摘要：安阳市地源热泵空调自2001年以来发展迅速，为了保护地下水资源，根据地源热泵空调系统取水井及回水井的水位、水量、水质的监测资料，通过对比分析空调系统对地下水环境的影响，探讨水资源保护措施。只要设计完善、施工正确、措施得力，地源热泵空调对地下水环境不会产生不良影响。
关键词：地源热泵空调；地下水环境；影响
1 概况
地源热泵空调是一种新型节能空调设备，通过技术手段将地下不易利用的低品位能量开发利用，使其变为可利用的高品位能量，以满足室内冬季取暖，夏季制冷的需要。其用水工艺是通过抽水井取水，经管道送到热交换设备，经热交换后再送至注水井回灌地下。采用闭路循环用水，以地能（地下水恒温的特性）为主要能源，地下水作为地下能力载体，只进行热量交换，理论上不损失水量，不污染水质，具有高效节能、节水、环保、运行成本低等优点。称为21 世纪的“绿色环保技术”。
这一技术从20世纪90年代开始应用于国内空调领域，在北京、天津、山东、河南、湖北、湖南等地均有应用。安阳市地源热泵空调从无到有，自2001 年以来，已相继建成了市广电局、中棉所、文峰时代广场等30 余家，总体来说，运行效果良好。
由于地源热泵既能供暖，又能供冷，通过已有设备运行情况来看，其与传统的锅炉供暖、中央空调制冷方式相比，具有较好的经济效益，近些年发展迅速。地源热泵空调这一新技术的运行状况及发展前景如何？对环境特别是对地下水（质和量）有什么影响？在国内还未见到系统性的研究成果。为了确定安阳市地温空调发展思路，制定地源热泵空调管理政策，同时也为安阳市开展地下水保护规划提供科学依据，安阳市每年对地温空调用户进行水量、水质等项目的监测，以对比分析地温空调的应用对地下水环境的影响。
2 监测分析
由于资料较多，现根据2010年及2012年2个不连续的年份安阳市区地下水动态监测成果，分析探讨安阳市的地源热泵空调项目对水环境的影响。
2.1 地下水水位
2010年度安阳市区地源热泵空调地下水水位监测布设文峰时代广场、银基商贸城、广电局、五中、公安局、中棉所、民政局、南湾湖大酒店8个监测点。由于受区域地下水影响，进入雨季以后直至年终，地下水水位虽有上下波动，但总体仍呈现回升趋势。2010年12月数据较上年同期相比，年度水位变幅最小0.04（中棉所），最大2.23（民政局）。
2012 年度安阳市区地源热泵空调地下水水位监测点仍为2010年的8个地方。经数据分析，其总体趋势仍呈现回升。12 月数据较上年同期相比，年度水位变幅最小0.59 m（中棉所），最大2.5m（南湾湖大酒店）。
与其它非地源热泵空调井地下水水位数据比较，尤其是邻近监测点，水位符合整体变化趋势。
2.2 地下水水温
2010年度安阳市区地源热泵空调地下水水温监测共布设监测点8个，水温没有明显升高趋势。地源热泵空调的水温变幅一般为0℃～3.5℃。在制冷期（6 月初至9 月中旬）地下水水温相对较高，一般为11.5℃～24.5℃；在采暖期（11 月中旬至3 月中旬）地下水水温相对较低，一般为12.5℃～17.0℃。制冷期与采暖期相比地下水水温有所上升，地下水水温处于随季节略有变化的动态稳定中，民政局地下水水温全年波动不大，其范围15.2℃～17℃；安阳市公安局地下水水温一般在17℃～18℃，2 月份水温偏低为14℃；文峰时代广场水温一般在17℃～18℃之间。
2012年度安阳市区地源热泵空调地下水水温监测共布设监测点8个。地源热泵空调水温变幅一般为0℃～7.0℃。在采暖期（11月中旬至3 月中旬）平均地下水水温较上年同期总体有所升高，上升温度0.2℃～0.7℃之间，但五中监测点采暖期平均温度较上年同期下降0.5℃；在制冷期（6 月初至9 月中旬）平均地下水水温较上年同期总体有所降低，下降温度0.1℃～6.8℃之间，但民政局监测点制冷期平均温度较上年同期上升0.6℃，南湾湖大酒店监测点制冷期平均温度较上年同期上升0.1℃；在地源热泵空调非运行期（4 月、5 月、10 月）平均地下水水温较上年同期总体有所下降，下降温度0.3℃～2.4℃之间，仅中棉所监测点温度与上年同期未变，民政局监测点较上年同期上升0.4℃。民政局地下水水温全年波动不大，其范围16.3℃～17.8℃；安阳市公安局地下水水温一般在15.8℃～17.1℃；文峰时代广场水温一般在16.3℃～18.5℃之间。
