關于軍隊高層住宅營區(qū)應用水源熱泵技術的思考

◎ 總參和平村退休干部住房建設工程指揮部 梁 亮

水源熱泵技術是一種利用地表水、地下水以及吸收太陽能和地熱能等低位熱源，并采用熱泵原理，通過輸入少量高位能源——電能，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉移的空調裝置。

水（地）源熱泵技術發(fā)展迅猛，特別是在軍隊院校、醫(yī)療單位等營房建筑和別墅中有著廣泛的應用。水源熱泵技術作為一種新興的節(jié)能技術，引發(fā)了軍隊有關單位的關注，并結合自身條件，與科研院校和熱泵技術公司合作，應用該項技術，進行了有益的嘗試。

毋庸置疑，水源熱泵技術是一種經(jīng)濟、高效的可再生能源利用技術，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，但象任何事物一樣，水源熱泵技術并不是十全十美的，其應用同樣受到諸多客觀條件的制約。本人結合軍隊某高層住宅營區(qū)前期總體規(guī)劃水源熱泵技術論證過程談談體會和思考。

該項目系北京地區(qū)的軍隊經(jīng)濟適用住房項目，總體規(guī)劃以28至30層的高層住宅為主，容積率3.98，是一個典型的高密度、高層住宅營區(qū)?？傮w規(guī)劃設計過程中，我們先后與多家軍地設計院對水（地）源熱泵技術在該營區(qū)上的適用性進行了深入探討，并向在北京開展熱泵業(yè)務較多，規(guī)模較大的水源熱泵機組制造公司的專業(yè)技術人員進行了咨詢和交流。認為這項技術在該營區(qū)的應用受到以下因素的制約：

一、水文地質條件

水源熱泵系統(tǒng)需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件。水源的取水量與地下水水位的變化密切相關，存在一定的不確定因素。另外，地下水源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性還與地下水層的深度有很大關系。該營區(qū)規(guī)模大、容積率高，制冷或制熱負荷大，所需水源水量很大。其水文地質條件是否能夠滿足水源熱泵取水要求，以及取水經(jīng)濟性，需要先打勘測井，進行詳盡的水文地質勘察，以獲取地下溫度、地下水溫度、水質和出水量等數(shù)據(jù)，并深入研究論證。

二、取水井布井困難

根據(jù)北京市水務局文件《關于進一步加強水源熱泵技術應用管理》的有關規(guī)定：水源熱泵系統(tǒng)抽灌含水層為第四水系，井深不得超過100米。抽灌井與建筑物之間距離不少于30米。抽灌井之間水平距離不少于50米，抽水井之間距離不少于100米。同時，為防止不同含水層水體交換造成水污染，保證回灌效果，抽灌必須在同一含水層內進行。該營區(qū)地處繁華市區(qū)，場地面積狹小，基本采用大開挖形式，實土位置十分有限，取水井布置困難，難以滿足水源熱泵負荷需要，場地環(huán)境條件限制了水源熱泵系統(tǒng)的應用。另外，如采用樁基結合土壤源熱泵系統(tǒng)，由于該營區(qū)均為高層建筑，住宅底面積不能滿足布管需要，因此難以實施。

三、取水井使用壽命

水源熱泵的壽命主要取決于水井的壽命，維持設計出水的運行時間一般為10～20年，壽命到期后，重新打井的費用較高，并且布井存在更大困難。

四、水源冷堆積

在冬季，我國北方地區(qū)土壤溫度較低，并且以熱負荷為主，考慮到該營區(qū)容積率較高，水源熱泵負荷大，取水點布置集中，經(jīng)過若干供暖季，地下水易出現(xiàn)冷堆積現(xiàn)象，導致水源溫差減小，工作效率降低，無法滿足住戶需求。同時，采用地下水源熱泵供暖，機組和換熱器的初投資比較高，連續(xù)運行的效率相對較低。夏季運行時，機組容量過大，造成浪費。

五、末端設備的選擇

由于熱泵系統(tǒng)出水溫度難以達到鍋爐的出水溫度，因此最適宜采用低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)，但該項目層高僅2.75～2.80米，如采用該系統(tǒng)，將進一步降低樓層凈高，且由于填充豆石混凝土增加了地面荷載，需要在結構設計上進行調整，從而會增加部分造價；如沿用散熱器系統(tǒng)，則需要采用高溫水源熱泵系統(tǒng)提高供水溫度，不但會進一步提高熱泵機組建設成本，而且還要增加散熱器數(shù)量和循環(huán)水流量，增加了建設成本和日常維護費用；如采用落地式風機盤管系統(tǒng)不但增加建設成本，而且還會增加臥室噪音，影響軍隊離退休干部休息。

六、回灌技術問題

地下水屬于一種地質資源，大量采用地下水源熱泵，如無可靠的回灌，將會引發(fā)嚴重的后果。地下水大量開采引起的地面沉降、地裂縫、地面塌陷等地質問題日漸顯著。雖然總體來說水源熱泵系統(tǒng)地下水的供補是平衡的，局部的地下水位的變化也遠小于沒有回灌的情況，所以一般不會因抽灌地下水而產生地面沉降。但在國內的實際使用過程中，由于回灌的堵塞問題沒有從根源上得到解決，有可能出現(xiàn)地下水直接地表排放的情況。而一旦出現(xiàn)地質環(huán)境問題，往往是災難性和無法恢復彌補的。

七、初期投資經(jīng)濟性比較

經(jīng)向北京市地源熱泵“克萊門特捷聯(lián)制冷設備有限公司”和其他有關公司了解，按照5萬平方米普通住宅計算，采暖標準每平方米50W（取標準下限），按照北京市普通地質條件，自然回灌5口井（2抽3灌）100米深，200立方米出水量，熱泵出水溫度60攝氏度，2000KW熱泵，折合建筑面積每平方米約300～400元（含末端設備）；機房建筑面積占總建筑面積約1%，大約400～500平方米。

按照該營區(qū)建設限額設計要求，每平方米采暖工程80元，鍋爐房及設備工程60元，折合建筑面積每平方米140元；以該營區(qū)A區(qū)1、2、5號樓為例，建筑面積59313平方米，機房建筑面積約200平方米。

綜上所述，水源熱泵系統(tǒng)無疑是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的新型產品，在環(huán)保和日常運轉費用等方面存在明顯的優(yōu)勢，但對于該營區(qū)這樣的高容積率、高建筑密度的居住區(qū)來說，其適用性受到很多制約，存在較多不確定因素，在水文地質條件、供暖可靠性、使用壽命、維護保養(yǎng)難度和初期投資經(jīng)濟性等方面與傳統(tǒng)供熱方式相比還有一定差距，特別是井位布置要求與項目實際有較大出入。鑒于水源熱泵技術應用的局限性，各建設單位應根據(jù)當?shù)睾晚椖繉嶋H情況推廣應用。