地源熱泵應(yīng)用中的勘察與施工問題及工程勘察企業(yè)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)蘇強(qiáng)建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院（CIGIS）地源熱泵應(yīng)用中的勘察與施工問題及工程勘察企業(yè)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)蘇1

提綱

一、地源熱泵簡(jiǎn)介

二、地源熱泵的勘察

三、存在的問題

四、工勘企業(yè)的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)

五、前景展望

提綱

一、地源熱泵簡(jiǎn)介

二、地源熱泵的勘察

三、存在的問題2概念地源熱泵（Groundsourceheatpump，簡(jiǎn)稱GSHP）是一種利用地下淺層地?zé)崮埽òㄍ寥?、地下水、地表水等）的既可供熱又可制冷的高效?jié)能空調(diào)系統(tǒng)。它把傳統(tǒng)空調(diào)器的冷凝器或蒸發(fā)器直接埋入地下，使其與大地進(jìn)行熱交換，或是通過中間介質(zhì)（通常是水或水和防凍劑的混合液）作為熱能傳遞的載體，并使中間介質(zhì)在封閉環(huán)路中通過大地循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與大地進(jìn)行熱交換的目的。概念地源熱泵（Groundsourceheatpump3冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提取出來為建筑供暖，同時(shí)儲(chǔ)存冷能量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，對(duì)建筑進(jìn)行降溫，同時(shí)儲(chǔ)存熱量，以備冬用。還可供應(yīng)生活用水，是一種有效地利用能源的方式。冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提取出來為建筑供暖，同時(shí)儲(chǔ)存冷4發(fā)展簡(jiǎn)史“地源熱泵”的概念最早出現(xiàn)在1912的瑞士的專利文獻(xiàn)。20世紀(jì)50年代，歐洲和美國開始出現(xiàn)研究地源熱泵的第一次高潮。1954年，美國人發(fā)明了世界上第一臺(tái)地源熱泵，其工作原理與今天的地源熱泵相同，只是體積較大，機(jī)械功能和熱效率比今天的熱泵系統(tǒng)低得多，但當(dāng)時(shí)由于能源價(jià)格低，這種系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)，因而未得到推廣。20世紀(jì)70年代，石油危機(jī)把人們的注意力集中到節(jié)能時(shí)，地源熱泵研究又進(jìn)入一次高潮，北歐國家的科技工作者開始了地源熱泵的實(shí)際應(yīng)用研究和開發(fā)，并得到了政府的大力支持。發(fā)展簡(jiǎn)史520世紀(jì)80年代是地源熱泵技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，北美國家的政府機(jī)構(gòu)和科研單位大力開發(fā)地源熱泵的系統(tǒng)技術(shù)，美國能源部在俄克拉荷馬州立大學(xué)成立了國際地源熱泵聯(lián)合會(huì)（IGSHPA）。這一時(shí)期美國的地源熱泵生產(chǎn)廠家也十分活躍，成立了全國地源熱泵生產(chǎn)商聯(lián)合會(huì)并逐步完善了安裝工程網(wǎng)絡(luò)。我國從1995年開始學(xué)習(xí)和引進(jìn)歐洲產(chǎn)品，直到1997年才出現(xiàn)有規(guī)模的地源熱泵采暖工程項(xiàng)目，20世紀(jì)80年代是地源熱泵技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，北美國家的62001年，重慶大學(xué)和山東建筑工程學(xué)院等高校也紛紛建成了各自的封閉循環(huán)系統(tǒng)示范工程。政府方面，從1995年上半年起，國家環(huán)保總局、建設(shè)部、科技部等部門單獨(dú)或聯(lián)合召開了幾次產(chǎn)品推廣會(huì)和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)會(huì)。至此，地源熱泵技術(shù)不但得到了國家和地方政府的高度重視，也得到了社會(huì)企事業(yè)各方面的青睞，顯示出了巨大的市場(chǎng)潛力。2001年，重慶大學(xué)和山東建筑工程學(xué)院等高校也紛紛建成了各7特點(diǎn)與普通以空氣作為冷熱源的空氣源熱泵相比，地源熱泵具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)高效節(jié)能：相對(duì)于地球表面的空氣與地表水，地面10m以下的大地溫度接近年平均大氣溫度，因此無論夏季或冬季，其溫度總是比地表面上的空氣和地表水更適宜作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源。理論上講，降低冷凝溫度和提高蒸發(fā)溫度都可提高循環(huán)效率，平均可以節(jié)約用戶30%～40%的運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能的效果。通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。特點(diǎn)與普通以空氣作為冷熱源的空氣源熱泵相比，地源熱泵具有如下8表1國內(nèi)不同供暖方式的一次性投資對(duì)比方式系統(tǒng)性能一次性投資/萬元附加投資燃煤鍋爐供暖、熱水50煤場(chǎng)和運(yùn)輸燃油鍋爐供暖、熱水61油庫耗電鍋爐供暖、熱水90專用供電線路熱網(wǎng)供熱供暖、熱水70供熱和回水管道溴化鋰中央空調(diào)供冷暖、熱水325輸電管線耗電空調(diào)機(jī)供冷暖295專用供電線路地源熱泵供冷暖、熱水128地下循環(huán)系統(tǒng)表1國內(nèi)不同供暖方式的一次性投資對(duì)比方式系統(tǒng)性能一次性投9據(jù)美國10年的統(tǒng)計(jì)資料：地源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用比耗電空調(diào)、中央空調(diào)節(jié)約22%～25%