安阳市区地源热泵空调地下水水温处于随季节略有变化的动态稳定中。
2.3 地下水水量
截至2010年底，安阳市使用地源热泵空调的单位有18家，一共35眼抽水井，51眼回水井；2010年抽水量459.38 万立方米，回水量是474.56 万立方米。由监测结果看出，市广电局抽回灌量基本持平，其余的都是回水量大于抽水量，总体差值相对较大，可能是测验误差所致，也可能温度变化或水流态造成。
截至2012年底，安阳市使用地源热泵空调的单位有32家，一共79眼抽水井，129眼回水井，备用1眼；2012年抽水量1205.73 万立方米，回水量是1208.73 万立方米。由监测数据看出，安阳市广电局、枫林水郡抽回灌量基本持平，其余的都是回水量大于抽水量，但总体差值相对较小。
虽然2年都是回水量大于抽水量，但可以得出结论，安阳市地源热泵空调运行基本不损失水量。
2.4 水质监测
根据安阳市区现运行的市公安局、中棉所、市广电局、文峰时代广场、喜相逢大酒店、市第五中学6个地温空调的取水回水监测结果分析，在所监测的项目中，绝大多数项目未有明显变化，变化最大的项目是锌，在6个地温空调中有5个明显增加，地下水经过地温空调设备、管道后，锌的含量增大，引起锌增加的原因可能与空调设备的管材有关，其影响只在设备运行初期的短时间内。以上监测项目含量虽然增加明显，但均未超出中华人民共和国国家标准《地下水质量标准》中的Ⅲ类标准要求。
可见，地温空调对水质的影响，主要是水源热泵机组及管材在运行初期对水质的影响，回灌水水质基本满足地下水的水质要求，尚未发现对地下水水质造成明显不良影响。
3 地下水资源保护措施
3.1 工程措施
3.1.1 节水措施
安装温控装置；对空调系统两个水系统循环泵采用变流量控制；优化空调系统的设计方案，调整各部件所占系统能耗的分配比例来降低整个系统的能耗，大温差小流量的空调水系统方案经过优化以减少空调系统的总能耗；取水井口和回水井口安装标准的计量水表，取水和回水定时计量，加强动态监测，随时注意抽水和回水是否平衡，随时找出漏水的原因，采取措施，防止水量流失。
3.1.2科学设计，规范施工
要求每项工程制定具有符合凿井技术规范的施工方案，井管及输水管道材质环保耐用；建井时，揭露和穿透含水层的工程，采取分层止水和封孔措施，防止渗漏、串层；为防止地表污染物入渗污染浅层水，供水井顶板以上严格用粘土球止水，井口设计防污，并增加井台高度；合理控制井距，按设计要求施工，减少了开采地下水的相互干扰，禁止跨水质不同的含水层混合开采地下水；必须同层回灌，回灌率≥98%，回灌水质不能对地下水环境造成影响。取水、回水系统、末端空调系统、制冷剂（包括油路）系统对地下水有潜在的污染可能，要求注意这些环节的运行情况及密封情况。另外为防止管材对水质（尤其回水）的影响，尽量使用PE 管材。
3.2 非工程措施
地下水资源保护是一项涉及社会各方面的工作，不但要运用工程措施，还要运用法律、行政、经济等措施，以达到有效保护地下水资源的目的。一是地温空调建成使用后，对取水井、回水井及邻近地区地下水的水质、水位及水温进行长期监测和研究，提供地下水水质、水位及水温变化趋势，遇到水质遭受严重污染的情况，以便及时提出解决问题的对策措施，以达到可持续利用地下水资源的目的；二是地温空调工程的井位，大都分布在使用空调的院内，车辆来往频繁，极易造成人类活动对地下水的污染。所以加强对抽水井及回水井的管理，对保护地下水资源，保障地温空调的正常运行，有着非常重要的意义。要求项目建成后，根据情况建立必要的规章制度，对抽水井及回水井要有专人负责看护，发现井口密封不严，或回水井溢水情况，要及时处理。
4 结语
地源热泵系统是一柄“双刃剑”，利用得好，可产生巨大的经济效益和良好的社会效益；但如果没有严格的管理和措施，会对地下水资源造成破坏。为了保护地下水资源，近几年，安阳市水行政主管部门对安阳市在运行地源热泵空调用户进行水质、水温等项目的监测，该项工作受到了安阳市委、市政府领导的高度重视及社会各界人士的广泛关注。只要设计完善、施工正确、措施得力，地源热泵空调对地下水环境就不会有影响。目前，安阳市的地源热泵空调正处于良性发展中。（作者简介：郭双喜（1965-），男，工程师，长期从事水文水资源工作。）
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