有相同的效果。

　　3.2节能性

　　（1）地埋管热泵的节能性

　　地埋管热泵按夏季供冷期100天，冬季供热期120天进行实测与汇总的数据说明，低运行费的优势很明显，其值见表2。低运行费用说明节约了大量电能。

　　表2地埋管热泵与常规空调、采暖运行费比较（元㎡）

　　注：表中采暖费为天津市2005年收费标准

　　（2）地下水热泵的节能性

　　据2003～2004年夏、冬二季，对天津市运行的6个地下水热泵系统的运行费用调查结果：地下水热泵的夏冬季运行费用合计为28.01元㎡。可见这两种快速发展的地源热泵的运行费用均很接近，说明节能性均很好。总之，这两种地源热泵都具有共同的优点。

4两种地源热泵的技术成熟性与造价

　　4.1技术成熟性

　　（1）地埋管热泵的技术成熟性

　　天津已有60余个项目投入运行或施工，小到数百m2，大到数千m2～数万㎡，北京等地区已有数十万㎡建筑物的地埋管热泵工程。说明地埋管热泵工程的设计与施工技术均已成熟。

　　（2）地下水热泵的技术成熟性

　　天津及全国各地的地下水热泵项目比较普遍，施工技术已成熟。但其管理措施和管理水平与新国标《地源热泵系统工程技术规范》的规定相差甚远。下面将进行详细分析。

　　4.2造价

　　两种地源热泵的初投资均比较接近，见表3。并与常规中央空调工程的初投资也相差无几。而地下水热泵的运行与维修费用高于地埋管热泵及常规中央空调工程。

　　表3地埋管热泵、地下水热泵工程与常规中央空调系统初投资比较（元m2）

　　注：1、地下水热泵工程打井数量少，但井深，成井工艺复杂，打井费高——每延米约800～1000元。地埋管热泵工程打孔数量多，但孔浅，打孔费低——每延米约50～80元。

　　2、表3数据是根据地埋管热泵与抽灌井数1：1的地下水热泵的实际工程的初投资费折算出的。地下水热泵如将抽灌井数变为1：2，并计入抽水设备费，则初投资还将增加。

　　必须说明，目前市场出现无序竞争，有些施工单位将初投资一降再降，这种超低价拼搏，必定会造成工程质量下降，这是不可取的。

5地下水热泵的弊端

　　地下水热泵虽与地埋管热泵具有共同的诸多优点，而且技术成熟性与造价也基本相近，但对照新国标的强制性条文，看出地下水热泵工程很难落实强制性条文。

　　5.1新国标的强制性条文

　　2006年1月1日生效的新国标GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》第5.1.1条为强制性条文。强制性条文规定，地下水热泵的“地下水换热系统应根据水文地质勘查资料进行设计。必须采取可靠回灌措施，确保置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层，并不得对地下水资源造成浪费及污染。系统投入运行后，应对抽水量、回灌量及其水质进行定期监测”。

　　5.2地下水热泵的5大弊端

　　对照新国标，其中许多内容目前很难贯彻执行。因而使地下水热泵工程成为实际难以执行强制性条文的“不规范工程”。

　　地下水热泵的主要弊端有五方面:

　　（1）回灌措施难落实虽然要求要回灌，但实际上只有号召，却无管理单位监管执行，更无可靠措施和处罚制度，回灌与否和用户经济效益无直接关系，因而很多用户并不重视回灌工作，实际上回灌流于形式。

　　（2）抽水量大于回灌量政府部门大多按抽灌井数1：1审批地下水热泵工程的打井。新国标规定在抽水井开泵抽水的同时必须要将全部抽出的水向回灌井进行回灌，而实际的回灌量很难达到抽水量。在抽灌井数1:1的情况下，大多回灌量仅为抽水量的20％～50％，有的甚至不回灌，而最大也只不过60％～80％。

　　（3）地面沉降抽水多，回灌少，必然造成地面沉降，而地面沉降将影响城市建筑物的变形与稳定，并将破坏地下水管网，这也是对大自然和地球的严重破坏。以天津为例，天津海拔仅3.3m，如不加控制，地面连续沉降，加之全球温室效应使海水面不断上升，这一升一降，若干年后天津是否有沉入渤海湾的可能？来源:www.civilcn.com

