1 引言
所谓的地源热泵，即是利用热泵提高冬天时大地的低位热能，从而供给热量给建筑，且可有效降低大地温度，并把冷量存储下来，供夏天使用。当夏天温度相对较高时，热泵所起的作用是将建筑内热量转至地下，从而达到给建筑降温的效果，除此之外，还需将所转移的热量存储下来，用于冬季供热。岩土地下水以及地表水均在地源热泵系统中扮演了低温热源的角，而地热能交换系统，水源热泵机组以及建筑物内系统共同构成了地源热泵系统。地源热泵系统主要是对地表浅层加以利用，进行能源的存储工作。这些能源不会受限于地理位置，也可被人们充分循环利用，这就是所谓的可再生能源。因此地源热泵技术的使用有高效利用、能源节约、成本较低等优势。 2 地源热泵热平衡问题
地源热泵换热2.1 地表浅层冷热负荷存在不平衡
地源热泵就是对地热换气加以利用，实现地表浅层温差能的提取，而后通过热泵机组扩散热源至其周围。一旦热泵系统需要常年运行，对地表浅层热能加以利用，相关工作人员则必须要考虑工作过程中提取和放出热能的土壤源热泵热平衡问题。就我国实际情况而言，我国拥有广阔的领土，各地区有着明显的气候差异，这一情况是导致我国大部分区域建筑物地表浅层出现冷热负荷不平衡的主要原因。我国西北地区的建筑物地表冷热负荷相对较大，一旦常年在地表进行热量的提取和放出工作，
如果做不好热量平衡工作，则会在地下土壤出现热堆积的情况，也就是所谓的土壤热失衡。该现象的发生不会通过大地土壤的自身运动进行修复，严重时会使土壤内的能量无法被人们提取，且进行循环和利用，这也是土壤出现热失衡情况的不可逆原因。一旦大地土壤出现热堆积现象，而地源热泵系统还在持续运行，土壤自身扩散能量的能力则完全超负荷运转，土壤温度偏离原始温度，浅层温度处于持续降低和升高的趋势。如此一来，在夏季使用热泵机组时则无法取得较好的制冷效果，也会大幅度降低机组的运行效率。2.2 设计地源热泵
地源热泵热平衡问题探讨
谭绪飞
（贵州省有金属和核工业地质勘查局六总队，贵州 凯里 556000）
摘要：地源热泵系统运行的地源热平衡是利用大地蓄能来实现的，高效能、环保、成本低是其最为突出的优点，也因此得到了广泛的应用。文章简要阐述了地源热泵热平衡问题，分析了该问题给地区生态环境造成的影响，并以此为切入点，提出了相应的地源热泵热平衡问题的解决对策，以期为相关从业人员提供参考。
关键词：热平衡；地源热泵；探讨中图分类号：P314 文 献标识码：A 文章编号：1672-7487（2019）01-88-2
作者简介：谭绪飞（1984—），男，贵州遵义人，工程师，本科，毕业于贵州大学，主要从事工程勘察、水文地质、浅层地温能方面的工作。（邮箱）380432801@qq
图1 系统运作示意图
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地球物理
DI QIU WU LI
地耦换热系统
地源热泵的运行原理是对地表浅层热能进行提取和放出工作，从而在夏季制冷，冬季时供热。地源热泵在夏季和冬季交替运行，能源载体以及传递介质是地表的土壤。由埋管传递温度，沿其铺设路径向外扩散。对于钻孔半径范围内土壤温度的降低或是升高情况而言，钻孔的热扩散半径以及其自身的扩散体积有至关重要的作用。地表土壤被当作一个巨大的储能体进行能量储存时，需不断扩大其存储体积，以此实现大地土壤温度变化幅度的有效降低。由此可见，相关工作人员需合理安排钻孔的位置，保证间距的合理性，从而有效避免埋管之间出现干扰。与此同时还要防止温度叠加现象，使得大地土壤温度快速下降或升高的情况得到有效缓解。如果地源热泵常年工作于冷热负荷相对较大的情况下，
则极易出现热平衡问题，进而造成热堆积现象。一旦发生热堆积现象，则会不断增大土壤的冷热温差，从而影响生态环境，因此这一问题受到相关从业人员的高度重视。各地区周边的大地热流密切关系其生态环境的好坏，如果某地区有着较高的大地热流，其生态环境则相对较好，也有着更为完善的生态体系。反之，如果某地区有着较低的大地热流，其对应的生态环境也会相对较差。由此可见，一个区域的生态环境和其大地热流的高低有着直接的影响。而其生态系统的多样性也会受到生态系统能量的影响，如果多样性不足，则会使整个生态系统的稳定性出现失衡。除此之外，大地热流的波动还会对地区的降水分布以及干湿程度造成较大的影响，甚至会使其昼夜温差变大，进而给生态系统带来消极影响。
3 地源热泵热平衡的解决方法
3.1 正确认识地源热泵
对于相关从业人员而言，需要对地源热泵正确认识。首先要了解其本质。很多从业人员认为所谓的地源热泵机是利用地表浅层的热能进行交换而实现给建筑物制冷或供暖的一项操作，且将地热作为恒温热能，往往被冠之以“取之不尽、用之不竭”的名头。但在实际应用过程中，相关从业人员需了解，无论从地下提取出多少能量，必须对等释放多少能量至地下，从而有效保障热源的平衡。就现阶段的设计和使用而言，这已然成为唯一的解决方法，也是解决土地弱势问题的关键。与此同时，若是在夏冬两
季有着较大负荷差距的地区，使用地源热泵系统需要考虑是否进行辅助冷热源设备的加装，从而有效降低地下埋管释放出的热能。对于我国北方区域而言，其热负荷远大于冷负荷，这就需要结合夏季冷负荷，合理地设计埋管的长度与深度，从而补充太阳能或锅炉热能作为供暖热量。而南方地区普遍存在冷负荷大于热负荷的情况，则需结合冬季负荷情况进行埋管长度与深度的计算，必要时可加冷却塔，从而实现使地源热系统影响地下热能的程度降低。
3.2 减小地埋管换热器的密度
要想降低地源热泵给地表浅层带来的影响，首先要降低地埋管换热器的密度，增加布置面积。但就实际情况而言，这一操作往往会受到占地面积、工程预算等限制。近年来，桩基埋管技术得到了广泛应用，可以有效解决埋管面积不足的问题。其原理在于在建筑混凝土桩基中埋入地下U型管换热器，扩大埋管面积；也可利用桩基实现与周边土地的换热，除此之外，还可进一步降低钻孔和埋管的成本费用与占地面积。此外，建筑桩基有不同的构造，与U型管紧密贴合后，可减小阻力，给土壤的传热带来极大的便利。
4 结语
就现阶段而言，将地源热泵用作建筑空调的冷热源，有系统复杂且成本高的缺点，但运行费用低，能源节约是其主要的竞争力所在。伴随着近年来我国不断推行的能源政策，以及快速发展的可再生能源
技术，地源热泵的应用将
会有更加光明的前景。
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