武漢地區(qū)地下水源熱泵技術(shù)應(yīng)用

1、武 漢 市 建 筑 設(shè) 計(jì) 院中信集團(tuán)武漢市建筑設(shè)計(jì)院陳焰華武漢地區(qū)地下水源熱泵技術(shù)應(yīng)用武漢地區(qū)地下水源熱泵技術(shù)應(yīng)用存在的主要問題及對(duì)策研究存在的主要問題及對(duì)策研究2022年6月18日星期六 主主要要內(nèi)內(nèi)容容引言 武漢市現(xiàn)狀第一個(gè)地下水地源熱泵系統(tǒng)2001年投入運(yùn)行以來，目前已有近百個(gè)地源熱泵項(xiàng)目，應(yīng)用的建筑面積近300萬m2。且系統(tǒng)總體運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能環(huán)保效益顯著，積累了寶貴的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，具有較好的社會(huì)影響。 氣候特點(diǎn)和資源儲(chǔ)藏均 適宜發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)發(fā)展背景 雄厚的技術(shù)研發(fā)能力 成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)規(guī)?；瘧?yīng)用和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)地下水資源狀況地下水資源狀況資源湖泊正常水位時(shí)總面積達(dá)湖泊正常水位時(shí)總面積達(dá)

2、942942平平方公里，居全國(guó)各大城市之首方公里，居全國(guó)各大城市之首。地表水的溫差潛能為地表水的溫差潛能為467.3467.310106 6kWkW地下水年開采總量地下水年開采總量387603876010104 4m m3 3/a/a淺層巖土體及地下水源溫度相對(duì)淺層巖土體及地下水源溫度相對(duì)穩(wěn)定（穩(wěn)定（18182020）。一級(jí)階地單井回灌量在一級(jí)階地單井回灌量在20-85 m20-85 m3 3/ /h h，單井回灌效率為，單井回灌效率為28-100%28-100%地下水源的探測(cè)與開采地下水源的探測(cè)與開采地下水資源條件好 減少水井單位打井費(fèi)用 回灌也較容易 初投資和運(yùn)行費(fèi)用降低地下水資源條件差

3、增加打井費(fèi)用 回灌困難 打井?dāng)?shù)量增加 初投資和運(yùn)行費(fèi)用增加 實(shí)際工程中，不同水文地質(zhì)條件下地下水資源利用的成本差異較大，而且地下水地源熱泵系統(tǒng)對(duì)水源系統(tǒng)有原則性的選擇要求：水量充足、水溫適度、水質(zhì)適宜、供水穩(wěn)定，并且不能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。 熱源井設(shè)計(jì)及施工熱源井設(shè)計(jì)及施工（一）（一） 熱源井的設(shè)計(jì)應(yīng)在水文地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上進(jìn)行，試驗(yàn)井的開鑿和抽水、回灌試驗(yàn)環(huán)節(jié)尤為重要；單井取水量、回灌量、地下水徑流方向、徑流速度、滲透系數(shù)等基礎(chǔ)性技術(shù)數(shù)據(jù)是井群設(shè)計(jì)的關(guān)鍵； 不同的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、熱源井的設(shè)計(jì)和成井工藝是至關(guān)重要的，井的結(jié)構(gòu)、過濾方式、回填方式影響成井質(zhì)量和使用壽命； 應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)采用相應(yīng)的回灌井

4、設(shè)計(jì)和施工工藝，并嚴(yán)格按照操作方法和使用要求進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng) 。 熱源井設(shè)計(jì)及施工（二）熱源井設(shè)計(jì)及施工（二）o 抽水井間距、抽水和回灌井間距應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；o 井群聯(lián)合運(yùn)行時(shí)其抽水、回灌量、水位降深、水溫等都與單井抽水、回灌工況有較大差異；o 應(yīng)考慮抽水、回灌井各井之間的水力平衡； o 設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)同時(shí)留出觀測(cè)井或觀測(cè)孔，抽水、回灌井應(yīng)安裝計(jì)量?jī)x表，在達(dá)到上述監(jiān)測(cè)手段的基礎(chǔ)上，對(duì)抽水及回灌量、水位、水質(zhì)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。水井堵塞及回灌水井堵塞及回灌水井堵塞水井回灌比不能達(dá)到要求正常的抽水、回灌無法進(jìn)行加速水井的枯竭影響系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行1、水井施工質(zhì)量不過關(guān)2、取水井、回灌井輪換使用3、腐蝕的影