，運(yùn)行費(fèi)用比燃油、燃煤鍋爐節(jié)約40%～60%。地下開式循環(huán)系統(tǒng)壽命達(dá)30年，地下封閉循環(huán)系統(tǒng)可達(dá)50年。據(jù)美國10年的統(tǒng)計(jì)資料：10(2)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，無需除霜：空氣源熱泵（即空調(diào)）當(dāng)盤管表面溫度低于0℃以下時(shí)，如果空氣中的相對(duì)濕度同時(shí)達(dá)到某一程度，盤管表面就會(huì)結(jié)霜，如不及時(shí)除霜，霜就會(huì)越結(jié)越厚，阻礙盤管的熱交換，嚴(yán)重者會(huì)結(jié)冰，導(dǎo)致壓縮機(jī)出現(xiàn)低壓保護(hù)停機(jī)。而地源熱泵無需除霜，使得機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定可靠。(2)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，無需除霜：11(3)對(duì)環(huán)境無負(fù)面影響：空氣源熱泵夏季對(duì)環(huán)境空氣放熱，冬季從環(huán)境空氣中吸熱，加劇了建筑周圍熱環(huán)境的惡化。若加上機(jī)組的噪聲等因素，其對(duì)城市的整體環(huán)境有較大的負(fù)面影響。而地源熱泵無此影響。(3)對(duì)環(huán)境無負(fù)面影響：12(4)屬可再生能源利用：地源熱泵是利用地球上水、土壤和巖石中儲(chǔ)藏的能量作為冷熱源，進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵作為一個(gè)蓄能系統(tǒng)，夏存冬取，冬存夏放，是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，是一種可再生的能源利用新技術(shù)。(4)屬可再生能源利用：13(5)一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣：地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可以供生活熱水，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加空調(diào)的2套系統(tǒng)。不僅節(jié)省了能源，還減少了設(shè)備投資。可廣泛用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅。(5)一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣：14(6)不占用地面土地：地源熱泵的換熱器埋在地下，可環(huán)繞建筑物布置;可布置在花園、草坪、農(nóng)田下面或湖泊、水池內(nèi);可布置在土壤、巖石或地下層內(nèi)，還可在混凝土基礎(chǔ)樁內(nèi)埋管。不占用地表面積。(6)不占用地面土地：15分類地源熱泵的地下部分稱為地下熱交換器，目前通常將其分為3種：土壤源熱泵系統(tǒng)地下水源熱泵系統(tǒng)地表水源熱泵系統(tǒng)分類地源熱泵的地下部分稱為地下熱交換器，目前通常將其分為316地源熱泵應(yīng)用課件17地源熱泵應(yīng)用課件18地源熱泵應(yīng)用課件19地源熱泵應(yīng)用課件20地源熱泵應(yīng)用課件21二、地源熱泵的勘察《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366-2005）中的強(qiáng)制性條文規(guī)定：1.地源熱泵在使用前必須進(jìn)行場(chǎng)區(qū)的調(diào)查和詳細(xì)的工程勘察。熱泵系統(tǒng)發(fā)展的好壞、運(yùn)行效率的高低主要取決于整個(gè)系統(tǒng)地下部分的工作狀態(tài)，因此地下部分的勘察、設(shè)計(jì)和施工是關(guān)鍵。必須了解使用區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)狀況，才能確定該區(qū)域是否適合使用地源熱泵系統(tǒng)。二、地源熱泵的勘察《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50322按照《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366-2005）中的要求，對(duì)熱泵系統(tǒng)的調(diào)查和勘察主要包含以下方面的內(nèi)容：按照《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366-2005）23（1）收集、分析、研究現(xiàn)有資料通過整理分析擬建場(chǎng)地現(xiàn)有的地質(zhì)、水文地質(zhì)、物化探等資料，了解淺層地?zé)崮艿牡刭|(zhì)背景，查明地?zé)崽锏牡貙幽甏?、巖性特征、地質(zhì)構(gòu)造特征以及地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件等，并結(jié)合不同的地面物探工作，確定含水層上覆蓋層的厚度、地層與巖性分界面形態(tài)、斷裂的位置和產(chǎn)狀、地下水埋藏深度、流速流量及含水層深度、含水量等，為淺層地?zé)崮艿目碧教峁┮罁?jù)。（1）收集、分析、研究現(xiàn)有資料24（2）實(shí)地勘察主要包括對(duì)場(chǎng)地規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀的勘察，如場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有的建筑物、植被、溝渠、管線及水井等的分布狀況進(jìn)行調(diào)查，依據(jù)不同的換熱系統(tǒng)，對(duì)巖土體的熱物性參數(shù)、水文地質(zhì)條件及地表水狀況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和測(cè)試分析。（2）實(shí)地勘察25三、存在的問題地源熱泵在政府部門政策鼓勵(lì)下，近年來發(fā)展迅猛，經(jīng)過一段時(shí)期的發(fā)展后，也出現(xiàn)一些問題：對(duì)地?zé)崮芨拍钸€有不同的理解有專家認(rèn)為“地源熱泵技術(shù)是一種利用淺層地?zé)崮艿?、既可以取熱供暖又可以取冷供冷的空調(diào)技術(shù)”，“淺層地?zé)崮艿臏囟嚷愿哂诋?dāng)?shù)仄骄鶞囟?～5℃，溫度比較穩(wěn)定，分布廣泛，開發(fā)利用方便”，還有專家認(rèn)為地?zé)崮軕?yīng)該更強(qiáng)調(diào)熱平衡的概念，而不應(yīng)當(dāng)僅僅將其視為一種取之不盡的資源來利用。三、存在的問題地源熱泵在政府部門政策鼓勵(lì)下，近年來發(fā)展迅猛26技術(shù)方面也存在如下方面的問題：1在地埋管熱交換器的設(shè)計(jì)計(jì)算和地下水的抽取與回灌的設(shè)計(jì)計(jì)算中：只計(jì)算打井?dāng)?shù)量、埋管深度與埋管長(zhǎng)度，不考慮夏季累計(jì)向地下釋放熱量和冬季累計(jì)從地下吸取熱量的平衡，不計(jì)算地下巖土層、含水層的溫度場(chǎng)的逐年變化與累計(jì)變化。技術(shù)方面也存在如下方面的問題：272

