浅谈地表水源热泵系统的方案设计
地表水源热泵系统，是指以地表水作为空调系统的冷、热源，通过水源热泵机组，给给建筑物提供冷、热量的空调系统。地表水源热泵是浅层低温能的一种，是一种可再生资源，利用前景广阔。
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1 地表水源热泵系统的介绍
地表水源热泵系统主要由地表水取水系统、水源热泵主机、室内管网系统等三部分组成。通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。如果建筑附近有可利用的海水、河流、湖泊或者水库等水体，地表水源热泵系统可以说是最具有节能优点且最经济的系统。地表水包括江水、湖水、海水、水库水、工业废水、污水处理厂排出的达到国家排放标准的废水、热电厂冷却水等。根据不同的地表水水源，系统可分为污水源热泵系统、海水源热泵系统和淡水源热泵系统。根据传热介质是否与大气相通，系统又可分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。
2 地表水换热系统的设计要求
①可利用人工营造的大型水体（人工湖、池塘、水库等）作为换热体；但必须确保水体具有水質良好、温度适宜、水量充沛的特点。
②可利用地表水体在夏季能够提供的水体储水量或水体的释热量；在冬季能够提供足够的低位热源；根据工程经验，因为地源热泵空调系统的应用，给整个地表水体所带来的温差变化，不得超过2℃/天。
③由于地表水热泵的进水温度，主要取决于取水构筑层所在水层的平均温度，因此，系统设计之前，必须对水体的温度垂直分层情况进行勘测，以确定最终的取水换热深度。
3 开式系统设计要求
当地表水水质较好、水体温度、深度到那个不适宜采用闭式地表换热系统，并经环境影响评估负荷要求时，宜采用开式系统设计，其基本要求如下：
3.1 开式地表水换热系统的取水口，应选择水位较深、水质较好的位置，同时应位于回水口的上游且远离回水口，避免取水与回水短路；取水方式可根据水体情况选用直接式、沉井式或者船坞式等，但是取水口均应设置污物沉淀、过滤、和保护装置，取水口流速不宜大于1m/s。
3.2 开式地表水换热系统应根据水质条件和水质分析结果采取相应的过滤、
灭藻、防腐蚀等可靠的水处理措施，同时选用适应水质条件的材质制造的制冷剂-水换热器或中间水-水换热器，并选择合适的换热器污垢系数；经过处理的排放水不应污染本体。
3.3 开式地表水系统中间的换热器宜选择板式换热器，且进换热器的地表水温度与出换换热器的热泵侧循环水温度之差≤2℃，中间换热器的阻力在70~80KPa之间，不应大于100Kpa；换热器地表水侧宜设反冲洗装置。
4 闭式系统的优点及设计要求
当地表水水体环境要求较高或水质复杂，且水体面积较大、水位较深时，宜采用闭式地表水热泵系统：即将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水中，传热介质通过换热盘管管壁与地表水进行换热的系统成为闭式系统。
4.1 其优点如下：
①闭式系统将地表水和管路内的循环水相隔离，保证了地表水的水质不影响管路系统，防止管路系统的阻塞，也省掉了额外的地表水处理过程。
②由于不需要考虑从取水点到热泵机组的高度水头，闭式系统一般可以有效降低水源侧泵耗。
③闭式系统受室外温度影响较小，运行稳定可靠。
4.2 闭式系统的设计要求：
①闭式地表水的换热系统由换热器、连接换热器的环路分集水管、供回水干管及循环水泵组成。
②宜采用同程式，每个环路集管内的换热数宜相同，且宜并联连接，供回水管应分开设置。
③当地表水温度低于0℃时，应采取防冻措施。
④换热单元之间要保持一定的距离，供回水集管之间要保持不小于2m的间距。
⑤换热单元的阻力不应大于100Kpa。环路集管比摩阻不大于100~150Pa/m，流速不大于1.5m/s。系统供回水管比摩阻不宜大于200Pa/m，流速不大于3m/s。
⑥闭式系统水下管道应采用化学稳定性好、耐腐蚀、比摩阻小、强度高的非金属管材与管件。
如果能够把地表水源热泵用好就可以使建筑在具备“不用煤、不用油、不用燃气；不排烟、不排渣、零污染”既可以为建筑物供冷供热，又可以提供生活热水。近十年来，地源热泵空调系统在北美、欧盟等发达国家去得了较快的发展，中国的地源热泵市场日趋活跃，该项技术将会成为21世纪最有效的供冷和供热空调技术。
参考文献：
[1]徐恒力等.水资源开发与保护，北京：地质出版社，2002.
[2]徐伟，郎四维.地源热泵工程技术指南，北京：中国建筑工业出版社，2001.
[3]林学钰，廖资生等.地下水管理，北京：地质出版社，1995.4.
