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摘要：水源熱泵技術(shù)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?zé)崮芏�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(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。...

水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)  

四聯(lián)智能技術(shù)股份有限公司  能源工程總監(jiān)  

曹偉

一、項目水源熱泵系統(tǒng)介紹

    1、工程簡介

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

    2、供暖范圍與面積

    范圍：永豐嘉苑小區(qū)、楊凌邰城中學(xué)、高新小學(xué)、李臺鄉(xiāng)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(xué)校和辦公等公共建筑面積約6.4萬平米，現(xiàn)已基本建成。 

    3、系統(tǒng)形成

    項目采用了地下水式水源熱泵技術(shù)市場，它是地源熱泵技術(shù)的一種，是國家新能源戰(zhàn)略規(guī)劃中所大力倡導(dǎo)的可再生能源利用技術(shù)的一種。水源熱泵技術(shù)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?zé)崮芏�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(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。 

二、水井試驗研究

    1、研究目的

    了解當(dāng)?shù)氐牡貙訋r性及其富水性

    了解地下水質(zhì)

    確定合理的抽、加灌井比例

    2、地區(qū)氣象、地質(zhì)地貌

    氣象：楊凌區(qū)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(zhì)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(tǒng)下部沖積砂礫卵石與粉質(zhì)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(shè)計深度進行物探測井。

鉆孔地層：

1#井井深101.0m，0～8m為粉質(zhì)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(zhì)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(nèi)徑280mm。

    濾水管：直徑360mm配筋水泥管，預(yù)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(shè)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(wǎng)，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(wěn)定流方法，觀測時間先密后疏，抽水穩(wěn)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(xù)22小時，穩(wěn)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(fù)1.37m。

    小落程抽水延續(xù)12小時，穩(wěn)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(wěn)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(jié)束后5分鐘，水位恢復(fù)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(wěn)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(fù)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(wěn)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(fù)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(jié)束，延續(xù)時間37小時50分，穩(wěn)定6小時，回灌前水位埋深5.40m，回灌穩(wěn)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(jié)束，延續(xù)時間31小時30分，穩(wěn)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(shè)計是有保證的。

三、水質(zhì)評價

    測試結(jié)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(xué)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(shù)、大腸菌群超標(biāo)外，其它元素和指標(biāo)均符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。錳超標(biāo)是因地層含量高造成，細菌總數(shù)、大腸菌群超標(biāo)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(zhì)要求。 

四、結(jié)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(qū)抽水井與回灌井比例為1：2；

    據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，該水質(zhì)對供水管道和井壁基本不產(chǎn)生腐蝕。

專家介紹：

    1997年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)動力工程系統(tǒng)流體傳動及控制專業(yè)，工學(xué)學(xué)士。2006年獲西安理工大學(xué)計算機工程系統(tǒng)計算機技術(shù)專業(yè)工程碩士學(xué)位。現(xiàn)任四聯(lián)智能技術(shù)股份有限公司能源工程總監(jiān)。畢業(yè)至今一直從事工程設(shè)計調(diào)試及項目管理工作，獨立主持完成西安城運村中央空調(diào)工程、西安軟件園消防及智能化工程、蘭州軍區(qū)總醫(yī)院中央空調(diào)工程、石嘴山電廠中央空調(diào)工程、西安火車站東配樓中央空調(diào)工程等多項國家重點建設(shè)項目，參與編寫《智能建筑工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)》國標(biāo)和陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)。 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維編輯  劉真 審核)

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