5、響回?fù)P和洗井解決辦法解決辦法地質(zhì)災(zāi)害的防范地質(zhì)災(zāi)害的防范 若大量開采地下水而不采取回灌措施，容易產(chǎn)生地面沉降和導(dǎo)致采用天然地基作為基礎(chǔ)的建筑物的不均勻沉降；在巖溶地區(qū)，由于地下水位不斷變化容易形成空洞，從而導(dǎo)致地面塌陷。 為了恢復(fù)含水層的水位和水量，防止區(qū)域地下水位下降和保持取水建筑物供水能力，防止地下水資源枯竭，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)抽取地下水后必須進(jìn)行回灌。地下水水質(zhì)與污染防治（一）地下水水質(zhì)與污染防治（一） 腐蝕、結(jié)垢和生銹對(duì)地下水水質(zhì)基本要求：澄清、水質(zhì)穩(wěn)定、不腐蝕、不滋生微生物或生物、不結(jié)垢等；回灌時(shí)，水質(zhì)要等于或優(yōu)于原有水質(zhì)；利用地下水源的進(jìn)出溫差過大造成地下水資源的熱污染問題；回?fù)P、水

6、回路中產(chǎn)生的負(fù)壓和沉砂池，使外界的空氣與地下水接觸，導(dǎo)致地下水中離子氧化過程發(fā)生。地下水水質(zhì)與污染防治（二）地下水水質(zhì)與污染防治（二）圖二圖一圖一從泵口看，泵頭已經(jīng)淤塞。圖二閥門被淤塞，閥門控制能力下降。地下水地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)地下水地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 地下水地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)首要問題是確定合適的水源熱泵機(jī)組運(yùn)行溫差和地下水循環(huán)水量。最佳的地下水溫差和地下水量應(yīng)使地下水地源熱泵系統(tǒng)達(dá)到較高的能效比（EER）和性能系數(shù)（COP）。 加大地下水使用溫差，可以減小地下水使用量，減小井泵功率和環(huán)路功率，但在一定條件下會(huì)增大水源熱泵機(jī)組的使用功率，反之則相反。因此，一定要根據(jù)實(shí)際工程的使用情況，在兩者之間進(jìn)行

7、分析和比較，得出最優(yōu)結(jié)合點(diǎn)。規(guī)劃、管理和評(píng)價(jià)規(guī)劃、管理和評(píng)價(jià) 按照“在保護(hù)中開發(fā)，在開發(fā)中保護(hù)”的原則，各地應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況制訂地下水開發(fā)利用保護(hù)規(guī)劃和地源熱泵系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，按照規(guī)劃合理開發(fā)利用地下水資源，做到資源開發(fā)和地下水保護(hù)并舉。 嚴(yán)格實(shí)行取水許可制度，按照程序申報(bào)并經(jīng)審核批準(zhǔn)。 同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步開展地下水資源開發(fā)利用對(duì)環(huán)境影響評(píng)估工作，防止因無序開采地下水而造成地面沉降、水質(zhì)污染和熱污染等環(huán)境地質(zhì)問題?？茖W(xué)論證和適度發(fā)展科學(xué)論證和適度發(fā)展 熱源井的勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理須由具有相關(guān)資質(zhì)的單位承擔(dān)，并嚴(yán)格按照國(guó)家和地方的相關(guān)法規(guī)按程序進(jìn)行論證和審批。 根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件和項(xiàng)目的具體特點(diǎn)和使用條件進(jìn)行具體分析，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較優(yōu)選出適合工程需要的較佳方案，避免盲目性，避免對(duì)資源的非合理性利用，切實(shí)把握地源熱泵技術(shù)在推廣中的適用性和可行性。 嚴(yán)格按照國(guó)家、地方的相關(guān)法律法規(guī)和地源熱泵管理辦法對(duì)地源熱泵項(xiàng)目實(shí)施申報(bào)審批制度，依法辦事、按章管理。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)地源熱泵系統(tǒng)勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、驗(yàn)收等各環(huán)節(jié)的審查和規(guī)范管理工作。