水源熱泵空調系統應用技術  

四聯智能技術股份有限公司  能源工程總監  

曹偉

一、項目水源熱泵系統介紹

    1、工程簡介

    楊凌五胡路永豐嘉苑小區和高新初中片區水源熱泵集中供熱（冷）項目，是楊凌區管委會為了解決五胡地區人民群眾生產生活采暖問題所進行的一項公共事業性項目。項目由楊凌示范區管委會給與四聯公司特許經營權，由四聯公司負責投資建設及運營。 

    2、供暖范圍與面積

    范圍：永豐嘉苑小區、楊凌邰城中學、高新小學、李臺鄉政府辦公樓、工商局和省電臺辦公樓等。

    面積：約25萬平方米，其中：住宅面積約18.64萬平米，學校和辦公等公共建筑面積約6.4萬平米，現已基本建成。 

    3、系統形成

    項目采用了地下水式水源熱泵技術市場，它是地源熱泵技術的一種，是國家新能源戰略規劃中所大力倡導的可再生能源利用技術的一種。水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。 

二、水井試驗研究

    1、研究目的

    了解當地的地層巖性及其富水性

    了解地下水質

    確定合理的抽、加灌井比例

    2、地區氣象、地質地貌

    氣象：楊凌區屬大陸性半濕潤半干旱氣候，多年平均氣溫12.9℃，極端最主氣溫38.6℃，最低氣溫-13.4℃，年平均降水量為592mm，降水多集中在7～有10月份，為地下水的主要補給期。

    地質地貌：楊凌為河谷階地，工程所在地為渭河一級階地，地面高程433～436m。組成物為第四系全新統下部沖積砂礫卵石與粉質粘土、粘土。    

    3、鉆孔施工概況

    鉆孔施工采用沖擊鉆，無芯鉆進，泥漿護壁，一次成孔，孔徑650mm，鉆至設計深度進行物探測井。

鉆孔地層：

1#井井深101.0m，0～8m為粉質粘土，8～18m為沙礫卵石，18m以下為中砂、粗砂含礫、砂礫石與粉質粘土不等厚互層。    

    井管安裝：

    井壁管：直徑360mm配筋水泥管，壁厚40mm，內徑280mm。

    濾水管：直徑360mm配筋水泥管，預留孔外纏12″鉛絲。

    深沉管：濾水管下端連接直徑360mm配筋水泥管，長度為5m。

    洗井：洗井采用潛水泵洗井，洗井時間為8～12小時，達到水清砂凈。    

    4、抽回灌試驗

    抽回水試驗設備及測量工具

    抽水試驗采用200QJ100-55型潛水泵，用直徑100mm的耐壓管將抽出的水排入的城市雨水管網，孔口安有三通閥門、水表。水位觀測用電測繩，水量用水表測量、水溫用水銀溫度計測量。    

    抽水試驗

    各井抽水前先用水泵間斷抽水，待水清砂凈后，然后進行正式抽水試驗，抽水試驗采用穩定流方法，觀測時間先密后疏，抽水穩定時間4～10小時。 

    （1）1#抽水試驗

    使用潛水泵做二個落程抽水試驗，抽水試段8.0～99.0m，含水層厚59.0m。大落程抽水延續22小時，穩定10小時，抽前水位埋深5.40m，抽水降深1.43m，出水量99.40m3/h，單位涌水量69.51m3/h·m，水溫17℃。（圖1）。1#井抽水時，距1#井32.55m的4#井水位下降0.08m，63.05m的2#井水位下0.06m。抽水停止后5分鐘，水位恢復1.37m。

    小落程抽水延續12小時，穩定6小時，降深0.50米，出水量54m3/h，單位涌水量108m3/h·m，水溫17℃（圖2）。

    （2）2#井抽水試驗

    2#井抽水試段11.0～76.0m，含水層厚度47.0m，抽降一個落程，抽水歷時17小時，穩定4.0小時，抽前水位埋深5.17m，抽水降深3.93m，涌水量105m3/h，單位涌水量26.72m3/h·m，水溫17℃（圖3）。2#井抽水時，位于東30.5m的4#井和63.05m的1#井水位分別下降0.15和0.14m，距108m處的5#井水位下降0.05m。抽水結束后5分鐘，水位恢復3.88m。

    （3）4#井抽水試驗

    4#井抽水試段6.0～51.0m，含水層厚度34.0m，抽水歷時31小時，穩定6.0小時，抽前水位埋深5.32m，抽水降深5.09m，涌水量103m3/h，單位涌水量20.363m3/h·m，水溫17℃（圖4）。4#井抽水時，對1#井和5#井水位進行觀測，水位分別下降0.12和0.07m。停抽后5分鐘，水位恢復5.03m。

    （4）5#井抽水試驗

    5#井抽前水位埋深5.35m，抽水歷時9小時，水量、水位穩定4小時，降深9.42m，涌水量100m3/h，單位涌水量10.616m3/h·m，水溫17℃（圖5）。5#井抽水時，對1#井、4#井和2#井水位進行觀測，水位分別下降0.14、0.10和0.07m。停抽后5分鐘，水位恢復9.40m。

    回灌試驗

    回灌試驗在1#和2#井進行，回灌時觀測水位回升和回灌量變化。

    （1）1#回灌試驗

    抽4#井回灌1#井，回灌試驗于2008年8月11時8時40分開始，8月12日22時30分結束，延續時間37小時50分，穩定6小時，回灌前水位埋深5.40m，回灌穩定水位埋深3.07m，水位升幅2.35m，回灌量68m3/h（圖6）。

    （2）2#回灌試驗

    抽4#井回灌2#井，回灌試驗于2008年8月13時8時30分開始，8月14日15時00分結束，延續時間31小時30分，穩定9小時，回灌前水位埋深5.15m，水位升幅2.02m，回灌量78m3/h（圖7）。

    回灌試驗說明，1#井水位回升3.25m，回灌量68m3/h；2#井水位回升2.02，回灌量78m3/h，兩井平均回灌量73m3/h，考慮到長期回灌水量有所減少，每井按50m3/h回灌量設計是有保證的。

三、水質評價

    測試結果：

    色度5.0度，濁度小于1度，PH值7.6，屬中性水；

    總硬度347.8mg/1，屬硬水；

    水化學類型為HC03-Ca·Mg·Na型；

    含砂量小于二十萬之一。    

    綜合評介：

    井水除錳、細菌總數、大腸菌群超標外，其它元素和指標均符合飲用水標準。錳超標是因地層含量高造成，細菌總數、大腸菌群超標因成井過程中影響所致，待長期抽水將有所減少。綜合評價，該水符合水源熱泵對水質要求。 

四、結論

    工程所在地為渭河一級階地，水量豐富；

    單井回灌量為抽水量的75%，為回灌安全，本區抽水井與回灌井比例為1：2；

    據水質分析結果，該水質對供水管道和井壁基本不產生腐蝕。

專家介紹：

    1997年畢業于哈爾濱工業大學動力工程系統流體傳動及控制專業，工學學士。2006年獲西安理工大學計算機工程系統計算機技術專業工程碩士學位。現任四聯智能技術股份有限公司能源工程總監。畢業至今一直從事工程設計調試及項目管理工作，獨立主持完成西安城運村中央空調工程、西安軟件園消防及智能化工程、蘭州軍區總醫院中央空調工程、石嘴山電廠中央空調工程、西安火車站東配樓中央空調工程等多項國家重點建設項目，參與編寫《智能建筑工程施工工藝標準》國標和陜西省地方標準。 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維編輯  劉真 審核)