地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程指導(dǎo).

1、地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程實(shí)例介紹目錄第一節(jié) 概述第二節(jié) 地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三節(jié) 熱泵機(jī)房及末端系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四節(jié) 工程實(shí)例第一節(jié)第一節(jié) 概述概述本文所指的地源熱泵系統(tǒng)包含淺層地下水源熱泵系統(tǒng)和地埋管式地源熱泵系統(tǒng)；本類系統(tǒng)主要由三部分組成：1、水井、地埋管等地下?lián)Q熱系統(tǒng)安全可靠性、初期投資2、熱泵機(jī)房系統(tǒng)滿足負(fù)荷需求節(jié)能性3、室內(nèi)末端系統(tǒng)室內(nèi)使用效果末端設(shè)備末端設(shè)備冷凝器蒸發(fā)器膨脹水箱循環(huán)泵制冷劑液體膨脹閥壓縮機(jī)制冷劑氣體地表室外水井、換熱孔t=4550t=5055t=1015t=57熱泵機(jī)房系統(tǒng)熱泵機(jī)房系統(tǒng)用戶（末端）用戶（末端）系統(tǒng)系統(tǒng)室外換熱系統(tǒng)室外換熱系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)組成地源熱泵系統(tǒng)組成第

2、二節(jié)第二節(jié) 地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、淺層地下水源熱泵系統(tǒng)1、概述形式： 同井抽灌、異井抽灌目前的項(xiàng)目多目前的項(xiàng)目多采用異井抽灌采用異井抽灌適用范圍：地下水文地質(zhì)條件比較好區(qū)域的項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則： 地下水換熱系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)勘察資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。 必須采取可靠的回灌措施，使抽取的地下水能夠全部回灌，且不將受污染的水與未受污染的水混采和混灌。 地下水的持續(xù)出水量應(yīng)滿足水源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量或放熱量的要求。(1) 收集地質(zhì)、水文地質(zhì)資料 首先應(yīng)收集項(xiàng)目地的地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，結(jié)合項(xiàng)目負(fù)荷情況以及場(chǎng)地條件，初步判定是否能采用該系統(tǒng)。 規(guī)模較大、沒(méi)有水井資料的項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)前應(yīng)鉆試驗(yàn)水井，

3、評(píng)價(jià)單井的出水能力和回灌能力。2 2、設(shè)計(jì)程序及思路、設(shè)計(jì)程序及思路地下?lián)Q熱器的負(fù)荷與建筑物的供熱、制冷及供生活熱水的設(shè)計(jì)負(fù)荷有關(guān)，其換熱量應(yīng)滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行工況時(shí)的最大吸熱量或最大放熱量的要求，計(jì)算公式如下： 最大放熱量Q1=建筑冷負(fù)荷(1+1/EER) (1) 最大吸熱量Q2=建筑熱負(fù)荷(1-1/COP) (2)（注：COP為機(jī)組制熱性能系數(shù)，EER為熱泵機(jī)組制冷性能系數(shù)，機(jī)組COP值與工況有關(guān)，在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮地下水溫度和末端形式。）得出最大吸熱量與最大放熱量相當(dāng)時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算供熱、制冷工況下所需地下水量，并取其大者；當(dāng)兩者相差較大時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模，可采用輔助設(shè)備調(diào)峰解決，使系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)合理

4、。(2) 計(jì)算地下?lián)Q熱器的負(fù)荷(3) 水量的確定根據(jù)供暖制冷工況下，水環(huán)路的最大放熱量和最大吸熱量計(jì)算。初步估算流量時(shí)的可參照如下公式進(jìn)行：a、夏季制冷工況下：q1=3600Q1/cp(t2-t1) (3)式中：q1為夏季制冷時(shí)所需地下水量(m3/h)； Q1為夏季設(shè)計(jì)工況時(shí)換熱器最大換熱量(kw)，據(jù)公式(1)求得； 為水的密度(kg/m3)，可取1000kg/m3； cp為水的定壓比熱容，可取4.18kJ/(kg)； t1為進(jìn)入機(jī)組換熱器的地下水溫度()； t2為出換熱器的地下水溫度()。 代入值公式簡(jiǎn)化為： q1=Q1/1.163 (t2-t1)例題 某建筑夏季總冷負(fù)荷500Kw，機(jī)組E