地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必需的地質(zhì)構(gòu)造和熱物理參數(shù)，如導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)、熱容量，以及地下水資源的分布、水質(zhì)、水溫、遷移速度等參數(shù)，目前尚無完整可靠的國內(nèi)資料。2地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必需的地質(zhì)構(gòu)造和熱物理參數(shù)，如導(dǎo)熱系數(shù)283

由于地源熱泵系統(tǒng)常年周期的放熱和吸熱活動(dòng)，抽水和回灌行為，必然會(huì)影響地下的溫度場(chǎng)和含水層的水量、水質(zhì)和流速的分布，地下鉆井埋管和打井也會(huì)影響原有地下淺層的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此必須建立監(jiān)測(cè)井，對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行定時(shí)、定期的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和隱患，保障系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行。3由于地源熱泵系統(tǒng)常年周期的放熱和吸熱活動(dòng)，抽水和回灌行為294

對(duì)建立地源熱泵系統(tǒng)的區(qū)域缺乏長(zhǎng)期的地下環(huán)境的監(jiān)測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)建立后長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，必然會(huì)對(duì)場(chǎng)區(qū)周邊的地下水環(huán)境、區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，目前對(duì)這方面還缺乏研究。4對(duì)建立地源熱泵系統(tǒng)的區(qū)域缺乏長(zhǎng)期的地下環(huán)境的監(jiān)測(cè)和評(píng)估系30e最突出的幾個(gè)問題①回灌困難由于在基礎(chǔ)水文地質(zhì)方面缺乏系統(tǒng)的研究分析，地下水源熱泵系統(tǒng)在經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)回灌困難的問題，很難做到地下水100％回灌到同一含水層，不污染地下水。因此，地下水開采與回灌的優(yōu)化組合研究，在不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分別采用什么樣的開采和回灌技術(shù)、抽水井和回灌井的水量如何運(yùn)移、熱量如何轉(zhuǎn)換等一系列問題還都有待解決。e最突出的幾個(gè)問題31②腐蝕問題一些地?zé)峋谑褂?～3年后出現(xiàn)的井管腐蝕問題，導(dǎo)致水溫下降、地下水質(zhì)污染、涌砂等問題，常常會(huì)造成水井不能正常使用，不僅未達(dá)到設(shè)計(jì)前的初衷，還造成了很大的浪費(fèi)。②腐蝕問題32③巖土特性問題地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)問題就是取得符合反映實(shí)際情況的熱物性參數(shù)。由于地下巖土的熱物性平均值是變化的，在不同的地質(zhì)條件下，設(shè)計(jì)參數(shù)相差可以達(dá)到十倍左右，差別很大。但目前的巖土熱物性參數(shù)測(cè)試技術(shù)和測(cè)試儀器研發(fā)工作目前還不很成熟，在某一個(gè)地區(qū)的研究成果可能完全不適用于另一個(gè)地區(qū)，必須進(jìn)行相應(yīng)的修正甚至重新研究，即使在同一場(chǎng)地條件下，不同儀器測(cè)試出的結(jié)果也有較大的不同，這就為參數(shù)的使用者造成了困惑，也為熱泵機(jī)組日后的長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)形成隱患。③巖土特性問題33地源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)跨學(xué)科、跨專業(yè)的綜合能源利用技術(shù)，需要暖通工程師和巖土工程師的緊密配合，兩者缺一不可。這就要求巖土工程師在進(jìn)行熱泵勘察時(shí)和暖通工程師充分交流，認(rèn)真了解對(duì)方的需求，結(jié)合自身的工程經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真進(jìn)行勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試等各項(xiàng)工作，使系統(tǒng)達(dá)到要求的節(jié)能、環(huán)保的性能。地源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)跨學(xué)科、跨專業(yè)的綜合能源利用技術(shù)，需要暖通34四、工勘企業(yè)的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)

特點(diǎn)：業(yè)務(wù)接觸少進(jìn)入企業(yè)少