　　（4）水资源浪费回灌井一方面不可能把开采的水全部灌入地层而排入下水道，而且回灌措施中必须要进行回扬，回扬水也排入下水道，从而形成了水资源的浪费。

　　（5）地下水污染回灌水在地面受到污染（管网的铁锈、垢层，设备的油污，空气的污染等），再灌入地层，也就污染了地下水。

6克服井水源热泵诸多弊端的措施

　　6.1措施之1——设计、施工与运行方面必须解决十大参数值

　　为克服地下水热泵诸多弊端，有人提出了地下水热泵在设计、施工与运行方面必须解决的十大参数值，以确保井水源热泵达到新国标规定，且高效运行。

　　（1）井水温度15℃～30℃。

　　（2）井距、井深井距40～50m，井深应确保水温参数。

　　（3）深井出水量井水量不应取该地区同类井抽水量的最大值，而应比平均水量小5%～10%。以确保热泵系统必须的水量。

　　（4）回灌井数抽水井与回灌井配比应为1:2（但目前大多为1:1），否则不可能达到所要求的回灌量，当然，这样初投资会大幅度增加，用户难以接受。

　　（5）灌抽水量比新国标规定回灌量要达到100%，即使抽灌井数1:2也难达到100％（因回扬水要排放掉），但最小也应不小于抽水量的98%以上。

　　（6）回扬操作应坚持定期回扬，时间可为1～7天，并要设专人按回扬技术进行操作。

　　（7）抽水用潜水泵检修为确保地下水热泵系统的正常运行，应0.5～1年检修一次。

　　（8）抽水量衰减值三年内衰减量应不大于20%，否则应采取修井措施或补打新井。

　　（9）地面沉降三年内应不大于5cm（应由地质部门和审批打井的部门监测管理）。

　　（10）地下水污染为使不将污染的水灌入地层，回灌水应加装化学加药水处理装置，以达到原地下水质指标（建议由审批打井的部门管理）。

　　如不能做到上述十大参数值，也就达不到新国标的强制性条文的规定，然而要做到十大参数值指标，也并非容易，特别是要落实4～10条，还要增加很多费用，增设测试监管仪器和执法人员，建立一些行之有效的制度和条例法规。这些要涉及到政府众多职能部门，如建工局、地矿局、水利局、打井办、节水办、供热办等，可见难度之大。

　　6.1措施之2——多发展地埋管热泵工程

　　如上所述，地埋管热泵在具有与地下水热泵共同优点的同时，不存在地下水热泵的一系列弊端，因为地埋管热泵不取用地下井水，而是真正的闭路循环，因而不会产生回灌问题及地面沉降、水资源浪费和地下水污染等一系列问题。因此说今后应大力推广地埋管热泵工程项目，而应限制达不到新国标强制性条文规定的地下水热泵工程的发展。

7地埋管热泵的节能技术及尚待研究的问题

　　从以上分析可看出今后大力发展地埋管热泵应是大方向。为此，对开发地埋管热泵的节能技术，进一步挖掘地埋管热泵的节能潜力就更令人关注。

　　7.1地埋管热泵的节能技术与节能潜力

　　（1）按冬季热负荷设计地埋管热泵埋管换热器，夏季增设一些冷却塔散热，减少夏季排入地层的热量，以求得取、排热量的平衡，以及减少初投资与运行能耗。

　　（2）夏季不将冷凝器的排热量全部排入地层，而是用部分冷凝器排热量加热生活用卫生热水。使卫生热水无须再使用加热能源。

　　（3）地埋管热泵系统间歇运行，换热量可增加5％，如图6、图7所示。

图6间歇运行管壁温度测试结果　　　　　图7地埋管换热器每米埋深换热量

　　地埋管热泵在冬季供热时，结合实际供热需求及热泵机组的运行状况，采用间歇运行技术，可以弥补地埋管换热缓慢的不足，恢复换热管壁及管中水的温度，提高综合效率。

　　由图6可以看出，间歇运行对恢复换热管壁温度是十分有利的。如运行初始管壁温度为12℃，运行5h(300min)后停机，管壁温度降至约9.7℃。停机5h（运行300＋停机300＝600min）后，管壁温度恢复到11.8℃（仅比初始温度低0.2℃）。再开机5h（600+300＝900min）以满足用户的供热需求，而后又停机10h（900+600＝1500min）后，管壁温度即恢复到初始的12℃,从而为下一循环开机运行提供较好的换热条件。这一实验表明，在该项工程中以24～25h(约1500min)即约一天为一周期，进行间歇运行供热是可行的，而且是节能的。节能效果可从图7所示每米埋管换热量的实测加以验证。

　　图7表明了间歇运行和连续运行的地埋管换热量的变化曲线。长曲线为连续运行状况，短曲线为间歇运行状况。可见间歇运行换热量明显大于连续运行换热量。当连续运行200～400min（约3～7h）时，换热量由34wm逐渐降为27.9wm.随着运行时间的延长，岩土温度下降，换热量也随即下降，当连续运行1400min（约24h）后，换热量下降到26.5wm。而如采用间歇运行方式，停机期间地温得到恢复（见图6），换热量最低可保证到27.9wm。

　　（4）太阳能——地埋管热泵节能系统

　　1）我国太阳能资源分布

　　我国太阳能资源非常丰富，分布地域也很广，其全年日照时数为：西北高原2800～3200hh，华北平原3000～3200h，东北、中原、华东地区2200～3000h，湖广、江浙地区1400～2200h，川贵地区1000～1400h。可见我国大陆23以上疆土的年日照时数均在2000h以上，如此丰富的太阳能资源，就为中央空调利用可再生能源，实现与地埋管热泵配套的节能工程，奠定了良好的基础条件。

　　2）工程实例

　　天津港理货场太阳能——地埋管热泵工程。该工程利用免费的可再生能源—太阳能地埋管热泵系统为三座建筑物夏供冷、冬供热，其建筑面积分别为293、236、162㎡，该工程于2005年二季度竣工，7月份供冷运行时的实测室温为25℃，节能效果明显。

　　7.2地埋管热泵尚待研究的问题

　　（1）地质结构与不同深度地温的关系；

　　（2）单位管长换热量及其变化；

　　（3）夏冬季取、排热量不平衡问题等。

　　参考文献

　　[1]首届中国制冷空调工程节能应用新技术研讨会（天津）论文集，P31～35、P97～101，2006

　　[2]全国空调与热泵节能技术交流会（大连）论文集，P28、P36、P54～55、P296～297，2005

　　[3]何青，地源热泵——具有可持续发展的绿色空调技术，天津：天津制冷暖通学术年会论文集，2004

　　[4]张燕立、何耀东、张新发，浅谈地源热泵空调设计，天津：天津制冷暖通学术年会论文集，2004

　　[5]何耀东、何青，井水源热泵系统设计与施工须面对的十大参数，北京：暖通制冷设备，2005年第7期

　　[6]蒋能兆主编，空调用热泵技术及应用，北京：机械工业出版社，1997

　　[7]张早校等，制冷与热泵，北京：化学工业出版社，2000

　　[8]大连葆光等生产企业产品样本