目前，國(guó)家“十一五”規(guī)劃已經(jīng)正式把“十一五”期間單位GDP能耗降低20％作為約束性指標(biāo)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，暖通空調(diào)能耗占建筑能耗的65％，以建筑能耗占總能耗的35％計(jì)算，暖通空調(diào)能耗占全國(guó)總能耗的比例高達(dá)22.75％。中央空調(diào)領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品種類繁多，層出不窮，而其中地源熱泵以其一系列的優(yōu)勢(shì)，包括高效節(jié)能、能利用可再生資源、中央空調(diào)系統(tǒng)無(wú)需鍋爐及鍋爐房，無(wú)需冷卻塔，節(jié)省采暖鍋爐的燃料消耗，節(jié)省鍋爐、鍋爐房、冷卻塔等設(shè)備投資，節(jié)省鍋爐污染治理投資，節(jié)省鍋爐運(yùn)行管理人員成本等，代表著節(jié)能型中央空調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)，符合國(guó)家的能源發(fā)展政策，正以其迅猛之勢(shì)，在各應(yīng)用領(lǐng)域強(qiáng)勢(shì)推廣。

　　地源熱泵應(yīng)用系統(tǒng)可分為地下水循環(huán)式、埋管式、地面水直接利用式等多種形式。地下水循環(huán)式分為深層水地下水循環(huán)式和淺層地下水循環(huán)式。本文著重介紹淺層地下水在地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用方法與應(yīng)用實(shí)例。

  
　　淺層地下水應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)周期短、技術(shù)難度低、投資風(fēng)險(xiǎn)小、成本低、適用范圍廣。深藍(lán)空調(diào)系統(tǒng)在西南、華中、華東、北京等地均有地源熱源的應(yīng)用實(shí)例。但是，淺層地下水的應(yīng)用，在很大程度上受地理位置及地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件限制，在地下水位低、純粘性土壤結(jié)構(gòu)的地區(qū)不大適用。

　　在淺層地下水開發(fā)應(yīng)用方面，我們進(jìn)行了多種形式的應(yīng)用試驗(yàn)，在鋼管井異井回灌、鋼管井同井回灌、大口徑淺井等應(yīng)用方面積累了一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

  
　　一、錘入式鋼管井的應(yīng)用系統(tǒng)

  
　　在川西平原、湘江流域、華東地區(qū)等地，農(nóng)村常用手搖泵取水，其所采用的就是錘入式鋼管井或塑料管井，其成井方法極為簡(jiǎn)單。

  
　　1、備料首先，根據(jù)出水量的要求，準(zhǔn)備ＤＮ25～ＤＮ50左右的鍍鋅鋼管，在管井底部的管壁密布的鉆制濾水孔，一般鋼管井鉆孔部位長(zhǎng)度約為1～3ｍ，根據(jù)當(dāng)?shù)睾畬雍穸榷āＴ阡摴芫锥撕附愉撝茖?dǎo)向錐體。

  
　　2、打井人工用榔頭或采用簡(jiǎn)易打井機(jī)械，將鋼管垂直打入地下，鋼管由多段組成，每段鋼管的長(zhǎng)度根據(jù)不同的打井方法而定，一般2～6ｍ，以便于操作為準(zhǔn)。

  
　　每段鋼管之間采用現(xiàn)場(chǎng)焊接，當(dāng)一段鋼管打入地下后，再焊接上一段鋼管后繼續(xù)向下打，直至所需的井深要求，通常6～12ｍ深。

  
　　另一種方法是，采用簡(jiǎn)易打井機(jī)械，利用機(jī)械重錘，先將鋼制探桿打入地下，探桿頭部直徑略大于鋼管井直徑，當(dāng)探桿打入所需的深度后，利用機(jī)械將探桿撥出，再將鋼管井分段的放入或打入探井，其操作方法同上述的人工打井方法。

  
　　3、洗井洗井的目的是清除井內(nèi)泥沙，疏通管井周圍的滲水通道，減少地下水的流動(dòng)阻力，增大出水量，減少地下水帶沙。

  
　　將內(nèi)徑φ10～φ12ｍｍ左右的軟膠管通入鋼管井底部，膠管中接入0．2～0．4Ｍｐａ的壓縮空氣，利用氣泡泵原理，將從管壁濾水孔中進(jìn)入的沙粒頂出井外。洗井時(shí)間與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常以卵石為主的地層，洗井時(shí)間較短，純沙質(zhì)地層則洗井時(shí)間較長(zhǎng)，洗井至出水清澈為止。