市場(chǎng)比重小四、工勘企業(yè)的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：35由于地源熱泵在我國的興起時(shí)間并不長(zhǎng)，真正獲得迅猛發(fā)展也是因?yàn)榻鼛啄觌S著節(jié)能減排工作在政府工作中比重的加大。目前在地源熱泵勘察和施工過程中，主要是地礦、石油等行業(yè)的企業(yè)在做工作，同時(shí)還存在著一部分個(gè)人等，技術(shù)水平和施工質(zhì)量參差不齊。而工程勘察企業(yè)接觸地源熱泵行業(yè)的數(shù)量很少，在這個(gè)新興的領(lǐng)域中所占的市場(chǎng)比重也很小。由于地源熱泵在我國的興起時(shí)間并不長(zhǎng)，真正獲得迅猛發(fā)展也是因?yàn)?6隨著勘察設(shè)計(jì)行業(yè)體制改革的進(jìn)行、加入WTO后國外勘察設(shè)計(jì)企業(yè)的進(jìn)入，勘察設(shè)計(jì)行業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)也將異常激烈。因此，積極拓展在這一新領(lǐng)域的業(yè)務(wù)，可能為勘察設(shè)計(jì)企業(yè)開拓新的業(yè)務(wù)方向、提高技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)和增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力提供一個(gè)機(jī)遇。地源熱泵應(yīng)用課件37工程勘察企業(yè)進(jìn)入地源熱泵行業(yè)有著自身的優(yōu)勢(shì)。在《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中的兩個(gè)強(qiáng)制性條文中，均與工程勘察企業(yè)業(yè)務(wù)有關(guān)：1地源熱泵系統(tǒng)在設(shè)計(jì)前必須經(jīng)過地質(zhì)調(diào)查和工程勘察；2換熱后的地下水必須同層完全回灌。工程勘察企業(yè)進(jìn)入地源熱泵行業(yè)有著自身的優(yōu)勢(shì)。在《地源熱泵系統(tǒng)38第一個(gè)強(qiáng)制性條文調(diào)查是通過了解周圍的水井等，了解這個(gè)地方可能進(jìn)行的施工方式，通過調(diào)查后，進(jìn)行有針對(duì)性的勘察，包括地下水的勘察及熱物性的勘察。第二個(gè)強(qiáng)制性條文是從保護(hù)水資源的角度強(qiáng)調(diào)了開式系統(tǒng)的完全回灌和同層回灌，屬于典型的水文地質(zhì)問題。第一個(gè)強(qiáng)制性條文調(diào)查是通過了解周圍的水井等，了解這個(gè)地方可能39地源熱泵技術(shù)的推廣使用無論是開式循環(huán)系統(tǒng)還是閉式循環(huán)系統(tǒng)都離不開巖土鉆掘工程。垂直封閉式的地下循環(huán)系統(tǒng)，其巖土鉆掘工作量更大，其鉆孔長(zhǎng)度與供暖/制冷建筑面積之比為1～2倍，地下系統(tǒng)的投資約與地上系統(tǒng)持平。最終決定熱泵系統(tǒng)效率高低的是地下?lián)Q熱器技術(shù)方面，這個(gè)問題已經(jīng)越發(fā)突現(xiàn)，因此國內(nèi)外對(duì)地源熱泵研究的重點(diǎn)大都放在地下熱交換系統(tǒng)上。地源熱泵技術(shù)的推廣使用無論是開式循環(huán)系統(tǒng)還是閉式循環(huán)系統(tǒng)都離40在涉及到整個(gè)熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期使用的其他關(guān)鍵技術(shù)，如巖土熱物性參數(shù)的獲取、使用過程中的腐蝕等問題，也并沒有形成特別有效的方法和技術(shù)。這當(dāng)中一些高校、研究機(jī)構(gòu)和設(shè)備廠商做的工作稍多，而工程勘察企業(yè)的從事人員很少。在涉及到整個(gè)熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期使用的其他關(guān)鍵技術(shù)，如巖土熱物性參數(shù)41五、前景展望目前我國城鎮(zhèn)每年新增房屋建筑面積約20億m3，其中能達(dá)到建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的僅有5％，其余的95％都是未來需要陸續(xù)進(jìn)行節(jié)能改造的的高耗能建筑；黨的十七大報(bào)告再次強(qiáng)調(diào)“必須把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)放在工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出地位，落實(shí)到每個(gè)單位，每個(gè)家庭”；“完成或完不成節(jié)能減排目標(biāo)都將作為政府和領(lǐng)導(dǎo)班子政績(jī)考核的重要內(nèi)容，實(shí)行嚴(yán)格的問責(zé)制和一票否決制”（國家環(huán)?？偩指本珠L(zhǎng)張力軍2007年11月29日語）；五、前景展望42隨著不斷出臺(tái)的政府相關(guān)節(jié)能政策，將為地源熱泵行業(yè)的發(fā)展將帶來巨大的機(jī)遇。北京、沈陽等地已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)政策對(duì)發(fā)展地源熱泵給予補(bǔ)貼，鼓勵(lì)其進(jìn)行長(zhǎng)足發(fā)展。如何將成熟的巖土工程技術(shù)運(yùn)用的到這一新的領(lǐng)域并與之相配套，既為工程勘察企業(yè)提出了一個(gè)新的問題，也提供了一次新的發(fā)展機(jī)遇。地源熱泵應(yīng)用課件43謝謝！

