摘要
目前中深层地热资源利用方式以直接抽取地热水为主,很难做到100%同层回灌,将带来生态环境问题,因此,中深层地热利用受到限制。为了更好地利用中深层地热资源,提出一种中深层地热利用方案——岩石热源热泵技术,即建立密闭的地下换热器,利用循环水进入地下换热器吸热,吸热后的循环水用作供暖热源。介绍岩石热源热泵的原理,其由地下换热器、热泵机组、水泵等设备及控制系统构成。岩石热源热泵的运行模式根据热泵机组是否开启分为直供模式和热泵模式。介绍直供模式及热泵模式的工艺流程、地下换热器的类型,分析U形、L形及同轴套管式3种地下换热器的优缺点,指出在1 500～2 500 m深度范围内,同轴套管式地下换热器技术更成熟且经济性更好,更适合岩石热源热泵。结合新乡示范项目,进行技术验证,介绍示范项目的岩石热源热泵的工艺流程设计、设备选型,制定实验方案、数据采集及处理方案并进行实验,分析直供模式及热泵模式热源侧平均制热性能系数。示范项目实验结果显示,任何时段直供模式热源侧平均制热性能系数均大于9,热泵模式热源侧平均制热性能系数为3. 1～3. 8,热源侧供暖期制热性能系数(简称HSPF)为4. 07,比土壤源热泵HSPF高35. 6%,节能效果十分显著,该技术适合北方地区清洁供暖。增加直供模式运行时间可以提升岩石热源热泵HSPF,因此,运行时在满足用户供暖需求的情况下应尽可能多地使用直供模式。示范项目也暴露出热泵机组本身制热性能系数不高、智能化运行水平低等问题,有待进一步改进。文末附有岩石热源热泵的视频,可扫二维码观看。