河北省煤田地质局第二地质队河北邢台054001
摘要：就目前来说，我国对于地下水源热泵采能技术的研究工作还有待提升，同时行业的监管力度还不够完善，以及没有相关的行业标准规范和长的总体规划等等问题，需要我国对这一能源的开采利用进行进一步的完善和优化。多向发达国家学习，不断的总结实践，同时主管部门应出台相关的管理政策对地下水源热泵采能行业进行规范化，科学化管理。提升相关采能企业的责任心和能源合理高效利用的素养。只有这样才能促进我国地下水源热泵采能技术的高效提升。
关键词：水源热泵；浅层地热能开发；应用
1水源热泵系统的工作原理
水源热泵技术利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收地太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，即通过少量的高位电能的输入，把不能直接利用的低位热能转化为可以利用的高位能，从而达到节约部分高位能的目的。由于较深的地层不会受到大气温度变化的干扰，故能常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外空气温度，也低于夏季的室外空气温度，且具有较大的热容量，因此地下水源热泵系统的效率比空气源热泵高，COP值一般在3和4.5之间，并且不存在结霜等问题。此外，冬季通过热泵吸收大地中的热量提高室内空气温度后对建筑物供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样，在地下水源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
2水源热泵在浅层地热能开发中的应用
2.1开发条件分析
目前地下水水源热泵系统已经成为我国浅层地热能开发利用的主要技术，但是该系统并不是在任何区域环境和地质条件下都适应的，因而地区在进行浅层地热能开发之前，需要做好相应的环境分析，并将其与地下水水源热泵系统的适用条件进行比对，以确定具体的开发方案。在进行正式的地热能开发利用前需派遣专业的技术人员到实地进行区域浅层地热能和场地浅层地热能的勘查，明确该地是否具备地下水水源热泵的开发条件。技术人员需要掌握专业的地质勘查知识，在进行调查前，明确开发条件分析的指标和区域浅层地热能调查的目的。并根据当地地质环境、水文分布的调查情况对其浅层地热能进行评价，参考相应的分区指标对该地进行适宜性分区。地下水水源热泵系统浅层地热能的开发条件分析内容主要包括区域的地下水的分布深度、深埋、厚度、渗透性、富水性、水岩性以及地下水的水温、水质、水位动态变化情况、地质灾层害类型等等。以黄泛平原区（菏泽）为例，该地的大部分区域地下0~50m深为淡水，50~200m深为咸水，且咸淡水界面分布不一致，大多淡水段砂层比咸水段砂层厚度大，所以大多数淡水段水量大，咸水段水量较小。本文在该地进行了相应的抽水试验，为该地的水源热泵技术应用提供了水文地质参数参考，试验结果显示该地的咸水段水质一般低于4g/L，符合地下水水源热泵技术浅层地热能开发的水质要求。
2.2地下水换热方式适宜性分区
根据区域浅层地热能评价的结果可以对当地的地下水换热方式进行适宜性分区。区域的现有工程热交换或者是通过回灌、抽水试验数据计算的当地地下水循环利用量和换热都是进行区域浅层地热能评价的重要根据。在区域浅层地热能勘查评价后确定适宜进行浅层地热能的开发后，还需要在工程设计前进行场地浅层地热能的勘查，分析地下水水源热泵系统的可行性，综合考虑浅层地热能开发的经济效益和环境效益，并在此基础下进行地热能开发利用方案的设计。
根据地下水水源热泵的条件要求可以将浅层地热能开发区域划分为适宜区、较适宜区和不适宜区3类。其中适宜区的确定条件为单位涌水量超过500m3/（d•m），单位回灌量与单位涌水量的比值超过0.8，地下水位年下降量小于0.8m。较适宜区的条件为单位涌水量在300~500m3/（d•m），单位回灌量/单位涌水量为0.5~0.8，地下水位年下降量0.8~1.5m。不适宜区的标准为单位涌水量低于300m3/（d•m），单位回灌量/单位涌水量低于0.5，地下水位年下降量超过1.5m，且一般为重要水源地保护区或者是地面存在严重沉降的区域。当需要对区域进行适宜性分区时，地下水位年下降量、单位涌水量以及单位回灌量与单位涌水量的比值均符合适宜区的标准时，则认为该地为地下水水源热泵技术使用的适宜区；而只要符合不适宜区3项指标中的任一项都认为该地不适合利用地下水源热泵技术进行浅层地热能的开发，属于不适宜区；除适宜区和不适宜区以外的其他区域都属于地下水源热泵技术进行浅层地热能开发的较适宜区。
2.3热源井回灌分析
地下水被水热泵机组进行能量交换后排出，之后再人工将排出的地下水注入地下含水层内，即为热源井回灌。热源井回灌的作用主要体现在3个方面：（1）地下水回灌后可进行能量的储存，从而进行冷热源的提供；（2）对地下水水源进行补充，确保地下水位及地下水储量的平衡；（3）保持地下含水层的水头压力，为地下水源热泵技术的实施创造必要条件，防止地下水水量的损失造成的地表沉降现象。影响热源井回灌量的因素较多，包括区域水文条件、地质环境、热源井工艺、地下水回灌方法、热源井间距设计以及热源井管材的选择等等。
其中当地的水文地质条件是热源井回灌量的最主要影响因素，因而需要根据地质条件来进行回灌井数量的确认，一般在卵砾石地层中抽水与回灌井比例保持为1∶1或1∶2，而在细砂等颗粒松散的地层中抽水与回灌井数的比例要保持在1∶3以上。
3对策建议
（1）建议政府加大对浅层地热能开发利用推广，根据《可再生能源法》的有关规定，研究出台相关鼓励政策。实行政府引导和财政补贴，采取有效措施降低浅层地热能开发的前期投入费用，普及宣传浅层地热能，引导产业发展，在新建开发区供暖/制冷方式首选浅层地热能开发利用方式。
（2）尽快建立完善的勘察、设计、施工、运行和动态监测等方面的地方性技术规程，逐步建立市场准入制和工程监理制及技术人员培训上岗制确保施工队伍的技术水平和工程质量；健全管理体制，明确管理主体，制定规章制度，依法实施监管。建议对大型工程和重点工程等进行全方位监测，以便客观、公正地评价开发利用浅层地热能所带来的节能减排效益、经济效益和对地质环境的影响。
（3）开展区域浅层地热能勘察评价工作，查明浅层地热能赋存条件、分布规律，进行适宜性分区。在勘查评价基础上进行合理布局，编制浅层地热能开发利用规划，明确浅层地热能开发利用的地下水和地埋管两种主要开发利用形式的适宜区范围。
（4）地面沉降和地裂缝区进行浅层地热能开发必须先有专业单位进行勘察评价。
（5）深入研究水源热泵系统运行是否会引起地面沉降，目前我国的主要城市区都缺少这方面的资料，建议地下水式地源热泵系统设计时埋设地面沉降监测点进行地面沉降量监测，为地下水式地源热泵系统设计提供依据。
结束语
作为一种新型的浅层地热能可持续开发利用的地下水源热泵空调技术，主要是通过提取分散的、不能被直接利用的、低品位的地热能，转化为具有更高利用价值的能源。水源热泵空调系统与传统的空调系统相比具有高效节能的优点，同时有效降低了对环境的污染，无论是适用范围还是市场前景都非常可观，因此得到广泛的应用。
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