謝謝！

44地源熱泵應(yīng)用中的勘察與施工問題及工程勘察企業(yè)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)蘇強(qiáng)建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院（CIGIS）地源熱泵應(yīng)用中的勘察與施工問題及工程勘察企業(yè)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)蘇45

提綱

一、地源熱泵簡(jiǎn)介

二、地源熱泵的勘察

三、存在的問題

四、工勘企業(yè)的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)

五、前景展望

提綱

一、地源熱泵簡(jiǎn)介

二、地源熱泵的勘察

三、存在的問題46概念地源熱泵（Groundsourceheatpump，簡(jiǎn)稱GSHP）是一種利用地下淺層地?zé)崮埽òㄍ寥?、地下水、地表水等）的既可供熱又可制冷的高效?jié)能空調(diào)系統(tǒng)。它把傳統(tǒng)空調(diào)器的冷凝器或蒸發(fā)器直接埋入地下，使其與大地進(jìn)行熱交換，或是通過中間介質(zhì)（通常是水或水和防凍劑的混合液）作為熱能傳遞的載體，并使中間介質(zhì)在封閉環(huán)路中通過大地循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與大地進(jìn)行熱交換的目的。概念地源熱泵（Groundsourceheatpump47冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提取出來為建筑供暖，同時(shí)儲(chǔ)存冷能量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，對(duì)建筑進(jìn)行降溫，同時(shí)儲(chǔ)存熱量，以備冬用。還可供應(yīng)生活用水，是一種有效地利用能源的方式。冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提取出來為建筑供暖，同時(shí)儲(chǔ)存冷48發(fā)展簡(jiǎn)史“地源熱泵”的概念最早出現(xiàn)在1912的瑞士的專利文獻(xiàn)。20世紀(jì)50年代，歐洲和美國開始出現(xiàn)研究地源熱泵的第一次高潮。1954年，美國人發(fā)明了世界上第一臺(tái)地源熱泵，其工作原理與今天的地源熱泵相同，只是體積較大，機(jī)械功能和熱效率比今天的熱泵系統(tǒng)低得多，但當(dāng)時(shí)由于能源價(jià)格低，這種系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)，因而未得到推廣。20世紀(jì)70年代，石油危機(jī)把人們的注意力集中到節(jié)能時(shí)，地源熱泵研究又進(jìn)入一次高潮，北歐國家的科技工作者開始了地源熱泵的實(shí)際應(yīng)用研究和開發(fā)，并得到了政府的大力支持。發(fā)展簡(jiǎn)史4920世紀(jì)80年代是地源熱泵技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，北美國家的政府機(jī)構(gòu)和科研單位大力開發(fā)地源熱泵的系統(tǒng)技術(shù)，美國能源部在俄克拉荷馬州立大學(xué)成立了國際地源熱泵聯(lián)合會(huì)（IGSHPA）。這一時(shí)期美國的地源熱泵生產(chǎn)廠家也十分活躍，成立了全國地源熱泵生產(chǎn)商聯(lián)合會(huì)并逐步完善了安裝工程網(wǎng)絡(luò)。我國從1995年開始學(xué)習(xí)和引進(jìn)歐洲產(chǎn)品，直到1997年才出現(xiàn)有規(guī)模的地源熱泵采暖工程項(xiàng)目，20世紀(jì)80年代是地源熱泵技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，北美國家的502001年，重慶大學(xué)和山東建筑工程學(xué)院等高校也紛紛建成了各自的封閉循環(huán)系統(tǒng)示范工程。政府方面，從1995年上半年起，國家環(huán)?？偩?、建設(shè)部、科技部等部門單獨(dú)或聯(lián)合召開了幾次產(chǎn)品推廣會(huì)和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)會(huì)。至此，地源熱泵技術(shù)不但得到了國家和地方政府的高度重視，也得到了社會(huì)企事業(yè)各方面的青睞，顯示出了巨大的市場(chǎng)潛力。2001年，重慶大學(xué)和山東建筑工程學(xué)院等高校也紛紛建成了各51特點(diǎn)與普通以空氣作為冷熱源的空氣源熱泵相比，地源熱泵具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)高效節(jié)能：相對(duì)于地球表面的空氣與地表水，地面10m以下的大地溫度接近年平均大氣溫度，因此無論夏季或冬季，其溫度總是比地表面上的空氣和地表水更適宜作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源。理論上講，降低冷凝溫度和提高蒸發(fā)溫度都可提高循環(huán)效率，平均可以節(jié)約用戶30%～40%的運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能的效果。通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。特點(diǎn)與普通以空氣作為冷熱源的空氣源熱泵相比，地源熱泵具有如下52表1國內(nèi)不同供暖方式的一次性投資對(duì)比方式系統(tǒng)性能一次性投資/萬元附加投資燃煤鍋爐供暖、熱水50煤場(chǎng)和運(yùn)輸燃油鍋爐供暖、熱水61油庫耗電鍋爐供暖、熱水90專用供電線路熱網(wǎng)供熱供暖、熱水70供熱和回水管道溴化鋰中央空調(diào)供冷暖、熱水325輸電管線耗電空調(diào)機(jī)供冷暖295專用供電線路地源熱泵供冷暖、熱水128地下循環(huán)系統(tǒng)表1國內(nèi)不同供暖方式的一次性投資對(duì)比方式系統(tǒng)性能一次性投53據(jù)美國10年的統(tǒng)計(jì)資料：地源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用比耗電空調(diào)、中央空調(diào)節(jié)約22%～25%

