湖北武汉地区地源热泵设计应重视的问题

　　1.水源和取水许可

　　使用水源热泵的前提是必须有可供采取的充足的地下水源，汉口情况较好，地下水呈面状分布，径流缓慢，补给充足；武昌、汉阳就要根据具体情况掌握，地下水分布图可找权威的水文技术行政部门了解咨询。

    有了水源以后，必须向水行政主管部门（水务局水资源管理处）申报，申报时必须有权威部门的地下水开采和回灌设计报告，得到批复后还必须缴交水资源使用费（生活用0.02元/米3，工业用0.03元/米3）。申报时还必须附上第三方确认，特别是取水井邻近城市重大基础设施和重点工程时。

    2.取水和回灌

　　从上面香榭里花园的水文地质分析和计算结果可以看出，只取水不进行有效回灌或回灌不慎造成地下水污染的都是极不负责任的行为，都会造成这项利国利民的好事以人人谈之色变的恶名而夭折。并且这种不负责任的行为造成的损失是无法挽回的，天津唐沽地下水过量开采，导致海水渗透进去，对生态造成严重破坏；西安由于地下水过量开采，导致大雁塔倾斜近1M，并且形成十三条纵、横向裂缝，长达50公里，钟楼下陷135mm。华北地区形成4万平方公里的华北大漏斗。

    武汉地区的地下水开采和回灌都是极为有利的，46米左右，不回灌没有理由。

    3.水源热泵机组能效比问题

　　现在有很多厂家出于商业竞争的需要，极力夸大水源热泵节能、省钱效果，盲目提高所谓机组的能效比（有的机组COP值达到5.3甚至到6），实际上热泵机组活塞机COP在3.8~4.2左右，螺杆机在4.0~4.6左右，水源热泵机最多在此基础上提高10%，充其量到5。而且单纯宣扬机组的COP值有多高也没有任何的实际意义，应该是谈整个水源热泵系统的能效比，美国制冷学会（ARI）评定“地下水源热泵”采用的就是水源热泵系统的能效比，制冷工况时，地下水源热泵系统的能效比（EER）=冷负荷/井泵功率+环路功率+水源热泵功率；制热工况时，地下水源热泵系统的性能系数（COP）=热负荷/井泵功率+环路功率+水源热泵功率。在设计水源热泵系统时，应尽量加大地下水的利用温差，减少地下水的使用量，在较小的地下水用量和最佳的水源热泵机组工况的优化组合下才能达到最高的水源热泵系统的使用能效比。

    4.地表水水源热泵机组的换热问题

　　热泵与地表水的换热可采用开式循环或闭路循环两种不同的形式。开式循环是用水泵抽取地表水在热泵的换热器中换热后再排入水体。但在水质较差时换热器中易产生污垢，降低换热效果，严重时甚至影响系统的正常运行。因而地表水热泵系统一般采用闭路循环，即把多组塑料盘管沉入水体中，热泵的循环液通过盘管与水体换热，可以避免因水质不良引起的污垢和腐蚀问题。由于地表水温度受气候的影响较大，与空气源热泵类似，当环境温度越低时热泵的供热量越小，而且热泵的性能系数也会降低。一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因数有关，需要根据具体情况进行计算。这种热泵的换热对水体中生态环境有无影响目前还未见到明确结论，必要时应预先加以考虑。深水湖在夏季会产生温度的分层，湖底保持较低的温度；冬季湖面结冰后会限制湖水温度的下降。从目前的实际工程情况来看，自然形成的浅水性湖泊受外界气候或热污染影响较大，人工深水湖(水库)是可以提供给热泵使用的较好的地表水体资源。

    5.地下耦合热泵机组的换热问题

　　地下耦合热泵系统换热器为一个由地下埋管组成的地热换热器 (geothermal heat exchanger, 或ground heat exchanger)。地热换热器主要有水平埋管和竖直埋管两种设置形式。水平埋管形式是在地面开1~2米深的沟，每个沟中埋设2、4或6根塑料管。竖直埋管的形式是在地层中钻直径为0.1~0.15 m的钻孔或利用管桩，在钻孔或管桩中设置1组（2根）或2组（4根）U型管并用灌井材料填实。钻孔的深度通常为40~200m。现场可用的地表面积是选择地热换热器形式的决定性因素，因此一般采用节省土地面积的竖直埋管地热换热器。地热换热器所需埋管的总长度需要根据埋管的形式、地下岩土的热物性、地下的温度和冷热负荷的情况作详细的计算才能确定。设置地热换热器的主要费用是钻孔的费用，正确设计地热换热器埋管的长度对于保证系统的性能和经济性十分重要。在有条件时可以结合建筑桩基形式利用桩孔进行埋管设置，可省去大量的钻孔费用，施工也极为方便快捷。