5、ER為5.0，根據(jù)（1）式計(jì)算Q1500（1+1/5）600(Kw) 最大需水量計(jì)算為(溫差為11)：q1600/（1.16311）46.9(m3/h)該建筑物熱泵系統(tǒng)夏季需地下水最大抽水量為46.9m3/h。 b、冬季供暖工況下：q2=3600Q2/ cp (t1-t2) (4)式中： q2為采暖時(shí)所需地下水量(m3/h)； Q2為冬季設(shè)計(jì)工況時(shí)需要提取的熱量(kw)，據(jù)公式(2)求得； 為水的密度(kg/m3)，可取1000kg/m3； cp為水的定壓比熱容，可取4.19kJ/(kg)； t1為進(jìn)入機(jī)組換熱器的地下水溫度()； t2為出換熱器的地下水溫度()。代入值公式簡(jiǎn)化為： q2=Q2

6、/1.163 (t1-t2)例題： 某建筑物冬季熱負(fù)荷500Kw，機(jī)組COP值4.0，根據(jù)（2）式計(jì)算Q2500（1-1/4.0）375(Kw) 最大需水量計(jì)算為(計(jì)算溫差為7) ：q2375/（1.1637）46.1(m3/h)該建筑物熱泵系統(tǒng)冬季需要地下水最大循環(huán)量為46.1m3/h。由公式(3)、(4)計(jì)算地下水流量，取較大值46.9m3/h作為所需要的地下水流量。 (4) 井深的選擇抽灌水井的深度主要由項(xiàng)目所在地的水文地質(zhì)條件、取水層位決定；水井的深度一般在100m左右，否則會(huì)導(dǎo)鉆打井成本的升高。如果地下水位埋深較淺，淺部有較好的含水層，如單層厚度大于5m的粗砂以上地層，也可以減少井深

7、只取上部含水層的水，井深可在5060m之間。(5) 井徑和井管井的直徑可以為500800mm，井管直徑一般為300500mm，一開(kāi)到底。井管可選焊接管或卷焊管，也可選鑄鐵管，不宜用水泥管，因?yàn)槠涫褂脡勖獭V水管可用打孔外纏絲鋼管或橋式濾水管。(6) 濾水管的位置 鉆孔后應(yīng)進(jìn)行電阻率和自然電位或自然伽瑪測(cè)井，根據(jù)測(cè)井曲線解釋的含水層位置決定排管方案。 一般取水井水位以下15或20m之內(nèi)不應(yīng)下濾水管，一是考慮動(dòng)水位的下降，二是考慮留出潛水泵的長(zhǎng)度和位置，避免抽空和進(jìn)水口距濾水段太近（應(yīng)大于2m）。井內(nèi)其它濾水管的位置要視含水層的分布情況而定，一般選井內(nèi)較厚的、顆粒較粗的23層為主力水層。粉細(xì)砂和

8、較薄的水層（12m）不宜保留，以免造成出砂等后患。 專用的回灌井應(yīng)下有回?fù)P泵，其它要求同抽水井。(7) 井?dāng)?shù)的考慮 要用較少的井完成需要的取水量，單井的出水能力以5m降深考慮。由系統(tǒng)所需最大水量除以單井出水量得到抽水井?dāng)?shù)。 回灌井?dāng)?shù)量應(yīng)根據(jù)各地水文地質(zhì)條件確定，一般應(yīng)等于或多于抽水井?dāng)?shù)量。 根據(jù)水源熱泵供暖的特點(diǎn)，可以采用適當(dāng)提高利用溫差的方法減少地下水的用量。提高利用溫差的方法有多機(jī)組串聯(lián)用水和單機(jī)混水法或板換隔離法。(8) 其它 井間距：井間距應(yīng)根據(jù)各地水文地質(zhì)條件確定，一般不小于50米； 水平連接管：目前的設(shè)計(jì)中一般都將每眼水井均設(shè)計(jì)為可抽灌互用型，在水平連接管的設(shè)計(jì)上一般都采用雙管路系