  
　　4、取水方法由于鋼管井直徑較小，不能適用潛水泵，可采用自吸式清水泵，由于自吸泵自帶有真空水腔，自吸能力較強(qiáng)，不用引水，甚至可不用底閥，自吸泵分為單相電源和三相電源，水泵造價(jià)低廉，根據(jù)水泵用材及規(guī)格不同，售價(jià)約400～1500元／臺(tái)左右。水泵可安裝于井口地面，當(dāng)?shù)叵滤坏停^水泵有效吸程時(shí)，可采用沉井方式，將水泵低位安裝，但要注意雨季防水。

  
　　5、出水量鋼管井由于管徑較小，單井出水量受到一定限制，根據(jù)地質(zhì)情況及地下水位不同，單井持續(xù)出水量約為2～15ｍ3／ｈ。

  
    6、成本鋼管井建造方便，可以不用專用機(jī)械設(shè)備，無(wú)需專用施工通道和施工場(chǎng)地，通常以3人為一工作組，每天可成井2～3口，綜合造價(jià)50～70元／ｍ。

  
    7、單井可供空調(diào)面積當(dāng)單井出水量一定時(shí)，單井可供空調(diào)面積與地下水的有效利用溫差有關(guān)，通常利用溫差分為△ｔ＝5℃、8℃、10℃、15℃不等，若以提高空調(diào)系統(tǒng)的效能比（ＣＯＰ）為主，則應(yīng)減小利用溫差；若單井出水量小，水資源有限，則應(yīng)盡可能加大利用溫差。但是，當(dāng)?shù)叵滤脺夭罴哟髸r(shí)，空調(diào)機(jī)組必須特殊訂貨，空調(diào)機(jī)組換熱器的結(jié)構(gòu)和換熱面積必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，空調(diào)機(jī)組的成本將有所增加。

  
    通常，單井可供空調(diào)面積300～800ｍ2。

   
    8、地下水回灌與井位布置地下水資源是寶貴的，且各地的水資源管理部門均對(duì)地下水資源的開發(fā)利用規(guī)定一些限制條件，所以地下水必須采用回灌式利用，使地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)只利用地?zé)?，不消耗地下水，不污染地下水資源?；毓喾绞椒譃楫惥毓嗪屯毓唷．惥毓鄷r(shí)，取水井和回灌井分別單獨(dú)設(shè)置，取水井和回灌井的距離5～20ｍ。

    9、鋼管井式地源熱泵中央空調(diào)應(yīng)用實(shí)例

  
    實(shí)例1：

 
    成都市某企業(yè)辦公樓，空調(diào)面積1280ｍ2，空調(diào)負(fù)荷216ｋｗ，安裝ＳＤＲＡ型小型地源熱泵空調(diào)機(jī)組48臺(tái)，采用鋼管井3口，井口直徑ＤＮ32ｍｍ，井深9ｍ，采用同井回灌方式。該工程已正式使用二年，效果良好，同時(shí)，在該項(xiàng)目中，為了考核鋼管井同井回灌系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行效果，曾經(jīng)于冬、夏季兩次進(jìn)行過10晝夜連續(xù)不停機(jī)的系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)，檢測(cè)出水溫度的變化情況，經(jīng)實(shí)側(cè)，出水溫度幾乎不受連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的影響。全年出水溫度在18～20℃之間。

    鋼管井同井回灌系統(tǒng)完全適用于各種中央空調(diào)的間歇運(yùn)行系統(tǒng)和連續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)。

  
    實(shí)例2：

 
    四川某酒樓，三層建筑，空調(diào)總面積3400ｍ2，安裝地源熱泵空調(diào)設(shè)備82臺(tái)，水量90ｍ3／ｈ，地下水取水方式為鋼管井，管徑ＤＮ50，異井回灌，取水井5口，四用一備，回灌井9口，取水井與回灌井距離60ｍ。該項(xiàng)目已連續(xù)運(yùn)行二年。

    該工程在河道附近，地下為細(xì)沙結(jié)構(gòu)，曾經(jīng)出現(xiàn)系統(tǒng)帶沙嚴(yán)重，后增設(shè)了沉沙池，改進(jìn)了濾沙器，目前系統(tǒng)運(yùn)行良好。

  
    二、大口徑淺井的工程應(yīng)用

  
    大口徑淺井是采用人工挖掘的方式，建造直徑3m左右、深度9～12m的開口式淺水井，單井出水量可達(dá)100～250m3/h，采用異井回灌。

  
    應(yīng)用實(shí)例：寧波某度假村，總建筑面積31710m2，空調(diào)總負(fù)荷3300kw，安裝SDFRA型、SDRA型、SDRD型、SDRDX型、SDRL型等空調(diào)設(shè)備509臺(tái)套，根據(jù)建筑布局，系統(tǒng)分為九個(gè)獨(dú)立分系統(tǒng)，設(shè)計(jì)地下水總流量800m3/h，取水井5口（其中第5#井供6～9區(qū)），井位成直線分布，井距35～48m，井位與主建筑距離150m，回灌井2處，其中一處為利用廢棄的老井作為回灌井，另一處為利用建筑留下的溝槽，其溝深2m，寬1.5m，長(zhǎng)32m，內(nèi)填卵石，兼作回灌井。

