赣江流域渗渠水源热泵可行性方案

5.1热泵工作原理“热泵”这一术语是借鉴“水泵”一词得来。在自然环境中，水往低处流动，热向低温位传递。水泵将水从低处泵送到高处利用。而热泵可将低温位热能“泵送”(交换传递)到高温位提供利用。对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能相互转换的制冷机”。由电能驱动压缩机作功，使工质循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，通过节流阀膨胀，使热量不断得到交换传递，并通过换向阀门切换管路连接使机组实现制热或制冷功能。以冬季供热为例，热泵的压缩机需要一定量的高位电能驱动，其蒸发器吸收的是低位热能，经热泵提升输出的热量是可利用的高位热能，在数量上是其所消耗的高位热能和所吸收低位热能的总和。热泵输出功率与输入功率之比称为热泵性能系数（COP），COP值的大小，反映了热泵的性能高低。

5.2热泵冷(热)源来源能够通过人为因素因制至宜来获得大量价格低廉的可再生低温位冷(热)源，是建筑物空调经济运行重要条件。热泵常用的冷(热)源来源有空气源、地源(地下水、地表水、土壤)、海水、太阳能及工业废水等能源。低温位冷(热)源是借助热泵作功进行冷(热)源能量的传递，完成制冷与供热。低温位冷(热)源的传递来自空气源称为空气源热泵；低温位冷(热)源的传递来自地源，中国标准称为水源热泵，国际标准称为地源热泵。

5.3地源热泵技术分类地源热泵是一种既可实现供热又可制冷的高效节能空调。地源热泵通过输入少量的高品位能源，实现低温位热能向高温位热能转移。夏季，把室内的热量取出来经热泵释放到地源中去，热泵消耗1KW的电能，用户可以得到4-5KW以上的冷量；冬季，把地源中的低温位热能取出来，经热泵提升后，供给室内供暖。热泵消耗1KW的电能，用户可以得到3-4KW以上的热量。根据对地源冷(热)源来源分类为，地下土壤源、地下水源、地表水源：

5.3.1地源—土壤源热泵以地下土壤源作为热泵空调的冷(热)源系统。根据地质构造及有效的埋管面积情况确定采用水平埋管或垂直埋管。系统为闭式方式，通过中间介质作为热载体，在封闭埋管环路中循环流动与大地土壤进行热交换。此方案适应于冷热负荷平衡地区，热泵空调节能效果显著。

5.3.2地源—地下水源热泵以地下水源作为热泵空调的冷(热)源系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，水源直接送至热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。此方案适应于地下水源充足，地质条件为砂砾层或裂隙构造可达到良好的回灌效果。热交换器供回水温差可选取较大差值△t=10℃有利于节能降耗。

5.3.3地源—地表水源热泵利用地表水 (江水、河水、湖水及海水等热)作为热泵空调的冷(热)源系统。开式系统是以地表水渗渠为水源对比地表水闭式系统要节约20%的运行费用。开式系统地表水经动力扰动形成渗渠径流与地下土壤(岩土)进行低品能换热，热泵通过输入少量的高品位能源，实现低温位热能向高温位转移，实现空调系统的制冷与供热。

6、技术特点节能与环保效应

根据地源冷(热)源来源的不同，地源热泵分为：土壤源热泵、地下水源热泵、地表水源热泵，其中地表水渗渠为水源的热泵冷(热)源来源在分布广泛，多集中在第四纪冲积物、洪积物松散空隙地质构造层中，应用技术成熟，具有节能环保的显著特点。

6.1可再生能源地表水体直接吸受了太阳辐射能量及气候变化传导给土壤(岩土)的冷(热)量，自然的保持能量接受和散发的相对一定时间内均衡，是一个巨大的动态能量平衡系统。这使得利用近乎无限的太阳能或气候变化所储藏的能量成为可能。地源热泵技术是利用了地表水体所储藏的低位能能量资源，由热泵进行能量转换，作为空调系统的冷(热)源，使机组的能效比(COP/EER)高达4.0～4.6以上，比传统中央空调可节能30%～60%。因此，地源热泵技术是利用清洁的可再生能源的新技术。

6.2高效节能地下土壤(岩土)浅层温度一年四季相对稳定，热泵承受的动荷载小，磨损轻，使运行更稳定可靠，热泵寿命可长达20年，保证了系统的高效性和经济性。冬季地下水与土壤(岩土)浅层温度为16～18℃，地表潜水温度为6～14℃，比环境空气温度高，所以热泵供热循环的蒸发温度提高，压缩比小，性能系数提高，与空气源热泵及溴化锂直燃机相比，相当于减少50〜70% 以上的能源消耗。夏季地下水与土壤(岩土)温度为18～20℃，地表潜水温度为20～22℃，其温度均比环境空气温度低，冷凝压力降低，压差小，能效比提高，与空气源热泵及溴化锂直燃机相比，可以节约50～60% 的空调运行费用。

6.3一机多用功能地源热泵系统可供暖气、冷气实现舒适空调，可取代常规的“锅炉加制冷”两套装置。在热源条件充分情况下特定的热泵机组还可提供生活热水，达到经济实惠，安全可靠，一机多用。

6.4地下潜水位不受影响通过对红谷滩新区多处地段地质分析，红谷滩新区为第四纪冲积物松散的空隙地质，由赣江水侧向补给，水量较大，径流条件好，地下水位主要受赣江水位的影响(见图5)。

6.5环境效益显著地表水源热泵与空气源热泵相比，没有室外机那样热气流污染又破坏建筑物外观形象。与溴化锂直燃机及煤锅炉相比没有燃烧后二氧化硫、二氧化碳、氧化氮等有害气体（这些气体排放到大气中，是产生温室效应和造成大面积酸雨的主要原因。）的排放，没有为燃料的存储引发火灾及爆炸而担忧。更没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地。地源热泵是以水作为传热介质与大地土壤进行热交换，不需要消耗地下水资源，不会对地下水质产生污染。

7、赣江地表水源热泵冷(热)源关键技术参数

地表水源热泵空调系统是在江、河、湖、海等有大量自然水体，又具备第四纪冲积物、洪积物形成的松散空隙地质条件下， 动力扰动自然水体与地下空隙地质形成渗渠径流循环来和地下土壤(岩土)进行低品位能换热的。这种地表水源热泵与气候、可利用空隙地质容积、深度、动力扰动径流阻力、区域径流流速等多种因数有关。

赣江红谷滩空隙地质地表水开发利用， 是依据红谷滩水文地质资料及空调冷(热)负荷需求，计算可利用的岩土底板面积对冷(热)负荷的调解能力，以及有效地空隙蓄热层容积，扰动地下空隙层地表潜水循环，根据空调冷(热)负荷需求变化情况，调整变水流量控制系统，达到冷(热)源变水流量节能等科学方法确定的。