基于地源热泵系统发展现状的有关问题思考

 【摘 要】 地源热泵系统主要是通过应用浅层地能进制冷和供热的新型能源利用技术，地源热泵根据逆卡若循环的原理将地下土壤热量和冷量转移到需要的地方，用作空调制热和制冷的设备。本文主要对地源热泵系统的发展现状以及发展中所存在的相关问题进行分析和思考，并提出相应的解决措施。 

　　【关键词】 地源热泵系统  发展现状  问题思考 

　　地源热泵系统的开发和利用所涉及的知识和技术非常复杂，其主要是换热器埋在浅层地下，通过水在封闭的环路换热管道中循环流动，进而与浅层土壤进行冷热交换。在夏季温度较高的时候，可以通过地源热泵系统将建筑内的热量转移到地下，对房间进行制冷降温。同时把转移的热量储存起来，以备冬季使用。而在冬季气温较稳寒冷的时候，同样通过地源热泵系统把热量转移到室内，对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏季使用。大地土壤为地源热泵系统提供了一个良好的能量储存源泉，使得地源热泵系统能够在不同环境下进行能量转换，如图1所示地源热泵系统循环。 

　　1 我国地源热泵系统的发展现状 

　　随着我国经济的不断发展，人们的生产和生活对能源资源的消耗也越来越严重，这对我国能源资源带来很大的负担。而且我国北方冬季采暖主要是以煤炭燃烧为主，这也会当地的空气环境带来很大的污染。我国对于地源热泵的研究相对较晚，最早始于上个世纪八十年代，但是发展的步伐非常迅速。当今地源热泵系统技术已成为我国建筑节能以及暖通空调发展的重要研究课题，并积极应用于建筑工程的实践当中，大量的地源热泵设备制造和设计以及施工企业不断涌现。 

　　在工程应用方面，地下水地源热泵系统应用的数量和范围最为广泛，其主要采用“单井抽灌”和“异井抽灌”技术，单项工程的建筑面积也越来越大。而土壤地源热泵系统的发展速度最为迅速，有着非常大的应用前景。目前，随着地源热泵系统的迅速发展，规划和应用地源热泵系统的建筑面积也在逐渐扩大，其中应用最为广泛的地区主要集中在北方对暖气需求较大的地区以及沿海经济发达的上海、广州等城市，经济适用性较高。而在地源热泵产品的生产上，生产厂家也在急剧增加，而且这些厂家也主要集中在北京、山东、上海以及大连等地源热泵系统应用范围较广的城市和地区。地源热泵系统是一个新兴的科学技术，受到社会企业的广泛关注，发展潜力非常巨大。 

　　2 地源热泵系统在发展中所存在的问题 

　　2.1 政府支持与资金投入的力度不够 

　　地源热泵系统主要是利用浅层地能进行进制冷和供热的新型能源利用技术，具有高效节能、稳定可靠、无环境污染以及节省建筑空间等优点。然而，在地源热泵系统的实际发展和应用过程中，由于房地产开发应用的投资过高，许多开发商很少会愿意采用地源热泵系统技术，国家政府对地源热泵系统的支持力度上以及资金投入上，还稍显薄弱，鼓励和补贴地源热泵系统的发展政策也相对较为缺乏。 

　　2.2 地源热泵系统的技术研究相对较浅 

　　地源热泵系统作为一种全新的科学技术，在国家标准规范、系统图集以及宣传材料等方面还存在一定的缺陷。而且许多科研上的技术难题还没有得到有效地解决。例如海水源地源热泵系统的海水取水口的设置;地下水地源热泵系统的地下管井的设计与施工;土壤源地源热泵系统的地下温度场的计算方法不统一等[1]。而对于已经完成的地源热泵系统工程，对其能效性能的评估，还缺乏一个标准的体系，这也会严重影响地源热泵系统的发展。 