，運(yùn)行費(fèi)用比燃油、燃煤鍋爐節(jié)約40%～60%。地下開式循環(huán)系統(tǒng)壽命達(dá)30年，地下封閉循環(huán)系統(tǒng)可達(dá)50年。據(jù)美國10年的統(tǒng)計(jì)資料：54(2)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，無需除霜：空氣源熱泵（即空調(diào)）當(dāng)盤管表面溫度低于0℃以下時(shí)，如果空氣中的相對(duì)濕度同時(shí)達(dá)到某一程度，盤管表面就會(huì)結(jié)霜，如不及時(shí)除霜，霜就會(huì)越結(jié)越厚，阻礙盤管的熱交換，嚴(yán)重者會(huì)結(jié)冰，導(dǎo)致壓縮機(jī)出現(xiàn)低壓保護(hù)停機(jī)。而地源熱泵無需除霜，使得機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定可靠。(2)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，無需除霜：55(3)對(duì)環(huán)境無負(fù)面影響：空氣源熱泵夏季對(duì)環(huán)境空氣放熱，冬季從環(huán)境空氣中吸熱，加劇了建筑周圍熱環(huán)境的惡化。若加上機(jī)組的噪聲等因素，其對(duì)城市的整體環(huán)境有較大的負(fù)面影響。而地源熱泵無此影響。(3)對(duì)環(huán)境無負(fù)面影響：56(4)屬可再生能源利用：地源熱泵是利用地球上水、土壤和巖石中儲(chǔ)藏的能量作為冷熱源，進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵作為一個(gè)蓄能系統(tǒng)，夏存冬取，冬存夏放，是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，是一種可再生的能源利用新技術(shù)。(4)屬可再生能源利用：57(5)一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣：地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可以供生活熱水，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加空調(diào)的2套系統(tǒng)。不僅節(jié)省了能源，還減少了設(shè)備投資。可廣泛用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅。(5)一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣：58(6)不占用地面土地：地源熱泵的換熱器埋在地下，可環(huán)繞建筑物布置;可布置在花園、草坪、農(nóng)田下面或湖泊、水池內(nèi);可布置在土壤、巖石或地下層內(nèi)，還可在混凝土基礎(chǔ)樁內(nèi)埋管。不占用地表面積。(6)不占用地面土地：59分類地源熱泵的地下部分稱為地下熱交換器，目前通常將其分為3種：土壤源熱泵系統(tǒng)地下水源熱泵系統(tǒng)地表水源熱泵系統(tǒng)分類地源熱泵的地下部分稱為地下熱交換器，目前通常將其分為360地源熱泵應(yīng)用課件61地源熱泵應(yīng)用課件62地源熱泵應(yīng)用課件63地源熱泵應(yīng)用課件64地源熱泵應(yīng)用課件65二、地源熱泵的勘察《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366-2005）中的強(qiáng)制性條文規(guī)定：1.