   　采用雙級(jí)離心水泵，水泵流量150ｍ3/ｈ，揚(yáng)程45ｍ。

    在井面以下2～2．2ｍ處，設(shè)置水泵安裝平臺(tái)，取水系統(tǒng)設(shè)置真空罐，水泵出口設(shè)止回閥、壓力表、溫度計(jì)等，吸水管未設(shè)底閥。4口取水井的水泵出水管分別引入分集水缸，從分集水缸分出2路供水總管，在建筑物內(nèi)分設(shè)有2個(gè)二級(jí)分水缸，再分別供水至各區(qū)。

    由于各區(qū)的空調(diào)面積不一致，為了使各區(qū)水量分配合理，各區(qū)的回水總管上設(shè)置了供回水壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，根據(jù)各區(qū)系統(tǒng)的大小及各區(qū)水系統(tǒng)總阻力損失的大小，分別設(shè)置所需的供回水壓差，由壓差調(diào)節(jié)閥自動(dòng)跟蹤和調(diào)整。

   
    空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量控制方式，每臺(tái)空調(diào)設(shè)備均設(shè)有電動(dòng)閥或電磁閥，由空調(diào)機(jī)組自帶的微電腦控制器自動(dòng)控制，深藍(lán)空調(diào)每臺(tái)設(shè)備均設(shè)有電磁閥控制輸出接口和流量開關(guān)輸入接口，當(dāng)采用變流量系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)需外設(shè)任何控制器，為工程設(shè)計(jì)帶來(lái)便捷，為用戶節(jié)省了投資。

   
    各取水井的水位變化情況詳見下表：（水位單位：mm）

 
   
    取水井編號(hào) 1#井 2#井 3#井 4#井 5#井 
    自然水位 -2885 -3015 -3150 -3100 -3500 
    水泵工作時(shí)水位 -3660 -3130 -3290 -3230

    該項(xiàng)目一期工程由于系統(tǒng)采用了變流量設(shè)計(jì)，通常僅開50％的水泵即可滿足要求。

  
    由于該項(xiàng)目的冬季供水溫度最低時(shí)僅為9．5℃，未達(dá)到預(yù)計(jì)的15℃水溫，而該項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，使用方提供的設(shè)計(jì)依據(jù)為：冬季供水溫度18℃，為確保安全，地源熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)，按冬季15℃進(jìn)水設(shè)計(jì)，因水溫未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在最低水溫時(shí)段，空調(diào)自動(dòng)控制器中與水溫有關(guān)的自動(dòng)保護(hù)裝置曾經(jīng)出現(xiàn)頻繁報(bào)警，如水溫低報(bào)警、制冷系統(tǒng)壓力低報(bào)警、冬季空調(diào)出風(fēng)溫度低報(bào)警、水側(cè)換熱器防凍保護(hù)等等，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，對(duì)控制器的相關(guān)傳感器位置和報(bào)警值進(jìn)行了適度調(diào)整，使系統(tǒng)運(yùn)行正常。

　　三、結(jié)束語(yǔ)

  
　　地源熱泵中央空調(diào)，無(wú)論是地源熱泵冷熱水機(jī)組或地源熱泵冷熱風(fēng)機(jī)組，其系統(tǒng)運(yùn)行效果均依賴于地源水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，特別是小型地源熱泵冷熱風(fēng)機(jī)組，由于設(shè)備規(guī)格小，在同一建筑物中的設(shè)備安裝數(shù)量較多，其地源水系統(tǒng)的溫度、雜質(zhì)含量、水量、水流量分配情況等，均直接影響中央空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。地源熱泵機(jī)組的功能及性能穩(wěn)定性，經(jīng)過設(shè)備生產(chǎn)廠的不斷改進(jìn)，目前已日臻完善。而地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用方式及使用效果，與地理位置、地質(zhì)條件、使用條件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等諸多因素有關(guān)，需要相關(guān)設(shè)計(jì)院、設(shè)備生產(chǎn)廠、安裝施工單位的共同努力，探索出各種切實(shí)可行的應(yīng)用方式，以利于符合我國(guó)能源發(fā)展政策的地源熱泵這一朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)的推廣和發(fā)展。