【摘 要】地源熱泵是一種新型、環(huán)保、節(jié)能的空調(diào)技術(shù)，但是也存在著一些弊端。本文分析了地源熱泵對環(huán)境的影響，并提出了一些相關(guān)的解決方案，
【關(guān)鍵詞】地源熱泵環(huán)境影響
中圖分類號：B845.6 文獻標識碼：A
0 引言
地源熱泵是一種新型、環(huán)保、節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵利用地下水、地表水（水源熱泵）或者土壤（土壤源熱泵）作為熱源，實現(xiàn)夏季制冷、冬天供熱的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵冬天從地下水、地表水或者土壤中采熱，夏季將熱量排入，減少了熱污染。Swardt、Derder[1，2]等通過試驗及數(shù)值模擬表明，地源熱泵的制熱容量、制冷系數(shù)等方面優(yōu)于空氣源熱泵，而且地源熱泵的運行費用也顯著低于空氣源熱泵。
由于地源熱泵的經(jīng)濟性優(yōu)勢，近年來地源熱泵作為一種新型的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)應用越來越加廣泛。在政府的鼓勵和支持下，地源熱泵成了一種新的發(fā)展熱潮。目前國內(nèi)市場上銷售的地源熱泵國內(nèi)外品牌已經(jīng)有100家左右，使用地區(qū)也已經(jīng)遍布全國[3]。如此的發(fā)展浪潮下，地源熱泵所產(chǎn)生的環(huán)境影響也愈加受到國內(nèi)外廣大學者的關(guān)注。例如地表水源熱泵會使水體局部溫度上升或者下降，地下水源熱泵的回灌不完全，可以造成地面下沉等問題，土壤源熱泵利用使土壤溫度不均勻而導致熱泵實效等。
1 水源熱泵應用度環(huán)境的影響及解決方案
1.1 地表水源熱泵對環(huán)境的影響及解決方案
地表水源熱泵直接或者利用地表水（江、河、湖泊、水庫）進行換熱的方式作為機組的冷熱源。地表水源熱泵夏季將熱量直接排入水中，冬季直接從地表水中獲取熱量，盡管地表水之間能夠散熱或者吸熱，但是排放或者吸取的熱量不能夠及時補充，就會對水體溫度場的分布造成影響。當水溫升高的時候，水中的溶解含氧量就會降低，從而加速了水中有機物的分解，更加增大了耗氧量，而且水溫的升高加速藻類植物以及水草的生長，這對水類動物也會造成影響，甚至造成魚類的死亡。
目前國內(nèi)外學者對地表水源熱泵的對環(huán)境的影響以及解決方案方面的研究比較少。但是國內(nèi)外學者近年來對電廠附近排水對環(huán)境的影響做過許多的調(diào)查研究，以此可以作為地表水源熱泵對環(huán)境解決方案的參考。為了限制電廠排水對環(huán)境的影響，許多國家對排水溫度做了限制，例如英國在1961年提出了最高排水溫度的規(guī)定和限制，法國70年代規(guī)定河水溫度不得超過30℃，1988年我國出臺相關(guān)政策規(guī)定江、河、湖泊、水庫等具有適用功能的地面水水域, 人為造成的環(huán)境水溫變化應限制在夏季周平均最大溫升不大于1℃ ,冬季周平均最大溫降不大于2℃ [ 4 ] 。
1.2 地下水源熱泵對環(huán)境的影響及解決方案
地下水源熱泵通過打造抽水井群將地下水抽出，與水源熱泵機組直接換熱，夏季將熱量釋放至地下水中，冬天從地下水中提取熱量，經(jīng)過熱量交換后，由回灌井群回灌到地下。
地下水源熱泵，由于地下水抽出后，不能實現(xiàn)完全的地下回灌，因此地下水位會降低，從而使土層中孔隙水壓力降低，造成地層密度變大，地面沉降。對于沙層嚴密的地面，當水位恢復后，沉降容易消除，但是對于粘性圖層，水溫即使回復后，土層回彈性不大，這種造成的地面沉降是永久性的。我國部分地區(qū)使用地下水源熱泵回灌不徹底，造成地面沉降的情況已經(jīng)出現(xiàn)，地面沉降可造成地面建筑物受損甚至會造成海水倒灌、河床升高等問題。
