分析城市規劃區地源熱泵系統應用

李赟 劉鴿

摘 要：針對城市規劃區地源熱泵系統的構建以及具體應用情況進行詳細分析和研究。首先與城市實際情況進行結合分析，對城市規劃區當前的地質特征進行探究；其次對地源熱泵系統的應用可行性進行闡述，同時提出地源熱泵系統在應用時應該注意的問題。

關鍵詞：城市規劃區；地源熱泵；系統構建；應用措施

在當前社會經濟不斷快速發展背景下，人們日常生活質量和水平不斷提升，各大城市規劃建設的力度也在不斷加快，其中城市規劃區地源熱泵系統在構建以及具體應用中需要給予更多的重視和關注，為城市規劃區的建設打下良好基礎。地源熱泵系統在應用時，主要是將地表之下一定深度范圍內的巖土體、地下水或者是一些地表水進行有效利用，將這些因素合理應用促使其能夠組合成為低溫熱源的空調系統。一般情況下，該系統所針對的范圍主要是指恒溫帶一直到200m左右的埋深位置。同時，該系統在構建以及具體應用中，主要是利用其與自然季節相互之間的溫差熱能，實現對建筑物的供暖和制冷，滿足人們日常生活的個性化需求。城市規劃區地源熱泵系統在構建以及應用時，由于該系統具有比較明顯的優勢特點，所以被廣泛應用。該系統能夠實現高效節能的應用效果，同時還能夠實現經濟效益和社會效益的有效增長。也就是說在現階段城市規劃建設過程中，將地源熱泵系統科學合理應用，對城市建設發展能夠起到良好的推動性作用。

一、城市規劃區地質特征分析

在針對城市規劃區地源熱泵系統進行分析的時候，要與一些實際案例進行結合分析，這樣才能夠促使城市規劃區地源熱泵系統應用的分析具有真實性和有效性。本文針對城市規劃區地源熱泵系統的實際應用情況進行分析，與某城市現階段規劃建設情況進行結合，對其地質特征進行深入研究。

（一）自然地理特征分析

該城市規劃區的地貌屬于黃泛沖積平原，所以該地區的地勢呈現出比較平坦的特征。與此同時，該地區由西北向東南方向呈現出微微傾斜的狀態，西部高程在15m左右，而東部高程則在5m左右。除此之外，通過對該地區的氣溫條件進行監測分析可以得知，在該地區內的年平均氣溫在14.4℃左右，區域內屬于亞熱帶與暖溫帶過渡區。另外，該地區的年平均降水量在954.8mm左右，同時該地區的年蒸發量在970至1700mm左右[1]。

（二）地質構造特征分析

在針對該城市規劃區地源熱泵系統的應用情況進行分析時，要與該地區實際情況進行有效結合，這樣才能夠制定出科學合理的系統應用方案。與此同時，要與該地區的地質構造特征進行結合分析，這樣能夠有利于為地源熱泵系統的有效應用打下良好基礎。該地區的地質構造特征如果從西南角度出發，一直到東北方向，按照這個順序進行分析可以看出其有洪澤凹陷、淮陰凸起、漣南凹陷三個次一級的構造單元。由此可以看出，在某種程度上地質構造的實際情況能夠對淺層地熱資源的開采、利用以及利用效果產生影響[2]。

二、地源熱泵系統應用的可行性分析

（一）地下水地源熱泵系統的構建以及應用

地下水地源熱泵系統在構建以及具體應用過程中，主要是將地下水作為主體，將其看作是能量載體，同時，利用壓縮系統在其中的作用和影響力，對建筑物和含水層相互之間的能量進行有效的轉移。這樣不僅能夠實現建筑物的制冷、供暖，而且還能夠盡可能滿足現代人對建筑物的個性化需求。在抽出的地下水進行熱量接收或者是釋放的時候，都會與實際情況進行結合之后，將其灌入到原本的含水層當中，這樣能夠在實踐中逐漸形成一個比較完整的水循環系統[3]。在針對該城市規劃區進行地質規劃和分析的時候，要與其地質地貌環境進行結合，制定出科學合理的規劃方案，這樣才能夠盡可能保證規劃的有效性。與此同時，可以利用定性分析和類比方法對其進行研究，在其中選擇含水層巖性、分布、富水性等，這些因素都可能會對地下水地熱泵系統的構建以及具體應用效果造成影響。因此，針對這一情況，要對這些因素進行綜合性考量，對這些因素可能會引發的安全事故進行調查分析。除此之外，還應當對該城市政策中的地下水利用情況進行判斷分析，特別是要針對地下水地源熱泵系統的實際應用情況、適應性進行詳細判斷，這樣才能夠為該系統的構建以及應用打下良好基礎[4]。

在針對該城市規劃區進行地源熱泵系統構建以及具體應用過程中，要與實際情況進行有效結合，制定出科學合理的實施方案，這樣才能夠將該系統優勢特點發揮到最大。該系統在應用中，不僅有比較適合的區域，而且還會存在一些不適合的區域，需要結合實際切斷，合理利用地下水地源熱泵系統的含水層。一般情況下，都是一些碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，同時該巖層與第三承壓含水層之間能夠形成相互結合的狀態，這種狀態下，其無論是在覆粘性土或者是其本身的運作都會受到不同因素的影響[5]。其中，地質構造、裂隙或者是巖溶的整體發育程度，在實踐中都會對其產生不同程度的影響，這樣就會導致地下水量在其中發生比較大的變化。

