分析城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)應用

李赟 劉鴿

摘 要：針對城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)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(guī)劃區(qū)當前的地質特征進行探究；其次對地源熱泵系統(tǒng)的應用可行性進行闡述，同時提出地源熱泵系統(tǒng)在應用時應該注意的問題。

關鍵詞：城市規(guī)劃區(qū)；地源熱泵；系統(tǒng)構建；應用措施

在當前社會經濟不斷快速發(fā)展背景下，人們日常生活質量和水平不斷提升，各大城市規(guī)劃建設的力度也在不斷加快，其中城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)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(guī)劃區(qū)的建設打下良好基礎。地源熱泵系統(tǒng)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(tǒng)。一般情況下，該系統(tǒng)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(tǒng)在構建以及具體應用中，主要是利用其與自然季節(jié)相互之間的溫差熱能，實現(xiàn)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(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)在構建以及應用時，由于該系統(tǒng)具有比較明顯的優(yōu)勢特點，所以被廣泛應用。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)高效節(jié)能的應用效果，同時還能夠實現(xiàn)經濟效益和社會效益的有效增長。也就是說在現(xiàn)階段城市規(guī)劃建設過程中，將地源熱泵系統(tǒng)科學合理應用，對城市建設發(fā)展能夠起到良好的推動性作用。

一、城市規(guī)劃區(qū)地質特征分析

在針對城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)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(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)應用的分析具有真實性和有效性。本文針對城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)的實際應用情況進行分析，與某城市現(xiàn)階段規(guī)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(guī)劃區(qū)的地貌屬于黃泛沖積平原，所以該地區(qū)的地勢呈現(xiàn)出比較平坦的特征。與此同時，該地區(qū)由西北向東南方向呈現(xiàn)出微微傾斜的狀態(tài)，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(qū)的氣溫條件進行監(jiān)測分析可以得知，在該地區(qū)內的年平均氣溫在14.4℃左右，區(qū)域內屬于亞熱帶與暖溫帶過渡區(qū)。另外，該地區(qū)的年平均降水量在954.8mm左右，同時該地區(qū)的年蒸發(fā)量在970至1700mm左右[1]。

（二）地質構造特征分析

在針對該城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)的應用情況進行分析時，要與該地區(qū)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(tǒng)應用方案。與此同時，要與該地區(qū)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(tǒng)的有效應用打下良好基礎。該地區(qū)的地質構造特征如果從西南角度出發(fā)，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(tǒng)應用的可行性分析

（一）地下水地源熱泵系統(tǒng)的構建以及應用

地下水地源熱泵系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)建筑物的制冷、供暖，而且還能夠盡可能滿足現(xiàn)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(huán)系統(tǒng)[3]。在針對該城市規(guī)劃區(qū)進行地質規(guī)劃和分析的時候，要與其地質地貌環(huán)境進行結合，制定出科學合理的規(guī)劃方案，這樣才能夠盡可能保證規(guī)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)的構建以及應用打下良好基礎[4]。

在針對該城市規(guī)劃區(qū)進行地源熱泵系統(tǒng)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(tǒng)優(yōu)勢特點發(fā)揮到最大。該系統(tǒng)在應用中，不僅有比較適合的區(qū)域，而且還會存在一些不適合的區(qū)域，需要結合實際切斷，合理利用地下水地源熱泵系統(tǒng)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(tài)，這種狀態(tài)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(fā)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(fā)生比較大的變化。

另外，除了一些比較適合的區(qū)域之外，還有一些區(qū)域并不適合利用這種系統(tǒng)。其中如果地下水類型是中、下更新統(tǒng)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(tài)下，其地源熱泵系統(tǒng)在構建以及具體應用中，大多數(shù)的成井部分都會直接體現(xiàn)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(qū)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(fā)現(xiàn)大多數(shù)情況下，都控制在300m3/d·m之內[6]。除此之外，該地區(qū)由于是深層地下水降落漏斗區(qū)，所以一旦出現(xiàn)大量水量，勢必會導致地面出現(xiàn)沉降，嚴重的情況下會直接引發(fā)嚴重的災難事故發(fā)生。

（二）垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)的構建以及應用

地埋管地源熱泵系統(tǒng)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(xiàn)階段城市土地資源已經呈現(xiàn)出短缺、緊張現(xiàn)象，所以大多數(shù)情況下，在城市規(guī)劃區(qū)實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的時候，基本上都會直接利用地埋管地源熱泵系統(tǒng)對其進行具體操作。通過對該系統(tǒng)的應用情況分析可以看出，該系統(tǒng)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(tǒng)產生影響。但是垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)在其中是能夠直接對該系統(tǒng)運作情況產生影響的重要因素之一[7]。除此之外，該系統(tǒng)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(shù)也同樣很重要。這些參數(shù)中包括巖土層的密度、含水率、孔隙比等，這些參數(shù)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(shù)對導熱系數(shù)和熱擴散率所產生的影響。

三、地源熱泵系統(tǒng)在構建以及應用需要注意的問題

在當前城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)構建以及實際應用中，要與不同城市規(guī)劃區(qū)的實際情況進行結合分析，這樣才能夠促使系統(tǒng)的構建具有合理性和科學性。地下水地源熱泵系統(tǒng)在利用過程中，為了實現(xiàn)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(xiàn)場的水文地質條件進行勘察，同時還要針對城市規(guī)劃區(qū)的現(xiàn)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(xiàn)流失現(xiàn)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(xiàn)象起到良好控制效果的基礎上，能夠最大限度保證該系統(tǒng)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(tǒng)，在某種程度上會導致生態(tài)環(huán)境遭受到一定影響。一旦生態(tài)環(huán)境受到影響，不僅生態(tài)環(huán)境的平衡會被打破，而且還會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的威脅。在這種狀態(tài)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的影響。在該系統(tǒng)的應用中，要嚴格按照一定流程和方式進行系統(tǒng)構建和使用，這樣能夠盡可能避免出現(xiàn)地下溫度持續(xù)上升或者是地下溫度突然下降的現(xiàn)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(tǒng)的作用能夠落實到實處。

四、結語

綜上所述，在針對現(xiàn)階段城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)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(guī)劃區(qū)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(tǒng)、垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)對其進行操作，實現(xiàn)建筑物的供熱、制冷。在保證城市規(guī)劃區(qū)地源熱泵系統(tǒng)應用效果的基礎上，能夠為現(xiàn)代人的冷暖調節(jié)提供有效保證。

參考文獻：

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[2]劉愛斌，翟如偉，景家俊，陶文杰.江蘇徐州城市規(guī)劃區(qū)淺層地溫能潛力評價及環(huán)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(tǒng)適宜性分區(qū)評價：基于層次分析法和熵權系數(shù)法[J].現(xiàn)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(qū)地下水源熱泵適宜性分區(qū)[J].南水北調與水利科技，2014，（03）：156-159.

[6]陳燕哲.陜西地區(qū)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(qū)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(guī)劃設計院