地下水源熱泵還會影響地下水質(zhì)。地下水源熱泵使用中，地下水抽取、回灌過程中，地下水難免會與外界的空氣接觸，導致地下水氧化，由此而引起地質(zhì)化學變化、地質(zhì)生物變化等水文地質(zhì)問題。而且地下水管路材料的防腐措施不徹底，也會造成管路、換熱器等出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕，從而影響水質(zhì)。
為了杜絕、降低地下水源熱泵對環(huán)境的影響，我國政府已經(jīng)出臺一些政策，嚴格控制地下水的開采、使用。地下水源熱泵使用前，應該對使用地區(qū)地質(zhì)進行嚴格的地質(zhì)勘測，在容易引起地面塌陷的條件下限制使用地下水源熱泵。地下水源熱泵也可以采用井口換熱器，不將換熱器放入地下水中，避免了地下水與空氣的直接接觸，從而減少了空氣對地下水的污染。
2 土壤源熱泵應用度環(huán)境的影響及解決方案
土壤源熱泵是利用地下土壤的熱量，通過中間介質(zhì)載體在封閉的地下埋管中流動，從而實現(xiàn)熱泵機組與土壤之間的換熱。與地表水源熱泵相比，地下土壤5m以下全年土壤溫度穩(wěn)定并且約等于當?shù)氐貐^(qū)年平均溫度，可以在夏冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度。土壤源熱泵利用地下?lián)Q熱器與土壤實現(xiàn)吸熱和放熱，減少了空調(diào)系統(tǒng)對地面空氣的熱和噪聲污染，實現(xiàn)了真正意義上的節(jié)能減排。但是土壤源熱泵也具有一些缺點：我國北方地區(qū)，冬季從土壤中使用的熱量大于夏季向土壤排放的熱量，使得土壤溫度逐漸降低；南方地區(qū)，夏季向土壤排放的熱量大于冬季從土壤中提取的熱量，導致了土壤的溫度逐漸升高。單一使用土壤源熱泵，土壤的溫度不能夠及時的恢復，從而導致了熱效率的下降甚至熱泵機組的實效[ 5] 。
土壤源熱泵從土壤中吸熱和排熱破壞了土壤的熱平衡，因此對土壤源熱泵加以輔助熱源，使土壤能夠及時的恢復熱量平衡。許多學者做了相關(guān)研究并在工程實踐中已有部分應用。北方地區(qū)，冬季可以使用鍋爐或者太陽能集熱器向土壤提供熱量；南方地區(qū)，夏季向土壤中排放的熱量可以通過輔助冷卻塔來散熱，或者利用周圍景觀噴泉等來散熱，也可以將廢熱回收利用，從而減少土壤源熱泵向土壤中的熱量排放[ 6] 。
3 結(jié)語
本文分析了地表水源熱泵、地下水源熱泵、土壤源熱泵對環(huán)境的影響，并且提出了一些解決方案。地源熱泵是一種真正意義上的節(jié)能、減排、節(jié)能的新型空調(diào)系統(tǒng)，通過對其缺點的一些控制，可以得到更加廣泛的應用前景。
[1] DE SWARDT. A performance comparison between an air-source and a ground source reversible heat pump[J].International Journal of Energy Research,2001,25(10):899-910.
[2] DERDER S. Municipality water reticulation ground-coupled reversible heat pump system as alternative to an air source system[J].American Society of Mechanical Engineer(paper), 1997,12:402-1215.
[3] 機電信 息調(diào)研 組. 2 00 6 年全 國中 央空調(diào) 市場 總結(jié)報告 ( 第七部分 水源 / 地源熱泵市 場總結(jié)報告 ) [ J] .機電信息, 200 7 , 25 : 16 - 2 7 .
[ 4 ] 張文宇. 上海世博園大型地表源熱泵對黃浦江水環(huán)境的影響分析 [ D ] . 上海: 同濟大學碩士學位論文,2007 .
[5] 殷平，地源熱泵在中國[C].2001年全國熱泵和空調(diào)技術(shù)交流會論文集，2001
