1、广东某小区地下水源热泵系统方案的探讨摘要：当前在我国，越来越多的建筑会使用地下水源热泵系统，同时由于国家对这方面技术发展的大力支持，该技术可以说飞速进步。但是就实际情况而言，由于该系统毕竟投入使用的时间不长，系统最初的设计以及施工的过程中都存在着不同程度的问题。作者在文中以广东省某地级市的一个住宅小区为研究对象，对其地下水源热泵系统的具体设计方案以及具体施工进行了深入的研究。 关键词：地下水源热泵系统，方案，探讨 中图分类号： P641 文献标识码： A 文章编号： 一、引言 水源热泵系统是一种新型的、节能的、绿色的中央温度调节系统，最几年发展尤为快速，许多写字楼、民用住宅、卖场、酒店等都会采
2、用该系统。眼下，浅层地下水被作为水源热泵系统的重要供水来源。一般的浅层地下水源热泵，会将地下深度小于 200 米的地下水当做冷热源，依靠传输少量的电力，在温度高的季节将建筑物里的热量抽出，注入到地下水体中；在温度低的季节，将地下水体里的积存的热量输送到建筑物里实现对建筑物的供暖，这种系统不但可以完成温度高时制冷、温度低时供热，还可以不间断的为建筑提供热水使用。但是，地下水源热泵系统的发展和建设仍然处于探索阶段，系统的设计以及施工的过程中都存在着不同程度的问题。 二、工程简介 文中研究的小区占地面积 4 万米 2，建筑面积 14 万米 2，其中公建 2.8万米 2，居住建筑 11.2 万米 2。
3、开发商为了配合政府提出的“节能减排”的环保要求，对该小区项目进行了“可循环利用能源”的调查，由于该小区没有土壤源热泵以及污水源热泵的建设基础，最终选择了以地下水地源热泵系统为建设方案。 三、工程项目条件勘察 1)地源热泵系统工程的技术规范里明确规定，在对地源热泵系统的具体方案进行设计之前，须对施工场地的实际状况进行调查，同时还要对浅层的可以用于地热能的资源进行深入勘察。遵循规范的指引，开发商选择委托广东省地质工程勘察院对项目场地的地质以及水文等条件进行具体的工程勘察。 2) 该地级市地处广东省的中部，本住宅项目的选址位于该市的一个辖村，依照地下水的埋藏以及贮存条件的情况，可以将其归类为松散岩类
4、的孔隙水，含水岩系划分为第四系亚砂土和砂砾石层，这里的砂砾石层是含水层，雨季来临的时候会有季节性的河流对其进行补给。 3) 该项目设两井口，间距为 46.7 米，孔径为 640 毫米，井深为 310米，井在 110 米以上都是渗透那些未过滤完全的地下水，所以全部使用粘土层进行止水。110 米以下的水由于经过充分的过滤，可满足饮用水的各项要求标准。整个项目的取水以及回灌过程都在同水层进行。此井使用活塞进行洗井，之后利用潜水泵以泵抽的方式对井进行继续清洗，2 小时后就达到了水清砂净，水位此时处于本地的区域水位为 14.4 米。 4) 取水试验。首先一井进行 48 小时的取水作业，取水之前的水位为
5、7.5 米，取水之后的静止水位为 14.1 米，取水量约为 105 吨/小时; 二井同样进行 48 小时的取水作业，取水之前的水位为 8.3 米，取水之后的静止水位为 14.3 米，动水位为 125.2 米，取水量约为 106 吨/小时。 5) 回灌试验。选择两井中的一井为回灌井，另一井则当做抽水井，开始进行多轮的回灌试验，一井回灌量约是 23.9 米 3/小时。 6) 水质检测。在水清之后进行的取水化验中，我们得出了该施工场地地下水的硫酸根离子、氟离子、氯离子等含量都符合饮用水标准的要求，没有出现含量超标的现象，属于优良的水质，对钢管等输送设备的腐蚀性也很小。 7) 水层条件论证。地下水源条
