分析城市规划区地源热泵系统应用

李赟 刘鸽

摘 要：针对城市规划区地源热泵系统的构建以及具体应用情况进行详细分析和研究。首先与城市实际情况进行结合分析，对城市规划区当前的地质特征进行探究；其次对地源热泵系统的应用可行性进行阐述，同时提出地源热泵系统在应用时应该注意的问题。

关键词：城市规划区；地源热泵；系统构建；应用措施

在当前社会经济不断快速发展背景下，人们日常生活质量和水平不断提升，各大城市规划建设的力度也在不断加快，其中城市规划区地源热泵系统在构建以及具体应用中需要给予更多的重视和关注，为城市规划区的建设打下良好基础。地源热泵系统在应用时，主要是将地表之下一定深度范围内的岩土体、地下水或者是一些地表水进行有效利用，将这些因素合理应用促使其能够组合成为低温热源的空调系统。一般情况下，该系统所针对的范围主要是指恒温带一直到200m左右的埋深位置。同时，该系统在构建以及具体应用中，主要是利用其与自然季节相互之间的温差热能，实现对建筑物的供暖和制冷，满足人们日常生活的个性化需求。城市规划区地源热泵系统在构建以及应用时，由于该系统具有比较明显的优势特点，所以被广泛应用。该系统能够实现高效节能的应用效果，同时还能够实现经济效益和社会效益的有效增长。也就是说在现阶段城市规划建设过程中，将地源热泵系统科学合理应用，对城市建设发展能够起到良好的推动性作用。

一、城市规划区地质特征分析

在针对城市规划区地源热泵系统进行分析的时候，要与一些实际案例进行结合分析，这样才能够促使城市规划区地源热泵系统应用的分析具有真实性和有效性。本文针对城市规划区地源热泵系统的实际应用情况进行分析，与某城市现阶段规划建设情况进行结合，对其地质特征进行深入研究。

（一）自然地理特征分析

该城市规划区的地貌属于黄泛冲积平原，所以该地区的地势呈现出比较平坦的特征。与此同时，该地区由西北向东南方向呈现出微微倾斜的状态，西部高程在15m左右，而东部高程则在5m左右。除此之外，通过对该地区的气温条件进行监测分析可以得知，在该地区内的年平均气温在14.4℃左右，区域内属于亚热带与暖温带过渡区。另外，该地区的年平均降水量在954.8mm左右，同时该地区的年蒸发量在970至1700mm左右[1]。

（二）地質构造特征分析

在针对该城市规划区地源热泵系统的应用情况进行分析时，要与该地区实际情况进行有效结合，这样才能够制定出科学合理的系统应用方案。与此同时，要与该地区的地质构造特征进行结合分析，这样能够有利于为地源热泵系统的有效应用打下良好基础。该地区的地质构造特征如果从西南角度出发，一直到东北方向，按照这个顺序进行分析可以看出其有洪泽凹陷、淮阴凸起、涟南凹陷三个次一级的构造单元。由此可以看出，在某种程度上地质构造的实际情况能够对浅层地热资源的开采、利用以及利用效果产生影响[2]。

二、地源热泵系统应用的可行性分析

（一）地下水地源热泵系统的构建以及应用

地下水地源热泵系统在构建以及具体应用过程中，主要是将地下水作为主体，将其看作是能量载体，同时，利用压缩系统在其中的作用和影响力，对建筑物和含水层相互之间的能量进行有效的转移。这样不仅能够实现建筑物的制冷、供暖，而且还能够尽可能满足现代人对建筑物的个性化需求。在抽出的地下水进行热量接收或者是释放的时候，都会与实际情况进行结合之后，将其灌入到原本的含水层当中，这样能够在实践中逐渐形成一个比较完整的水循环系统[3]。在针对该城市规划区进行地质规划和分析的时候，要与其地质地貌环境进行结合，制定出科学合理的规划方案，这样才能够尽可能保证规划的有效性。与此同时，可以利用定性分析和类比方法对其进行研究，在其中选择含水层岩性、分布、富水性等，这些因素都可能会对地下水地热泵系统的构建以及具体应用效果造成影响。因此，针对这一情况，要对这些因素进行综合性考量，对这些因素可能会引发的安全事故进行调查分析。除此之外，还应当对该城市政策中的地下水利用情况进行判断分析，特别是要针对地下水地源热泵系统的实际应用情况、适应性进行详细判断，这样才能够为该系统的构建以及应用打下良好基础[4]。

在针对该城市规划区进行地源热泵系统构建以及具体应用过程中，要与实际情况进行有效结合，制定出科学合理的实施方案，这样才能够将该系统优势特点发挥到最大。该系统在应用中，不仅有比较适合的区域，而且还会存在一些不适合的区域，需要结合实际切断，合理利用地下水地源热泵系统的含水层。一般情况下，都是一些碳酸盐岩类裂隙岩溶水，同时该岩层与第三承压含水层之间能够形成相互结合的状态，这种状态下，其无论是在覆粘性土或者是其本身的运作都会受到不同因素的影响[5]。其中，地质构造、裂隙或者是岩溶的整体发育程度，在实践中都会对其产生不同程度的影响，这样就会导致地下水量在其中发生比较大的变化。

