深井水地源热泵系统的优缺点

工业技术782015年43期深井水地源热泵系统的优缺点李振仁中铁工程设计院有限公司，四川成都610031摘要：简要阐述深井水地源热泵系统的组成、并深入分析其优缺点，对选择深井水地源热泵系统作为方案的设计单位以及采用深井水地源热泵系统作为冷热源系统的建设方都具有一定的参考价值。

关键词：深井水地源热泵；回灌；地下水污染中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）43-0078-021系统原理阐述地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、（地下）深井水、地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源，再由热泵机组向建筑物供冷、供热的系统，是一种利用可再生能源的新型中央空调系统。

地源热泵系统按照能源采集方式不同分为（地下）深井水地源热泵、地表水地源热泵和土壤源地源热泵（又称地埋管地源热泵）。

深井水地源热泵系统在夏季机组制冷时，深井水进入地源热泵的冷凝器中，作为放热源。

通过制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收制冷系统水的热量，为建筑物提供7℃的冷冻水。

制冷剂经过压缩机压缩之后，进入机组的冷凝器，由深井水带走热量，并回灌入地下。

在冬季机组制热时，深井水进入地源热泵的蒸发器中，作为吸热源。

通过制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收深井水中的热量，深井水回灌于地下。

制冷剂经过压缩机压缩之后，成为高温高压的过热气体，进入冷凝器，加热循环水，获得45℃到55℃的热水。

2深井水地源热泵系统原理示意图3深井水地源热泵系统组成深井水地源热泵中央空调系统主要由用户末端（室内空气处理末端等）系统、水源中央空调主机（又称为地源热泵）系统和水源水系统三部分组成。

用户末端系统主要由用户侧水管系统、循环水泵、水过滤器、静电水处理仪、各种末端空气处理设备、膨胀定压设备及相关阀门配件组成；水源中央空调主机系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、各种制冷管道配件和电器控制系统等组成；水源水系统主要由水源取水装置、取水泵、水处理设备、输水管网和阀门配件等组成；4地源热泵的优点4.1低噪声夏季无冷却塔的噪声；4.2较高的效率机组的效率比风冷方式的热泵机组的直接效率约高30%；4.3供暖具备相对的稳定性相对风冷方式的热泵机组，冬季制热无化霜的缺点。

4.4一机多用地源热泵系统可供暖，制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

5深井水地源热泵的限制及缺点可利用的水源条件限制：地源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。

所以在不同的地区是否有合适的水源成为地源热泵应用的一个关键。

目前的地源热泵利用方式中，闭式系统一般成本较高。

而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用地源热泵的限制条件。

对开式系统，水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。

水层的地理结构的限制：对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用后尾水的回灌可以实现。

在决定采用地下地源热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，并先打勘测井，以获取地下温度、地下水温度、水质和出水量等数据，合理地配置整个系统。

建设地源热泵系统，其地下部分的打井和水文勘探为专业性很强的作业，需要有一定专业水平的队伍参与合作。

地源热泵空调系统在我国还属初级阶段，未得到大规模的应用，未有广泛的应用经验。

地下水污染：地下水资源在某种程度上是国家的一种战略物资，而且一些水文地质界的专家对当前地下地源热泵的发展也持保留意见，因此，对于在我国大面积推广这种系统应采取慎重的态度。

目前国内地下水回灌技术还不成熟，在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度，从地下抽出来的水经过换热器后很难再被全部回灌到含水层内，造成地下水资源的流失。

国土资源部的调查结果表明，我国大部分地区的地下水位呈下降趋势，河北与河南北部地区以及山东黄河以西形成了一个包括北京、天津在内的地下水降落的大漏斗，总面积超过4万平方公里。

在抽水并回灌于其它井的同时，会造成井中砂的移动，当大量的井砂移出后，往往会造成抽水井的塌陷，同时也造成了回水井的堵塞，缩短了井的寿命。

在多数地质条件下，很多工程实际上并未达到100％回灌。

回灌井与生产井的数量配置和是否需要冬夏对调轮换，单井回灌是否合理有效，是否会破坏地下含水层等。

深井水的回灌往往不畅，易造成地下水资源的浪费，虽然抽水后有回灌井将抽出的水回灌，但这并不是一个完全可逆的过程，回灌后土壤中的水质和水量并不能与抽水前完全一致，大量地下水的抽取和回灌必然造成地下水位的不平衡，影响当地的地质构造，有可能危害地上的建筑物。

地源热泵机组要求全年冷负荷和热负荷要基本均衡，这样才不至于发生地下热环境恶化，机组能效比降低甚至无法正常使用。

在30~300m深的地下，只要其全年的总取热量与总排热量相等，就能持久地维持恒温带的状态；如果把恒温中国科技期刊数据库 工业C2015年43期 79带地层看作为“取之不尽，可不断再生的低温地热资源”，可由深层的地热资源或地表太阳能来补充，那就会犯原理性错误。

