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摘要：本文通过简单介绍地源热泵工作原理的介绍，进行针对新疆实际的地域适用性分析，祈望能对这项工作产生积极地推动作用。
关键词：地源热泵；原理；适用
1地源热泵工作原理简介
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤、岩层或地表水等）进行冷热交换来作为的冷热源、既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，冬季把地能中的热量“取”出来，提高温度后供给室内采暖；夏季把室内的热量取出来，释放到地下水、土壤、岩石或地表水等地能介质中去“储备”，此时地能为收集储备夏季热量的“冷源”。通常地源热泵消耗1kw的能量，用户可以得到5kw以上的冷量或热量，所以我们将其称为节能型无碳排放的绿色空调系统。这一系统主要是由埋管地源热泵系统和循环系统组成。整个空调系统的关键就是地源热泵系统的环保、经济与适用。
埋管式土壤源热泵系统是在地下埋设管道作为换热器，它或是水平地安装在地沟中，或是以U形管状垂直安装在竖井中。通过中间介质（通常为水或是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在地耦式热交换器的封闭环路中循环流动，从而实现热泵机组与大地土壤进行热交换的目的。
土壤源热泵换热器常用形式有水平埋管、竖直埋管。选择方式主要取决于场地大小、当地土壤类型以及挖掘成本，如果场地足够大且无坚硬岩石，则水平式较经济；反之则采用垂直式布置，虽然水平埋管初投资会小一些，但它的换热性能比竖直埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以一般采用竖直埋管布置方式。竖直埋管又有单U型管、双U型管、套管式管。U形管型是在钻孔的管井内安装U型管，由于施工简单，换热性能较好，承压高，管路接头少，不易泄露等原因，目前应用最多。按照新疆的实际特点采用竖直埋管更显示出其优越性。即节约用地面积换热性能好，又可有效利用土地资源而安装在建筑物基础、道路、绿地、广场、操场等下面而不影响上部的使用功能。
2新疆地源热泵适用性分析
2.1地域适用性分析
新疆以其地域广阔、昼夜温差大、冬季寒冷夏季酷热而著称。新疆的一年明显区分为两季，冬、夏两季明显且长，春、秋不显且短，也只有长期居住在这里的人体会明显。地源热泵的实用角度从地域、气候和经济推广适用上则存在着明显的差异。将新疆划分为南疆、北疆和东疆来区分比较对待是必要的。
冬季南疆温暖、东疆和北疆寒冷；夏季全疆酷热，东疆和南疆尤其更甚。因此，南疆和东疆大部分地区直接推广应用地源热泵，技术上是可行的，经济上是需要扶持的。北疆地区推广应用地源热泵，技术上需要补充和完善，经济上相对是可行的。
2.2气温适用性分析
尽管新疆具有日温差大、出现极端天气的情况较多等特点。可是其区域面积太大也同样造成了地域气温差异很大（见图表）。南疆和东疆的大部分地区日照时间长、夏季气温相对较高且高温天气较长但相对集中、冬季气温普遍不低且时日不长，加之分布于几大盆地的周边而受盆地地形地貌、气候特点控制，比较适合地源热泵技术的推广应用。尤其是对夏季酷暑的几月连续降温和冬季平均温度不低时日较长期的取暖是比较经济有效的。相对而言，北疆的大部分地区主要是冬季气温较低且时日不短，在较长的取暖期里需要增加有极端天气的补充供暖，只靠地源热泵满足需要就显得不够经济合理。
2.3地层适用性分析