另外，除了一些比较适合的区域之外，还有一些区域并不适合利用这种系统。其中如果地下水类型是中、下更新统孔隙承压水的时候，其适应性评价可以如下内容所示。地下水在这种状态下，其地源热泵系统在构建以及具体应用中，大多数的成井部分都会直接体现在第三承压含水层当中。通过对这一情况进行分析可以看出，该地区主要是将含有泥质的中粗砂作为主体，与此同时，其整体的单位涌水量经过对比分析，发现大多数情况下，都控制在300m3/d·m之内[6]。除此之外，该地区由于是深层地下水降落漏斗区，所以一旦出现大量水量，势必会导致地面出现沉降，严重的情况下会直接引发严重的灾难事故发生。

（二）垂直地埋管地源热泵系统的构建以及应用

地埋管地源热泵系统在构建以及具体应用过程中，其主要是利用地理管换热器与岩土体相互之间的交换，来达到热能的供应和索取。由于现阶段城市土地资源已经呈现出短缺、紧张现象，所以大多数情况下，在城市规划区实现地源热泵系统的时候，基本上都会直接利用地埋管地源热泵系统对其进行具体操作。通过对该系统的应用情况分析可以看出，该系统在应用中也会受到不同类型因素影响，其中岩土体特征、水文地质条件等都会不同程度对该系统产生影响。但是垂直地埋管地源热泵系统一般情况下，并不会受到地下水资源量的控制和影响。当前该热泵系统的地埋管换热器埋管深度大概在60至100m左右，同时，地层的整体热物理参数在其中是能够直接对该系统运作情况产生影响的重要因素之一[7]。除此之外，该系统在运作过程中，无论是换热能力或者是蓄热能力在其中都是非常重要的因素，各种不同能力所对应的参数也同样很重要。这些参数中包括岩土层的密度、含水率、孔隙比等，这些参数都要保证一定准确性和有效性，这样才能够尽可能减少这些参数对导热系数和热扩散率所产生的影响。

三、地源热泵系统在构建以及应用需要注意的问题

在当前城市规划区地源热泵系统构建以及实际应用中，要与不同城市规划区的实际情况进行结合分析，这样才能够促使系统的构建具有合理性和科学性。地下水地源热泵系统在利用过程中，为了实现对地下水的有效开采，在开采之后一定要及时实施回灌操作。与此同时，为了保证回灌效果，需要提前对现场的水文地质条件进行勘察，同时还要针对城市规划区的现场回灌能力进行提前判断和分析。这样不仅能够及时采取有针对性的回灌技术，而且还能够在实践中促使同层回灌率能够达到100%的目标。这样不仅有利于在实践中尽可能避免地下水资源出现流失现象，而且还能够及时对已经回灌回来的水资源质量进行有效的检测。在保证对深层地下水污染现象起到良好控制效果的基础上，能够最大限度保证该系统在应用时的有效性和合理性。

与此同时，如果长期利用地源热泵系统，在某种程度上会导致生态环境遭受到一定影响。一旦生态环境受到影响，不仅生态环境的平衡会被打破，而且还会对生态环境造成严重的威胁。在这种状态下进行的热量交换，会导致夏季时候的溫度不断上升，而冬季时候的地下温度则会下降比较快。因此，针对这一情况，在该系统的具体应用过程中，要与实际情况有效结合，提出有针对性的系统应用措施。这样不仅有利于为供暖、制冷的平衡性提供有效保证，而且还能够尽可能避免热量交换过程中受到该系统的影响。在该系统的应用中，要严格按照一定流程和方式进行系统构建和使用，这样能够尽可能避免出现地下温度持续上升或者是地下温度突然下降的现象。在保证能够提高对地层热能整体利用率的基础上，促使该系统的作用能够落实到实处。

四、结语

综上所述，在针对现阶段城市规划区地源热泵系统的构建以及具体应用情况进行分析的时候，需要与各个城市的规划区地质特征进行有效结合。在这一基础上，提出有针对性的应用措施，利用地下水地源热泵系统、垂直地埋管地源热泵系统对其进行操作，实现建筑物的供热、制冷。在保证城市规划区地源热泵系统应用效果的基础上，能够为现代人的冷暖调节提供有效保证。

参考文献：

[1]姚炳光，赖光东，周维博.基于适宜性的西安市水源热泵开发潜力评估[J].水资源与水工程学报，2017，（04）：145-149+157.

[2]刘爱斌，翟如伟，景家俊，陶文杰.江苏徐州城市规划区浅层地温能潜力评价及环境效益分析[J].地质与资源，2017，（03）：296-302.

[3]杨露梅，朱明君，鄂建，陈明珠，魏永耀.南京市地下水地源热泵系统适宜性分区评价：基于层次分析法和熵权系数法[J].现代地质，2015，（02）：285-290+360.

[4]于世晓.青岛市土壤源热泵供热推广应用研究[D].青岛理工大学，2014.

[5]马聪，周维博，李娜.西安市主城区地下水源热泵适宜性分区[J].南水北调与水利科技，2014，（03）：156-159.

[6]陈燕哲.陕西地区地下水源热泵工程应用适应性评价及软件[D].西安建筑科技大学，2014.

[7]李彦花.夏热冬冷地区地源热泵地域适宜性评价体系的研究[D].中原工学院，2014.

作者单位：

漯河市勘测规划设计院