北京市是偉大祖國的首都，為改善空氣環(huán)境、減少大氣污染，市委市政府早在2000年就提出了大氣污染治理規(guī)劃。在城區(qū)內(nèi)利用清潔能源取代燃煤鍋爐，禁止新建燃煤鍋爐。水源熱泵空調(diào)作為一種清潔、節(jié)能、環(huán)保新技術(shù)很快被人們認(rèn)識(shí)和接受。但在水源熱泵系統(tǒng)的推廣應(yīng)用中，如何合理地抽取和回灌地下水是困惑用戶的首要問題。在水文地質(zhì)條件相對(duì)差的地區(qū)，回灌很難，出現(xiàn)了個(gè)別項(xiàng)目難以實(shí)現(xiàn)地下水的100%回灌，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。

 

  地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)正好彌補(bǔ)了水源熱泵系統(tǒng)的不足，它通過密閉的PE換熱管與地層進(jìn)行熱交換，為熱泵提供冷熱源，不再需要提取和回灌地下水。它的成功應(yīng)用和示范，使在水文地質(zhì)條件較差的地區(qū)也能使用地能資源。本文將對(duì)比水源熱泵和地源熱泵系統(tǒng)，以及它們所適用的地質(zhì)條件和地區(qū)，并通過對(duì)朝陽區(qū)綠化局辦公樓地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的介紹，使大家對(duì)地源熱泵進(jìn)一步了解。一、地能熱泵系統(tǒng)的介紹1.1地能概述人類賴以生存的地球蘊(yùn)藏著豐富的各類礦產(chǎn)資源，同時(shí)它還是一個(gè)非常巨大的能量資源庫。以淺層地表為例，據(jù)調(diào)查地表以下5~10米的地層溫度就不隨室外大氣溫度的變化而變化，常年維持在15~17℃。這樣的溫度相對(duì)于北京等的北方城市，冬季它比大氣溫度（5~-15℃）高，是可利用的低品位熱源；夏季它比大氣溫度（25~40℃）低，是可利用的冷源。

 

  地能熱泵系統(tǒng)就是利用地層的冬暖夏涼的特性，通過提取和釋放地層中的熱量，實(shí)現(xiàn)冬季供暖和夏季制冷。冬季通過輸入1kW的電能，熱泵機(jī)組可吸收2.5~3kW的地能，為建筑物提供3.5~4kW的熱能；夏季通過輸入1kW的電能，能為建筑物提供3.5~4kW的冷能。而該項(xiàng)目技術(shù)成功的關(guān)鍵就在于如何從地層中提取和釋放熱能。水源熱泵和地源熱泵都屬于地能熱泵的范疇，不同之處就在于它們提取和釋放地能的方式不同。1.2水源熱泵和地源熱泵1.2.1水源熱泵系統(tǒng)水源熱泵是通過抽取與地層同溫度的地下水，機(jī)組與地下水換熱后，地下水通過回灌井回灌到地層中。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷量及需水量的大小，地層的出水能力和回灌能力來設(shè)計(jì)抽水井和回灌井的數(shù)量。

 

  抽灌井可為一抽一灌、一抽多灌或多抽多灌。1.2.2地源熱泵系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)通過在密閉的換熱管里循環(huán)的循環(huán)液與地層之間進(jìn)行熱量交換，冬季吸熱、夏季散熱。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷量的大小，地層的導(dǎo)熱能力來設(shè)計(jì)換熱孔形式、數(shù)量和深度。

 

  北京市水文地質(zhì)條件相對(duì)較好的地區(qū)主要分布在永定河古河道，潮白河古河道等，比較適合應(yīng)用水源熱泵的地區(qū)有：海淀區(qū)南部、石景山區(qū)、豐臺(tái)區(qū)、大興北部、城區(qū)、順義縣城東北部等部分地區(qū)。根據(jù)具體地點(diǎn)的水文地質(zhì)條件不同，其單井的抽水量和回灌量都有所不同。

 

  基本上所有的地區(qū)都能使用地源熱泵，但平原區(qū)，如海淀北部、朝陽區(qū)、昌平區(qū)、順義南部、通縣、大興南部等地區(qū)，地層顆粒細(xì)換熱孔施工容易，成孔費(fèi)用相對(duì)較低；山區(qū)及山前地區(qū)，由于地層為巖石地層或顆粒較大，鉆孔費(fèi)用較高。三、地源熱泵案例北京市朝陽區(qū)綠化局位于朝陽區(qū)紅領(lǐng)巾公園橋西北側(cè)，新辦公樓總建筑面積為4000m2，其中地上局部三層，地下一層。辦公樓于2003年初開始建設(shè)，由于距離城市熱源主干道較遠(yuǎn)，如采用燃?xì)忮仩t或城市熱力供暖都需要投入很大的接口費(fèi)用。因?yàn)榧t領(lǐng)巾公園所處地區(qū)，地層顆粒較細(xì)，主要以粘土、粉細(xì)砂、粗砂和砂礫層為主，所以選用了地源熱泵系統(tǒng)。

 

  建筑物的總熱負(fù)荷為450kW（含30kW生活熱水負(fù)荷），總冷負(fù)荷為480kW。空調(diào)系統(tǒng)選用東宇制冷設(shè)備廠生產(chǎn)的GWHP530Y30型水水熱泵機(jī)組。地埋管系統(tǒng)布置在辦公樓東側(cè)道路下，換熱孔共計(jì)26眼，成兩列排布，孔間距為4米。每孔下入DN32的高密度聚氯乙烯（HDPE）換熱管4個(gè)，底部采用U型接頭（雙U型）。換熱孔一次埋設(shè)成功后，地面鋪設(shè)了道路。

 

  系統(tǒng)建成后經(jīng)過了一個(gè)采暖季和一個(gè)制冷季，運(yùn)行穩(wěn)定，效果非常好。采暖季運(yùn)行費(fèi)用僅為16元/m2季，制冷季運(yùn)行費(fèi)用僅為18元/m2季。四、結(jié)論地源熱泵系統(tǒng)是清潔、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)并環(huán)保的技術(shù)，利用少量的電能即可實(shí)現(xiàn)供暖和供冷。同時(shí)換熱孔系統(tǒng)不需要提取和回灌地下水，在水文地質(zhì)條件較差的地區(qū)也能實(shí)現(xiàn)地能利用。地源熱泵系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用，將會(huì)促進(jìn)“藍(lán)天工程”的實(shí)施，在能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整中占有一席之地。