新疆的城市或县城多位于近山的冲洪积扇、古河道或湖盆边缘，地层以湖缘沉积、冲洪积松散地层为主。具有传导热性能好的优势。尽管新疆的地域辽阔、将要涉及的地层复杂多样。可是从新疆的聚落优势选择的原始条件与历史传承等综合分析，总体还是非常适合地源热泵应用的条件，只是要针对新疆的特点综合合理运用现有技术方法，照搬内地成功经验是绝对不成的。
2.4经济适用性分析
由于全疆地域划分中，经济相对发达区多分布于疆内的铁路或公路网相对密集区。北疆和东疆较南疆相对发达。从上述的气温和地层等综合条件分析，首先在南疆和东疆地区推广应用地源热泵技术是相对经济合理的。
2.5乌鲁木齐适用特点
从乌鲁木齐的城市建筑趋势来看，尽早推广应用地源热泵是非常有利的。特别是在城市场馆和小高层住宿楼的建筑中，先期进行地源热泵竖直埋管的施工与布设，并与建筑基础整体连接，即可以分解地层不均匀沉降对建筑的影响，还可以弥补箱式地基基础过浅的弊病。真正实现新科学技术的长远经济效益，利国利民。
现在乌鲁木齐市的高层或小高层建筑小区也随着城镇化的步伐快速兴起，加之都规划有地下停车场和大面积的小区绿地，又主要分布在乌鲁木齐古河床或阶地之上，地基岩性多为亚砂土、亚粘土与冲洪积松散砂砾石层和浅层基岩上，具有易开挖、渗透性好、传导热能力强等特点。尤其在较长的酷热夏季里，七层以上的建筑居室明显能感受到干燥热风的影响。如果充分利用太阳能、风能动力与地气温差大的特点和地源热泵系统组合形成自然循环通风，达到集中空调的效果也是极有可能的。
对于乌鲁木齐现行的集中供热系统而言，如果推广利用地源热泵系统，既可以无缝接入也可以相互补充，达到居民供热/空调系统经济与社会效益的完善和提高。至少可以极大的增加現有条件下的集中供热的面积。若提高集中供热进水温度不仅能降低集中供热的成本，还能减少集中供热同面积的碳排放量。
3结论与建议
地源热泵系统的广泛推广是符合国家利用环境、保护环境、适应环境和改善环境的环境政策理念的。应用从综合经济与环境效益的适用性而言，现有条件下南疆和东疆试行推广地源热泵应用的适用性较北疆更好。若配以太阳能、风能的综合利用条件下，特别是有新技术、新能源经济扶持政策的保证下，地源热泵在新疆具有广阔的推广应用前景。
关键词：地源热泵；原理；适用
1地源热泵工作原理简介
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤、岩层或地表水等）进行冷热交换来作为的冷热源、既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，冬季把地能中的热量“取”出来，提高温度后供给室内采暖；夏季把室内的热量取出来，释放到地下水、土壤、岩石或地表水等地能介质中去“储备”，此时地能为收集储备夏季热量的“冷源”。通常地源热泵消耗1kw的能量，用户可以得到5kw以上的冷量或热量，所以我们将其称为节能型无碳排放的绿色空调系统。这一系统主要是由埋管地源热泵系统和循环系统组成。整个空调系统的关键就是地源热泵系统的环保、经济与适用。
埋管式土壤源热泵系统是在地下埋设管道作为换热器，它或是水平地安装在地沟中，或是以U形管状垂直安装在竖井中。通过中间介质（通常为水或是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在地耦式热交换器的封闭环路中循环流动，从而实现热泵机组与大地土壤进行热交换的目的。
土壤源热泵换热器常用形式有水平埋管、竖直埋管。选择方式主要取决于场地大小、当地土壤类型以及挖掘成本，如果场地足够大且无坚硬岩石，则水平式较经济；反之则采用垂直式布置，虽然水平埋管初投资会小一些，但它的换热性能比竖直埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以一般采用竖直埋管布置方式。竖直埋管又有单U型管、双U型管、套管式管。U形管型是在钻孔的管井内安装U型管，由于施工简单，换热性能较好，承压高，管路接头少，不易泄露等原因，目前应用最多。按照新疆的实际特点采用竖直埋管更显示出其优越性。即节约用地面积换热性能好，又可有效利用土地资源而安装在建筑物基础、道路、绿地、广场、操场等下面而不影响上部的使用功能。