9、統(tǒng)，通過(guò)閥門的切換實(shí)現(xiàn)水井功能的轉(zhuǎn)換。 在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，每眼水井在完井后均應(yīng)做抽水試驗(yàn)和回灌試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)做進(jìn)一步校正。第二節(jié)第二節(jié) 地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、地埋管熱泵系統(tǒng)1、概述形式：水平埋管、垂直埋管水平埋管因占地面積大、受氣候影響大水平埋管因占地面積大、受氣候影響大等缺點(diǎn)，目前應(yīng)用較少。而豎直埋管因等缺點(diǎn)，目前應(yīng)用較少。而豎直埋管因其占地少、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已成其占地少、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已成為工程應(yīng)用中的主導(dǎo)形式。為工程應(yīng)用中的主導(dǎo)形式。 優(yōu)點(diǎn)： （1）不依賴地下水，適應(yīng)區(qū)比較廣。 （2）該系統(tǒng)不抽取地下水，不干擾地下水管理。 （3）換熱層位多，適用范圍大，熱

10、儲(chǔ)量較大。 （4）系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作少。 缺點(diǎn)： （1）通過(guò)管壁傳導(dǎo)換熱，而管內(nèi)外的溫差一般不大，因此，需要較大的換熱面積，從而造成系統(tǒng)初投資較大。 （2）隨著機(jī)組負(fù)荷的變化，管中水的溫度不穩(wěn)定，造成工況不穩(wěn)定和熱量損失，在極端天氣條件下機(jī)組的性能系數(shù)較低。 （3）與地下水換熱系統(tǒng)比運(yùn)行費(fèi)用稍高。適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)（與淺層地下水源熱泵相比）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則： 地埋管換熱系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)勘察資料以及土壤的熱物性參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。地埋管換熱器的換熱量應(yīng)滿足地源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量或放熱量的要求。(1) 工程勘查，地層熱物性測(cè)試 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初期，應(yīng)對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行工程地質(zhì)勘查，包括巖土體熱物性、巖土

11、體溫度隨深度和季節(jié)的變化、地下水分布情況及動(dòng)態(tài)特征、凍土層厚度的勘查。 如項(xiàng)目所在地區(qū)有巖土體熱物性參數(shù)時(shí)，可直接應(yīng)用，否則應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)法進(jìn)行測(cè)試。2、設(shè)計(jì)程序及思路 熱響應(yīng)測(cè)試原理：將地埋管換熱器與加熱/制冷設(shè)備（測(cè)試儀器）連接，通過(guò)向地下輸入熱量，模擬夏季制冷工況；通過(guò)向地下輸入冷量，模擬冬季采暖工況。在向地下輸入冷、熱量的同時(shí)，不斷記錄進(jìn)出管的溫度和流量，來(lái)計(jì)算地層的換熱能力（地層導(dǎo)熱系數(shù)K、單位延米換熱孔換熱量w/m) 熱響應(yīng)測(cè)試的方法：恒熱流測(cè)試法可控工況測(cè)試法熱（冷）響應(yīng)測(cè)試車原理簡(jiǎn)圖熱響應(yīng)測(cè)試熱響應(yīng)測(cè)試(2) 計(jì)算地下?lián)Q熱器的負(fù)荷 負(fù)荷與建筑物的供熱、制冷及供生活熱水的設(shè)計(jì)負(fù)

12、荷及系統(tǒng)運(yùn)行所需要的能量負(fù)荷有關(guān)。換熱器的換熱量應(yīng)滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行工況時(shí)的最大吸熱量或最大放熱量的要求，計(jì)算公式同(1)、(2)。 地埋管換熱器需要510的換熱溫差，冬季取熱時(shí)管內(nèi)液體的平均溫度比地層溫度低510，夏天可高1020，以管內(nèi)設(shè)計(jì)溫度確定機(jī)組的COP值。 計(jì)算得出最大吸熱量與最大釋熱量相當(dāng)時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算供熱、制冷工況下?lián)Q熱器埋管的長(zhǎng)度，并取其大者；當(dāng)兩者相差較大時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模，宜采用輔助設(shè)備調(diào)峰解決，使系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)合理。(3) 地埋管換熱器埋管形式的選擇埋管形式可以分為如下幾種：水平埋管垂直埋管 單U型 雙U型(比單U提高15%的換熱量)垂直埋管布孔形式等間距布孔（正方形布孔）梅花