6、件的论证是在对该区域的水资源详细评价以及水文地质调研的基础上开展的，依据对该区多口深水井的实地分析和工程现场的水文条件勘察所得，仔细研究了该区水文的地质条件、含水层特点、地下水源的补给、径流走向、排水情况，研究地下水的资源存量、可用的开采量和取水的稳定性，研究取水量和取水的具体层位对附近地区水资源以及地质条件的影响，研究取水井有无合理的设置以及其潜在的干扰因素。具体的研究结果是:本市近年地下水存量有减少的趋势，不过好在水位获得了雨量的补给，地下水是松散岩类的孔隙水，基本是靠降雨以及汾河来补充，供给相对稳定。该区总体是从山区向汾河的所在流域过渡，水力总体坡度较小。按照取水试验的结果分析，该区的地
7、下水资源十分丰沛，不过取水之后保证完全回灌，更确保了水源的充足性。即使是长期内，该区的供水量都可以维持在稳定的水平。取水时由于将 110 米以上的地层实施了封闭，因此对附近的浅层水无明显影响。取水后立刻回灌也未对地下水形成任何的破坏，地下水的品质稳定。取水以及回灌同步开展，令地下水保持动态平衡，未对地层造成破坏。取水井和回灌井交错分布，最大程度的实现了对水资源的合理利用。 四、项目实施方案 1)该小区的面积为 14 万米 2。以 47 瓦/米 2 计算，最高热负荷是6580 千瓦。该系统的重要功能就是在寒冷季节供应 45左右的用水，使用水源热泵加低的温热泵系统。在系统里，利用一出四回的模式，依
8、据项目的负荷，设置 3 眼出水井，各井的取水量为 95 米 3/小时；相应的设置 12 眼回水井，各井的回灌量为 23 米 3/小时，同时设置 1 眼后备井。 2) 该项目使用的水源热泵机组能够取用的地下水温差在 3.714.6之间，不过因为水源热泵机组产生的热量未能达到满足最高负荷的要求，所以项目另外布设了一台低温热泵机组来为建筑持续供暖。 3) 为保证系统能够稳定持续的工作，要首先处理地下水的温度调节问题。该工程处在汾河流域的冲积区，地下水和地表水的流向相同，均为由南至北。冬季可以由北面的井取水，提取热量后再向其他方向排水。冬季可以提供热量 3792 千瓦。夏季系统能够为公建进行制冷，可以
9、补回热量 1990 千瓦，总的失衡热量为 1802 千瓦。 五、系统的运行模式与策略 1) 该项目的水源热泵加低温热泵系统依照水源热泵装置的优先模式进行设计，在大多数空调开启时间里进行最优调节，令系统运行效率达到最高。具体的运行原则是: 以水源热泵系统来实现负荷需求的能量，也就是先用水源热泵来提供热负荷，不能满足时用低温热泵系统来进行供应，从而提高系统的运行效率。 2)系统的运行策略。系统每天供热时间率为 0.65，也就是每天供热时间为 240.65=15.6 小时。 六、运行费用的计算 1) 冬季的取暖日期以 90 天为基准，那么运行费用可以划分为：最冷期:30 天系统全开，中冷期：30 天
10、系统 60%工作，缓和期：30 天系统40%工作。 2) 总的运行费用可以计算为: (系统全开的日运行费用30+系统 60%工作的日运行费用30+系统40%工作的日运行费用30)/10000 = (1267730+ 836830+406830) /10000 = 75.34 万元。 冬季每平方米每月运行费用为: 75.34/14/3 = 1.79 元/(米 2月) 。 七、结论 地源热泵作为先进的能量输送体系，不但高效、经济、节能、绿色，更会帮助环境的可持续恢复与建设，伴随能源与环境问题的越来越严重，地源热泵的系统技术一定会在我国大范围内被使用。不过，在系统的实际设计与运行中，仍然存在许多不足和缺陷，导致了系统节约能源的能力降低，甚至完全起不到节能的效果令系统完全处于瘫痪状态。因此，对于地源热泵系统的使用可行性与可操作性的研究非常关键，一定要在熟悉浅层地热资源的详细勘察结果的基础上，做出最佳的方案选择，从而确保系统能够真正高效经济节能的运行。 参考文献 1 李永祥.水源热泵系统的经济性分析J.工程建设与设计.2008(02) 2 马建中.北京市地热采暖方案与其他采暖方案的比较J.山西建筑.2009(16) 3 张传友,王宏静.麦克维尔水源热泵系统劲吹绿色节能旋风J.机电信息.2008(22)