　　2.3 地源热泵系统的实际应用存在缺陷 

　　地源热泵系统的开发和利用是一项较为复杂的工程，它不仅涉及到地质学、建筑工程、热传播、流体力学等方面的知识，它还包含着计算机与自动控制等方面的技术。在实际的地源热泵系统应用过程中，必须要对土壤的特性进行检测、勘察底层的岩石性质、优化设计地源热泵系统以及在工程中工作中，要做到严格与规范。这样才能是地源热泵系统达到高效节能、整体优化的效果。然而，在实际的地源热泵系统应用过程中，部分建设企业为降低工程投资成本，并没有对浅层地热能和地下换热性能进行检测，许多数据都是凭借的经验进行估算，有的企业甚至完全照搬周边建筑工程的设计参数，这会对地源热泵系统的正常运行效果造成很大的影响。其次在地源热泵系统设计和论证的过程中，并没有对建筑的冷热负荷进行仔细的运算，建筑物的冷热负荷是不断变化的。因此，在系统管道埋放时，要科学确定换热器的长度。而在设计方案确定后，缺少对热泵系统的长期性能进行分析和预测，忽略了建筑物冷热负荷在埋管周围的冷热堆积效应，这也会对地源热泵系统的节能性能造成很大的影响，有的甚至会影响地源热泵系统的运行。最后，在地源热泵给施工过程中，相关的施工建设单位并没有制定科学的地下埋管的施工和验收标准，施工人员的技术和水平存在一定的缺陷，造成埋管准经的孔径和深度无法得到有效保证;下放埋管散热器时没有安装隔离支架，造成“热短路”现象，最终影响换热器的换热效果。 

　　3 促进地源热泵系统发展的主要对策 

　　3.1 国家加大对地源热泵系统的投入，支持地源热泵系统的发展和使用 

　　地源热泵系统的发展和投入使用过国家的政策支持有着很大的关系。在国外，许多国家都设立了相应的管理机构，对地源热泵系统技术制定相关的政策支持，并设立相应基金基于支持。例如，在欧洲，许多国家对电能以及其他能源的间隔关系进行调整，以促进地源热泵技术的发展[2]。在德国，政府并没有制定相应的推广地源热泵系统发展的政策，但是，国家通过对应用绿色能源和HCFC制冷剂进行补贴[3]。而且德国也有相关的地源热泵系统的推广协会，对地源热泵系统进行推广与质量监督。因此，我国也要积极建立相应的地源热泵系统管理机构，对地源热泵的质量以及工程的实施进行监督与管理，规范地源热泵市场，综合生态环保、社会能源等各个方面，制定相应的法律法规，促进地源热泵系统的良好发展。 

　　3.2 通过引进和自主研发，提高我国地源热泵系统的技术 

　　在地源热泵系统的技术研究方面，由于我国科技水平以及相关的地源热泵技术与西方发达国家还存在一定的差距。因此，企业可以通过积极引进发达国家的先进技术和经验，并积极加以吸收，提高自身的技术能力。与此同时，相关的研发人员也要通过不断的学习和钻研，掌握先进的地源热泵技术，在地源热泵系统施工中，加强对建筑物的动态负荷进行模拟与分析实验，掌握建筑工程下的土壤热物理特性，并对土壤的换热特性进行测试和分析。此外，还需要对换热管道的管群结构设计进行优化，对换热管道的长期运行性能进行模拟，以保障地源热泵系统长期运行的正常与稳定。 

　　3.3 加强对操作人员的技术培训，保证地源热泵系统的正常运行 

　　在地源热泵系统的埋管施工过程中，操作人员的素质能力对地源热泵系统的运行也会造成很大的影响。因此，可以通过加强对操作人员的培训，使操作人员能够在操作过程中严格按照相关的操作规定执行，了解地埋管和源热泵系统的工作原理，从而在冷热负荷高峰期能够懂得技术开启调峰设施，保证地源热泵系统的冷热平衡功能正常。 

　　4 结语 

　　地源热泵系统主要是一种对可再生资源的进行运用技术，能够有效节约社会常规能源，保护社会生态环境。在地源热泵系统发展的过程中，还存在一定的问题，因此国家和企业要积极采取相应的措施，通过政府的大力支持，以及企业和相关技术人员的不断开发和研究，促进地源热泵系统的发展。 

　　参考文献 

　　[1]陈昌富，吴晓寒，王陈栋.地埋管地源热泵系统及存在问题分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2012（23）：121-123. 

　　[2]马宏权，龙惟定.地埋管地源热泵系统的热平衡[J].暖通空调，2012（01）：48-49. 

　　[3]刘希臣，肖益民，付祥钊.不同形式地埋管换热器换热性能数值计算分析[J].煤气与热力，2013（2）：147-149.