浅层地能利用篇
节能从空调开始••••••
暖通空调技术的诞生是人类改造和征服自然过程中的一次重大进步，它在为人们创造了舒适生活环境的同时，也带来了巨大的能源消耗，大大增加了建筑运营成本，据调查统计，在现代楼宇建筑中，中央空调的能耗约占整个建筑物总能耗的50%左右，而酒店和综合大楼等商业建筑可能要高达60%以上，如何既能满足空调服务质量，又能降低空调能耗，一直是人们迫切盼望解决的一大难题，也成为建筑节能领域的一个重要课题。
与传统中央空调系统相比，地源热泵系统的优势在于它实现了环保性与节能性的统一，在建筑供热空调中采用地源热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少二氧化碳和其它燃烧产生的污染物的排放，是一种可持续发展的建筑节能新技术。2005年以后，建设部和各省政府部门都出台了相关鼓励政策，并以财政补贴的方式扶持地源热泵技术在建筑领域的应用，这在能源领域是第一次，也表明了政府对节能减排工作的决心。
★基础知识★
井水冬暖夏凉是许多人都熟悉的一个生活常识。这是因为从地表向下到达一定深度（地层温度恒定），其温度就不受外界气温的变化而改变。到达恒温层的深度因地而异，一般来说在地下15m左右。例如，北京地区的夏季最高温度可达四十二度左右，冬季最冷的时候则在零下十五度左右，但地下恒温层却常年保持在十五六度。恒温层与外界气温间之差存在的能量就是我们通常所说浅层地温能。很多人会说“如果对其进行开发利用，夏季可以用来制冷，冬季又可以用来供热，岂不是两全其美？”没错！利用这一自然特性的空调技术已经成熟并广泛应用于建筑中，那就是近年来被政府以及社会大众普遍关注的地源热泵中央空调系统。
◆浅层地温热
是蕴藏在浅层岩土体和地下水中的低温地热资源。浅层地温能资源是在当前的技术条件下，地温恒温带至地表以下200米内具备开发利用价值的已勘查和待勘查的地温能。
☆浅层地温能的能量来源是太阳辐射吗？
答：太阳辐射确实能使地表储存一部分太阳能，根据测量，它影响范围极为有限，一般也就在地表以下5米左右，但我们目前应用的浅层地温能通常位于地球表层变温带以下10-200米以内的第四系土壤或基岩中，其热能主要来自地球深部的内热。
《中华人民共和国可再生能源法》中将地热能的开发与利用明确列入新能源所鼓励发展的范畴，而浅层地温能作为地热能的重要组成部分，不仅具有分布广、总量大、可再生等特点，同时还具有开发利用技术成熟、经济可行、节约能源、有益环境等显著的效益。
浅层地温能的开发利用，主要通过热泵技术的热交换方式，将赋予地层中的低品位能转化为可以利用的高位能，达到既可以供热又可以制冷的目的。
◆地源热泵系统
是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。
☆地下水源热泵系统的运用会对地下水水质造成影响吗？
答：理论上讲，地下水经过热泵机组后，只是交换了热量，我们曾对华清作过多个地下水源热泵项目进行长期检测，目前还未发现该系统造成对于原有水源的污染问题。
★地源热泵系统的分类★
根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
一、地下水地源热泵系统
与地下水进行热交换的地热能交换系统。
地下水源热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，送至换热器或水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下原地下水层中。（见图一）
优势及适用性：地下水源热泵系统简便易行，综合造价低，水井占地面积小，可以满足大面积的建筑物的供暖空调要求。能效比可达供暖1﹕4，供冷1﹕6。但该系统受当地的水文地质条件的制约，只有在地下水源丰富、稳定、水质较好，并有较好的回灌地质条件的区域才能采用。
地下水源热泵系统按回灌方式的不同分为同井抽灌系统和异井抽灌系统。值得注意的是。同井抽灌系统对地质条件以及建筑类型的要求更为苛刻，它仅适用于含水层为明显的分层分布，且含水层之间有很好的隔水层（粘土层），需水量小的建筑物（见图二）。如果地层结构只是在局部（井孔处）分层明显，其它部位并没有明显的分层，即含水层是相通的，同井抽灌系统便极易“短路”（见图三、四）。而在此条件下，异井抽灌系统在保证合理间距的情况下则更为安全可靠（见图五）。
二、地埋管地源热泵系统
传热介质通过竖直或水平地埋管与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤源热交换系统。
该系统采用闭式方式，通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，流动中的介质与周围岩土体进行热交换。
优势及适用性：此种类型较少受地下地质条件的限制，在不具备地下水资源的区域基本上都可以采用，且系统运行具有高度的可靠性和稳定性，是目前国家鼓励企业重点推广的项目之一。
☆地埋管的使用寿命真的有50年吗？它在埋入地下后是否会腐蚀呢？
答：我们目前使用的都是PE管材，而非金属制品，是不会被腐蚀的。
☆一套热泵系统的使用寿命大概是多久呢？
答：水井在保养良好的情况下可用30-50年，埋管50年以上，主机20年以上。
☆使用一套地源热泵系统，除了初投资费用和日常运行费用外，还需额外的维护费用吗？
答：除少量的易损件的维修更换费用外，土壤源热泵系统几乎没有其他额外的维护费用；地下水源热泵系统需根据运行状况定期对水井进行回扬或洗井等措施进行保养。
三、地表水地源热泵系统
与地表水进行热交换的地热能交换系统，分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。
地表水热泵系统通过直接抽取或者间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水等作为热泵冷热源开式系统的换热效率通常比闭式系统高，初投资低，适合于容量更大的建筑。该系统简便易行，初投资较低，但由于地表水源容易受自然条件的影响，且一定的地表水体所能够承担的冷热负荷与其面积、体积、温度、深度以及流动性等诸多因素有关，需根据具体情况进行精确的计算。
☆如果准备安装一套地源热泵空调系统的话，我更应注重设备选型还是地质条件呢？
答：一套完整的地源热泵系统主要分为三部分，即地下换热部分、机房设备部分和用户末端部分。其中末端部分与其他空调模式的末端几乎没有差别，而设备部分相对简单，从目前的市场上来看，无论是国产的还是进口的，质量都不错，也不影响使用。但建筑所在的地质条件千变万化，一定要做到因地制宜，选择最合适的技术才行。绝大多数失败的项目都是在没有对当地资源状况进行充分评估的情况下就匆匆上马，造成系统运行不正常或运行费用偏高的情况，所以，我们最应重视地下换热部分，因为它几乎是决定地源热泵系统工程成败的关键。