地源熱泵在使用前必須進(jìn)行場(chǎng)區(qū)的調(diào)查和詳細(xì)的工程勘察。熱泵系統(tǒng)發(fā)展的好壞、運(yùn)行效率的高低主要取決于整個(gè)系統(tǒng)地下部分的工作狀態(tài)，因此地下部分的勘察、設(shè)計(jì)和施工是關(guān)鍵。必須了解使用區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)狀況，才能確定該區(qū)域是否適合使用地源熱泵系統(tǒng)。二、地源熱泵的勘察《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366按照《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366-2005）中的要求，對(duì)熱泵系統(tǒng)的調(diào)查和勘察主要包含以下方面的內(nèi)容：按照《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366-2005）67（1）收集、分析、研究現(xiàn)有資料通過整理分析擬建場(chǎng)地現(xiàn)有的地質(zhì)、水文地質(zhì)、物化探等資料，了解淺層地?zé)崮艿牡刭|(zhì)背景，查明地?zé)崽锏牡貙幽甏?、巖性特征、地質(zhì)構(gòu)造特征以及地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件等，并結(jié)合不同的地面物探工作，確定含水層上覆蓋層的厚度、地層與巖性分界面形態(tài)、斷裂的位置和產(chǎn)狀、地下水埋藏深度、流速流量及含水層深度、含水量等，為淺層地?zé)崮艿目碧教峁┮罁?jù)。（1）收集、分析、研究現(xiàn)有資料68（2）實(shí)地勘察主要包括對(duì)場(chǎng)地規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀的勘察，如場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有的建筑物、植被、溝渠、管線及水井等的分布狀況進(jìn)行調(diào)查，依據(jù)不同的換熱系統(tǒng)，對(duì)巖土體的熱物性參數(shù)、水文地質(zhì)條件及地表水狀況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和測(cè)試分析。（2）實(shí)地勘察69三、存在的問題地源熱泵在政府部門政策鼓勵(lì)下，近年來發(fā)展迅猛，經(jīng)過一段時(shí)期的發(fā)展后，也出現(xiàn)一些問題：對(duì)地?zé)崮芨拍钸€有不同的理解有專家認(rèn)為“地源熱泵技術(shù)是一種利用淺層地?zé)崮艿摹⒓瓤梢匀峁┡挚梢匀±涔├涞目照{(diào)技術(shù)”，“淺層地?zé)崮艿臏囟嚷愿哂诋?dāng)?shù)仄骄鶞囟?～5℃，溫度比較穩(wěn)定，分布廣泛，開發(fā)利用方便”，還有專家認(rèn)為地?zé)崮軕?yīng)該更強(qiáng)調(diào)熱平衡的概念，而不應(yīng)當(dāng)僅僅將其視為一種取之不盡的資源來利用。三、存在的問題地源熱泵在政府部門政策鼓勵(lì)下，近年來發(fā)展迅猛70技術(shù)方面也存在如下方面的問題：1在地埋管熱交換器的設(shè)計(jì)計(jì)算和地下水的抽取與回灌的設(shè)計(jì)計(jì)算中：只計(jì)算打井?dāng)?shù)量、埋管深度與埋管長(zhǎng)度，不考慮夏季累計(jì)向地下釋放熱量和冬季累計(jì)從地下吸取熱量的平衡，不計(jì)算地下巖土層、含水層的溫度場(chǎng)的逐年變化與累計(jì)變化。技術(shù)方面也存在如下方面的問題：712