另外，除了一些比較適合的區域之外，還有一些區域并不適合利用這種系統。其中如果地下水類型是中、下更新統孔隙承壓水的時候，其適應性評價可以如下內容所示。地下水在這種狀態下，其地源熱泵系統在構建以及具體應用中，大多數的成井部分都會直接體現在第三承壓含水層當中。通過對這一情況進行分析可以看出，該地區主要是將含有泥質的中粗砂作為主體，與此同時，其整體的單位涌水量經過對比分析，發現大多數情況下，都控制在300m3/d·m之內[6]。除此之外，該地區由于是深層地下水降落漏斗區，所以一旦出現大量水量，勢必會導致地面出現沉降，嚴重的情況下會直接引發嚴重的災難事故發生。

（二）垂直地埋管地源熱泵系統的構建以及應用

地埋管地源熱泵系統在構建以及具體應用過程中，其主要是利用地理管換熱器與巖土體相互之間的交換，來達到熱能的供應和索取。由于現階段城市土地資源已經呈現出短缺、緊張現象，所以大多數情況下，在城市規劃區實現地源熱泵系統的時候，基本上都會直接利用地埋管地源熱泵系統對其進行具體操作。通過對該系統的應用情況分析可以看出，該系統在應用中也會受到不同類型因素影響，其中巖土體特征、水文地質條件等都會不同程度對該系統產生影響。但是垂直地埋管地源熱泵系統一般情況下，并不會受到地下水資源量的控制和影響。當前該熱泵系統的地埋管換熱器埋管深度大概在60至100m左右，同時，地層的整體熱物理參數在其中是能夠直接對該系統運作情況產生影響的重要因素之一[7]。除此之外，該系統在運作過程中，無論是換熱能力或者是蓄熱能力在其中都是非常重要的因素，各種不同能力所對應的參數也同樣很重要。這些參數中包括巖土層的密度、含水率、孔隙比等，這些參數都要保證一定準確性和有效性，這樣才能夠盡可能減少這些參數對導熱系數和熱擴散率所產生的影響。

三、地源熱泵系統在構建以及應用需要注意的問題

在當前城市規劃區地源熱泵系統構建以及實際應用中，要與不同城市規劃區的實際情況進行結合分析，這樣才能夠促使系統的構建具有合理性和科學性。地下水地源熱泵系統在利用過程中，為了實現對地下水的有效開采，在開采之后一定要及時實施回灌操作。與此同時，為了保證回灌效果，需要提前對現場的水文地質條件進行勘察，同時還要針對城市規劃區的現場回灌能力進行提前判斷和分析。這樣不僅能夠及時采取有針對性的回灌技術，而且還能夠在實踐中促使同層回灌率能夠達到100%的目標。這樣不僅有利于在實踐中盡可能避免地下水資源出現流失現象，而且還能夠及時對已經回灌回來的水資源質量進行有效的檢測。在保證對深層地下水污染現象起到良好控制效果的基礎上，能夠最大限度保證該系統在應用時的有效性和合理性。

與此同時，如果長期利用地源熱泵系統，在某種程度上會導致生態環境遭受到一定影響。一旦生態環境受到影響，不僅生態環境的平衡會被打破，而且還會對生態環境造成嚴重的威脅。在這種狀態下進行的熱量交換，會導致夏季時候的溫度不斷上升，而冬季時候的地下溫度則會下降比較快。因此，針對這一情況，在該系統的具體應用過程中，要與實際情況有效結合，提出有針對性的系統應用措施。這樣不僅有利于為供暖、制冷的平衡性提供有效保證，而且還能夠盡可能避免熱量交換過程中受到該系統的影響。在該系統的應用中，要嚴格按照一定流程和方式進行系統構建和使用，這樣能夠盡可能避免出現地下溫度持續上升或者是地下溫度突然下降的現象。在保證能夠提高對地層熱能整體利用率的基礎上，促使該系統的作用能夠落實到實處。

四、結語

綜上所述，在針對現階段城市規劃區地源熱泵系統的構建以及具體應用情況進行分析的時候，需要與各個城市的規劃區地質特征進行有效結合。在這一基礎上，提出有針對性的應用措施，利用地下水地源熱泵系統、垂直地埋管地源熱泵系統對其進行操作，實現建筑物的供熱、制冷。在保證城市規劃區地源熱泵系統應用效果的基礎上，能夠為現代人的冷暖調節提供有效保證。

參考文獻：

[1]姚炳光，賴光東，周維博.基于適宜性的西安市水源熱泵開發潛力評估[J].水資源與水工程學報，2017，（04）：145-149+157.

[2]劉愛斌，翟如偉，景家俊，陶文杰.江蘇徐州城市規劃區淺層地溫能潛力評價及環境效益分析[J].地質與資源，2017，（03）：296-302.

[3]楊露梅，朱明君，鄂建，陳明珠，魏永耀.南京市地下水地源熱泵系統適宜性分區評價：基于層次分析法和熵權系數法[J].現代地質，2015，（02）：285-290+360.

[4]于世曉.青島市土壤源熱泵供熱推廣應用研究[D].青島理工大學，2014.

[5]馬聰，周維博，李娜.西安市主城區地下水源熱泵適宜性分區[J].南水北調與水利科技，2014，（03）：156-159.

[6]陳燕哲.陜西地區地下水源熱泵工程應用適應性評價及軟件[D].西安建筑科技大學，2014.

[7]李彥花.夏熱冬冷地區地源熱泵地域適宜性評價體系的研究[D].中原工學院，2014.

作者單位：

漯河市勘測規劃設計院