浅层地热能的存在形式

(一)地下水

地下水是指地下含水层中的水体。地下水存在于各种自然条件下，其聚集、运动的过程各不相同,因而在埋藏条件、分布规律、水动力特征、物理性质、化学成分、动态变化等方面都具有不同的特点。地下水温度常年稳定,水量也比较稳定,水质比地表水好,地下水的水温、水量和水质基本不受外部环境条件的影响，取水也比较容易。

地下水按其埋藏条件可分为3类:上层滞水、潜水和承压水。

(1)上层滞水。上层滞水埋藏在透水性较好的岩层中,夹有不透水岩层。上层滞水一般埋深较浅,范围小,储量小,受季节性影响大,不宜作为储能含水层。

(2)潜水。潜水是埋藏于地下第一个稳定含水层之上、具有自由表面的重力水。它的上部没有连续完整的隔水顶板,通过上部透水层可与地表相通,其自由表面称为潜水面。潜水通过包气带与地表水相连通，大气降水、地表水、凝结水通过包气带的空隙通道可以直接渗人补给潜水,所以其水温受天气变化影响较大,一般情况下不作为储能介质。

(3)承压水。承压水也叫层间水，它指充满于上下两下稳定隔水层之间的含水层中的重力水。承压水由于有稳定的隔水顶板，水体承受静水压力，故没有自由水面，同时承压水与地表的直接联系也被隔绝，所以承压水的水温和水质等受外界的影响较小，是季节性储能的首选介质。

(二)地下土壤

利用地下水作为热泵的热源,需要解决水量和回灌等问题,只有在地下水量丰富、有稳定的补给、含水层孔隙率较大的条件下才比较适用。然而在很多地方并不具备这样的条件。此，可以将一定数量的换热管埋在地下土壤中,让水在管内循环流动并通过管壁与地下土壤中的能量采集上来,提供给热泵,这就是土壤源热泵。

如果不考虑土壤冷热平衡的因素，土壤源热泵在任何地区都可以使用,因为它不受地下水量、水质和回灌等因素的限制,运行更稳定。这是土壤源热泵与地下水源热泵相比所具有的主要的优势。

但与地下水源热泵相比,它也有一些不足:

①换热管内的水与土壤之间存在温差，所含能量的品位低于地下土壤和地下水，使热泵系统的效率下降,运行成本提高，而且埋设的换热管越少、管内的水与土壤之间的温差越大,对热泵效率的影响也越大;

②由于土壤的热导率小,因而能流密度小,一般在25W/m左右,换热管内的水与地下土壤之间的热交换率很低，在热泵系统承担较大的供暖或制冷负荷时,换热管与地下土壤之间的换热面积必须足够大,需要在地下土壤中埋设大量换热管,不仅造价很高,而且需要较大的场地和空间。

对土壤源热泵系统影响比较大的因素主要是土壤的温度和土壤的传热性能。不同的地质条件不仅对传热性能有很大影响,对系统造价也有很大的影响。