地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必需的地質(zhì)構(gòu)造和熱物理參數(shù)，如導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)、熱容量，以及地下水資源的分布、水質(zhì)、水溫、遷移速度等參數(shù)，目前尚無完整可靠的國內(nèi)資料。2地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必需的地質(zhì)構(gòu)造和熱物理參數(shù)，如導(dǎo)熱系數(shù)723

由于地源熱泵系統(tǒng)常年周期的放熱和吸熱活動(dòng)，抽水和回灌行為，必然會(huì)影響地下的溫度場(chǎng)和含水層的水量、水質(zhì)和流速的分布，地下鉆井埋管和打井也會(huì)影響原有地下淺層的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此必須建立監(jiān)測(cè)井，對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行定時(shí)、定期的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和隱患，保障系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行。3由于地源熱泵系統(tǒng)常年周期的放熱和吸熱活動(dòng)，抽水和回灌行為734

對(duì)建立地源熱泵系統(tǒng)的區(qū)域缺乏長(zhǎng)期的地下環(huán)境的監(jiān)測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)建立后長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，必然會(huì)對(duì)場(chǎng)區(qū)周邊的地下水環(huán)境、區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，目前對(duì)這方面還缺乏研究。4對(duì)建立地源熱泵系統(tǒng)的區(qū)域缺乏長(zhǎng)期的地下環(huán)境的監(jiān)測(cè)和評(píng)估系74e最突出的幾個(gè)問題①回灌困難由于在基礎(chǔ)水文地質(zhì)方面缺乏系統(tǒng)的研究分析，地下水源熱泵系統(tǒng)在經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)回灌困難的問題，很難做到地下水100％回灌到同一含水層，不污染地下水。因此，地下水開采與回灌的優(yōu)化組合研究，在不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分別采用什么樣的開采和回灌技術(shù)、抽水井和回灌井的水量如何運(yùn)移、熱量如何轉(zhuǎn)換等一系列問題還都有待解決。e最突出的幾個(gè)問題75②腐蝕問題一些地?zé)峋谑褂?～3年后出現(xiàn)的井管腐蝕問題，導(dǎo)致水溫下降、地下水質(zhì)污染、涌砂等問題，常常會(huì)造成水井不能正常使用，不僅未達(dá)到設(shè)計(jì)前的初衷，還造成了很大的浪費(fèi)。②腐蝕問題76③巖土特性問題地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)問題就是取得符合反映實(shí)際情況的熱物性參數(shù)。由于地下巖土的熱物性平均值是變化的，在不同的地質(zhì)條件下，設(shè)計(jì)參數(shù)相差可以達(dá)到十倍左右，差別很大。但目前的巖土熱物性參數(shù)測(cè)試技術(shù)和測(cè)試儀器研發(fā)工作目前還不很成熟，在某一個(gè)地區(qū)的研究成果可能完全不適用于另一個(gè)地區(qū)，必須進(jìn)行相應(yīng)的修正甚至重新研究，即使在同一場(chǎng)地條件下，不同儀器測(cè)試出的結(jié)果也有較大的不同，這就為參數(shù)的使用者造成了困惑，也為熱泵機(jī)組日后的長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)形成隱患。③巖土特性問題77地源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)跨學(xué)科、跨專業(yè)的綜合能源利用技術(shù)，需要暖通工程師和巖土工程師的緊密配合，兩者缺一不可。這就要求巖土工程師在進(jìn)行熱泵勘察時(shí)和暖通工程師充分交流，認(rèn)真了解對(duì)方的需求，結(jié)合自身的工程經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真進(jìn)行勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試等各項(xiàng)工作，使系統(tǒng)達(dá)到要求的節(jié)能、環(huán)保的性能。地源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)跨學(xué)科、跨專業(yè)的綜合能源利用技術(shù)，需要暖通78四、工勘企業(yè)的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)

特點(diǎn)：業(yè)務(wù)接觸少進(jìn)入企業(yè)少

市場(chǎng)比重小四、工勘企業(yè)的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：79由于地源熱泵在我國的興起時(shí)間并不長(zhǎng)，真正獲得迅猛發(fā)展也是因?yàn)榻鼛啄觌S著節(jié)能減排工作在政府工作中比重的加大。目前在地源熱泵勘察和施工過程中，主要是地礦、石油等行業(yè)的企業(yè)在做工作，同時(shí)還存在著一部分個(gè)人等，技術(shù)水平和施工質(zhì)量參差不齊。而工程勘察企業(yè)接觸地源熱泵行業(yè)