2新疆地源热泵适用性分析
2.1地域适用性分析
新疆以其地域广阔、昼夜温差大、冬季寒冷夏季酷热而著称。新疆的一年明显区分为两季，冬、夏两季明显且长，春、秋不显且短，也只有长期居住在这里的人体会明显。地源热泵的实用角度从地域、气候和经济推广适用上则存在着明显的差异。将新疆划分为南疆、北疆和东疆来区分比较对待是必要的。
冬季南疆温暖、东疆和北疆寒冷；夏季全疆酷热，东疆和南疆尤其更甚。因此，南疆和东疆大部分地区直接推广应用地源热泵，技术上是可行的，经济上是需要扶持的。北疆地区推广应用地源热泵，技术上需要补充和完善，经济上相对是可行的。
2.2气温适用性分析
尽管新疆具有日温差大、出现极端天气的情况较多等特点。可是其区域面积太大也同样造成了地域气温差异很大（见图表）。南疆和东疆的大部分地区日照时间长、夏季气温相对较高且高温天气较长但相对集中、冬季气温普遍不低且时日不长，加之分布于几大盆地的周边而受盆地地形地貌、气候特点控制，比较适合地源热泵技术的推广应用。尤其是对夏季酷暑的几月连续降温和冬季平均温度不低时日较长期的取暖是比较经济有效的。相对而言，北疆的大部分地区主要是冬季气温较低且时日不短，在较长的取暖期里需要增加有极端天气的补充供暖，只靠地源热泵满足需要就显得不够经济合理。
2.3地层适用性分析
新疆的城市或县城多位于近山的冲洪积扇、古河道或湖盆边缘，地层以湖缘沉积、冲洪积松散地层为主。具有传导热性能好的优势。尽管新疆的地域辽阔、将要涉及的地层复杂多样。可是从新疆的聚落优势选择的原始条件与历史传承等综合分析，总体还是非常适合地源热泵应用的条件，只是要针对新疆的特点综合合理运用现有技术方法，照搬内地成功经验是绝对不成的。
2.4经济适用性分析
由于全疆地域划分中，经济相对发达区多分布于疆内的铁路或公路网相对密集区。北疆和东疆较南疆相对发达。从上述的气温和地层等综合条件分析，首先在南疆和东疆地区推广应用地源热泵技术是相对经济合理的。
2.5乌鲁木齐适用特点
从乌鲁木齐的城市建筑趋势来看，尽早推广应用地源热泵是非常有利的。特别是在城市场馆和小高层住宿楼的建筑中，先期进行地源热泵竖直埋管的施工与布设，并与建筑基础整体连接，即可以分解地层不均匀沉降对建筑的影响，还可以弥补箱式地基基础过浅的弊病。真正实现新科学技术的长远经济效益，利国利民。
现在乌鲁木齐市的高层或小高层建筑小区也随着城镇化的步伐快速兴起，加之都规划有地下停车场和大面积的小区绿地，又主要分布在乌鲁木齐古河床或阶地之上，地基岩性多为亚砂土、亚粘土与冲洪积松散砂砾石层和浅层基岩上，具有易开挖、渗透性好、传导热能力强等特点。尤其在较长的酷热夏季里，七层以上的建筑居室明显能感受到干燥热风的影响。如果充分利用太阳能、风能动力与地气温差大的特点和地源热泵系统组合形成自然循环通风，达到集中空调的效果也是极有可能的。
对于乌鲁木齐现行的集中供热系统而言，如果推广利用地源热泵系统，既可以无缝接入也可以相互补充，达到居民供热/空调系统经济与社会效益的完善和提高。至少可以极大的增加現有条件下的集中供热的面积。若提高集中供热进水温度不仅能降低集中供热的成本，还能减少集中供热同面积的碳排放量。
3结论与建议
地源热泵系统的广泛推广是符合国家利用环境、保护环境、适应环境和改善环境的环境政策理念的。应用从综合经济与环境效益的适用性而言，现有条件下南疆和东疆试行推广地源热泵应用的适用性较北疆更好。若配以太阳能、风能的综合利用条件下，特别是有新技术、新能源经济扶持政策的保证下，地源热泵在新疆具有广阔的推广应用前景。