关于军队高层住宅营区应用水源热泵技术的思考

◎ 总参和平村退休干部住房建设工程指挥部 梁 亮

水源热泵技术是一种利用地表水、地下水以及吸收太阳能和地热能等低位热源，并采用热泵原理，通过输入少量高位能源——电能，实现低位热能向高位热能转移的空调装置。

水（地）源热泵技术发展迅猛，特别是在军队院校、医疗单位等营房建筑和别墅中有着广泛的应用。水源热泵技术作为一种新兴的节能技术，引发了军队有关单位的关注，并结合自身条件，与科研院校和热泵技术公司合作，应用该项技术，进行了有益的尝试。

毋庸置疑，水源热泵技术是一种经济、高效的可再生能源利用技术，具有显著的环境效益和经济效益，但象任何事物一样，水源热泵技术并不是十全十美的，其应用同样受到诸多客观条件的制约。本人结合军队某高层住宅营区前期总体规划水源热泵技术论证过程谈谈体会和思考。

该项目系北京地区的军队经济适用住房项目，总体规划以28至30层的高层住宅为主，容积率3.98，是一个典型的高密度、高层住宅营区。总体规划设计过程中，我们先后与多家军地设计院对水（地）源热泵技术在该营区上的适用性进行了深入探讨，并向在北京开展热泵业务较多，规模较大的水源热泵机组制造公司的专业技术人员进行了咨询和交流。认为这项技术在该营区的应用受到以下因素的制约：

一、水文地质条件

水源热泵系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。水源的取水量与地下水水位的变化密切相关，存在一定的不确定因素。另外，地下水源热泵系统的经济性还与地下水层的深度有很大关系。该营区规模大、容积率高，制冷或制热负荷大，所需水源水量很大。其水文地质条件是否能够满足水源热泵取水要求，以及取水经济性，需要先打勘测井，进行详尽的水文地质勘察，以获取地下温度、地下水温度、水质和出水量等数据，并深入研究论证。

二、取水井布井困难

根据北京市水务局文件《关于进一步加强水源热泵技术应用管理》的有关规定：水源热泵系统抽灌含水层为第四水系，井深不得超过100米。抽灌井与建筑物之间距离不少于30米。抽灌井之间水平距离不少于50米，抽水井之间距离不少于100米。同时，为防止不同含水层水体交换造成水污染，保证回灌效果，抽灌必须在同一含水层内进行。该营区地处繁华市区，场地面积狭小，基本采用大开挖形式，实土位置十分有限，取水井布置困难，难以满足水源热泵负荷需要，场地环境条件限制了水源热泵系统的应用。另外，如采用桩基结合土壤源热泵系统，由于该营区均为高层建筑，住宅底面积不能满足布管需要，因此难以实施。

三、取水井使用寿命

水源热泵的寿命主要取决于水井的寿命，维持设计出水的运行时间一般为10～20年，寿命到期后，重新打井的费用较高，并且布井存在更大困难。

四、水源冷堆积

在冬季，我国北方地区土壤温度较低，并且以热负荷为主，考虑到该营区容积率较高，水源热泵负荷大，取水点布置集中，经过若干供暖季，地下水易出现冷堆积现象，导致水源温差减小，工作效率降低，无法满足住户需求。同时，采用地下水源热泵供暖，机组和换热器的初投资比较高，连续运行的效率相对较低。夏季运行时，机组容量过大，造成浪费。

五、末端设备的选择

由于热泵系统出水温度难以达到锅炉的出水温度，因此最适宜采用低温热水地面辐射供暖系统，但该项目层高仅2.75～2.80米，如采用该系统，将进一步降低楼层净高，且由于填充豆石混凝土增加了地面荷载，需要在结构设计上进行调整，从而会增加部分造价；如沿用散热器系统，则需要采用高温水源热泵系统提高供水温度，不但会进一步提高热泵机组建设成本，而且还要增加散热器数量和循环水流量，增加了建设成本和日常维护费用；如采用落地式风机盘管系统不但增加建设成本，而且还会增加卧室噪音，影响军队离退休干部休息。

六、回灌技术问题

地下水属于一种地质资源，大量采用地下水源热泵，如无可靠的回灌，将会引发严重的后果。地下水大量开采引起的地面沉降、地裂缝、地面塌陷等地质问题日渐显著。虽然总体来说水源热泵系统地下水的供补是平衡的，局部的地下水位的变化也远小于没有回灌的情况，所以一般不会因抽灌地下水而产生地面沉降。但在国内的实际使用过程中，由于回灌的堵塞问题没有从根源上得到解决，有可能出现地下水直接地表排放的情况。而一旦出现地质环境问题，往往是灾难性和无法恢复弥补的。

七、初期投资经济性比较

经向北京市地源热泵“克莱门特捷联制冷设备有限公司”和其他有关公司了解，按照5万平方米普通住宅计算，采暖标准每平方米50W（取标准下限），按照北京市普通地质条件，自然回灌5口井（2抽3灌）100米深，200立方米出水量，热泵出水温度60摄氏度，2000KW热泵，折合建筑面积每平方米约300～400元（含末端设备）；机房建筑面积占总建筑面积约1%，大约400～500平方米。

按照该营区建设限额设计要求，每平方米采暖工程80元，锅炉房及设备工程60元，折合建筑面积每平方米140元；以该营区A区1、2、5号楼为例，建筑面积59313平方米，机房建筑面积约200平方米。

综上所述，水源热泵系统无疑是一种高效、节能、环保的新型产品，在环保和日常运转费用等方面存在明显的优势，但对于该营区这样的高容积率、高建筑密度的居住区来说，其适用性受到很多制约，存在较多不确定因素，在水文地质条件、供暖可靠性、使用寿命、维护保养难度和初期投资经济性等方面与传统供热方式相比还有一定差距，特别是井位布置要求与项目实际有较大出入。鉴于水源热泵技术应用的局限性，各建设单位应根据当地和项目实际情况推广应用。