实际上地下土壤、卵石与岩石的传热，地下含水层的热迁移都是十分缓慢的，如果我们不遵守年热平衡原则，倘若真的每年夏季累计向地下排放的热量大于冬季累计吸取的热量，即使该地区地下恒温带每年只升高0.5℃，10年后该地源热泵系统就不能有效正常工作了。

目前在我国，技术上相对成熟、利用可行性较大、实施的工程项目较多的是地下水热泵系统。

为迎合地源热泵空调这门新技术，片面追求其节能效果，目前国内生产地源热泵机组的厂家也已达到二、三十家。

因为国内还没有颁布地源热泵机组的生产技术标准，国内厂家生产的产品质量差别较大，有些厂家的产品，技术参数不完整、不准确。

很多生产厂家没有实测手段，采用地源热泵机组所需要的很多数据不能提供，甚至不排除某些技术力量差的厂家根本就没有弄清楚地源热泵机组和常规冷水机组的技术差异，直接就拿常规冷水机组来作为地源热泵机组推销到市场使用。

这样，既没发挥地源热泵机组的节能优势，又破坏了环境。

有的地源热泵空调工程在完工使用的初期进行地质勘测，得出结论表明地源热泵空调对地质没影响，但这样的结论下得似乎过早。

不设监测井，不对地下水的生产量、回灌量、水温、水质、含水层厚度变化进行定期、持久的监测。

打井公司只要能抽出设计所规定的水温、水量的地下水后就算完成任务。

对于地下水热泵系统，能提供完整水文地质资料的极少，绝大部分工程投入运行后，根本没有对地下水的基本参数进行定期监测，更谈不上提供地下水迁移数据；水文地质分析和计算结果可以看出，只取水不进行有效回灌或回灌不慎造成地下水污染的都是极不负责任的行为，并且这种不负责任的行为造成的损失是无法挽回的，例如，天津唐沽地下水过量开采，导致海水渗透进去，对生态造成严重破坏；华北地区形成4万平方公里的华北大漏斗；西安由于地下水过量开采，导致大雁塔倾斜近1m ，并且形成十三条纵、横向裂缝，长达50公里，钟楼下陷135rot /1。

我们不能忽视或有意淡化、掩盖地源热泵系统对城市地下水资源造成污染的可能，对周围建筑与整个城市地层结构起破坏作用的可能，以及工程有可能失败的风险性。

在行政管理上，打井抽取地下水，地矿、国土资源、城市环保、自来水公司等部门似乎都有权管辖，全国至今都没有一个统一的管理条例与组织来管理地下水的使用。

少量的地源热泵空调在不长的运行时期内，可能对地质影响不大，但如大量的地源热泵空调长期的使用，则后果不难想象，也许人类在竭力减少对地球表面上的破坏的同时，已通过地源热泵空调对地下进行破坏，而这种破坏一旦造成，可能更难修复。

参考文献[1]朱瑞红. 土壤源热泵地源侧水系统简述[J ]. 铁道建设，2010（2）：50-53.[2]费文. 地源热泵之地下水回灌[J ]. 供热制冷，2011（9）.（上接第 77 页）混合式气体绝缘开关设备的安装与调试却相当方便快捷，而且在运行时的故障率也相对较低。

3.2 高级变电功能在智能化变电站中的应用 3.2.1 控制线路故障智能变电站应用了当前较为先进的数据采集技术，不仅增强了智能变电站的信息处理能力，而且在很大程度上加强了智能变电站排除故障并及时消除安全隐患的能力。

智能变电站利用故障数据库技术在线处理故障数据信息，实时监控电能的状态并在第一时间作出相应的诊断。

3.2.2 监控变电设备在站控系统中可以运行计算机终端，从而全方位的监测变电设备，并且持续获得设备的运行数据和变电装置的运行信号，摒弃无效数据，从而提高了检测设备的工作效率。

另外，由于目前我国的科学技术水平仍处于较低的状态，所以，不是所有的智能变电站都能实现整体监控，各个智能变电站可以根据自身情况采取局部监控的方式方法，监控对象为关键设备和高负荷设备。

3.2.3 智能报警功能由于智能变电站具有一定的分析决策能力，因此具备智能报警的功能。

相关智能设备可以在相当短的时间内有效的获取大量数据，对此进行分析并尽快对当前状态作出正确的判断，从大量的数据中找出设备故障所在，消除了人为操作所引起的失误，提高了工作效率和准确程度。

不仅如此，分析决策系统的另一大优势是判断故障的程度，判断依据是故障信号的来源和强度。

4 结论智能变电站技术属于多种先进技术的集合体，其不仅具备了计算机技术的主要特点，而且将电力输变技术与现代信息管理技术有效的结合在一起，推动了变电站技术逐渐向数字化方向转变。

在我国电网建设中引入智能变电站技术，可以有效提高变电效率，降低电网事故发生率，为我国电力建设的发展提供技术保障。

参考文献[1]宋璇坤，李敬如，肖智宏．新一代智能变电站整体设计方案[J ]．电力建设，2012，8（11）：175-176．[2]申泉，赵谦．智能变电站全生命周期内IED 即插即用技术[J ]．电力自动化设备，2014，15（8）：59-60．。