13、型布孔（等邊三角形布孔）(4) 埋管長(zhǎng)度的確定 根據(jù)計(jì)算的負(fù)荷、巖土層熱物性參數(shù)、所選的地理管形式及熱泵參數(shù)，通過(guò)軟件模擬的方法，計(jì)算得出埋管總長(zhǎng)度。 目前實(shí)際工程中，常利用單位埋管深度的換熱量來(lái)計(jì)算換熱管的長(zhǎng)度，一般垂直埋管的單位深度換熱量為3070W/m(利用溫差為1015)之間，放熱大于吸熱。該數(shù)據(jù)需要通過(guò)熱響應(yīng)測(cè)試獲得。 埋管長(zhǎng)度可按如下公式計(jì)算：L=1000Qmax/ql (5)式中：L為埋管換熱器總長(zhǎng)(m)； ql為最大利用溫差的每米換熱功率(W/m)，一般由接近實(shí)際工況的現(xiàn)場(chǎng)換熱試驗(yàn)取得；Qmax為夏季向埋管換熱器排放的最大功率與冬季從埋管換熱器吸收的最大功率中的較大值(KW)

14、上述計(jì)算地埋管換熱器管長(zhǎng)的方法，適用于最大吸熱量與最大放熱量相差不大的工程，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度選兩者中較大的。 如兩者相差較大，宜用較小值確定管道的長(zhǎng)度，兩者相差的負(fù)荷采用輔助設(shè)備的方式解決，如增加冷卻塔或輔助熱源。這樣一方面減少工程量，降低初投資；另一方面也可減少因吸熱與放熱不平衡引起巖土體溫度的持續(xù)變化的可能性。(5) 孔深、孔徑、孔數(shù)、孔間距的確定換熱孔深度的確定：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件與鉆機(jī)的經(jīng)濟(jì)鉆進(jìn)深度，一般基巖地層鉆進(jìn)深度不超過(guò)120米，第四系地層一般不超過(guò)150米。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可布設(shè)換熱孔的面積，面積大則選擇的余地大，面積小則選擇的余地小。換熱孔直徑的確定： 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，一般第四系地層，尤

15、其是粘土含量大、縮徑嚴(yán)重地層換熱孔的直徑會(huì)比較大；一般基巖地層換熱孔的孔徑相對(duì)較小。結(jié)合布管形式，一般雙U型比單U型的孔徑大。第四系地層一般在180300mm之間，基巖地層一般在100-180之間。換熱孔數(shù)量的確定： N=L/H 式中：N為鉆井?dāng)?shù)(個(gè))； L需要的換熱孔的總長(zhǎng)(m)； H為換熱孔單孔深度 (m)；換熱孔間距的確定：場(chǎng)地條件：場(chǎng)地有限可適當(dāng)減小間距。熱干擾半徑：地層導(dǎo)熱性好，熱傳遞快，單個(gè)換熱孔的換熱能力高，熱擴(kuò)散半徑大，孔間距大；相反則小。施工成孔率：目前換熱孔施工的鉆機(jī)的控斜能力不強(qiáng)，換熱孔很容易傾斜，當(dāng)孔間距較小時(shí)，容易造成穿孔。換熱孔深度大，間距可適當(dāng)加大，相反則小。應(yīng)綜

16、合考慮以上三方面因素，確定換熱孔的間距，一般在37米之間。換熱管選擇換熱管材料和規(guī)格：主要有PE80和PE100兩種材料的管材，垂直管一般采用SDR11系列的管材，水平連接管一般采用SDR17系列的管材換熱管直徑：垂直埋管雙U型一般采用D25與D32的PE管，單U型的一般采用D40的PE管；水平連接管的直徑根據(jù)管內(nèi)流量進(jìn)行選擇。孔深、孔間距、孔數(shù)、管材等要綜合考慮，使其既能滿足現(xiàn)場(chǎng)條件的要求，又能滿足系統(tǒng)對(duì)換熱孔冷、熱量的需求。(6) 確定流速 加大流速可以增強(qiáng)換熱，但過(guò)快的流速會(huì)增大管道沿程阻力損失，增大水泵的用電消耗。 根據(jù)地埋管換熱器的布置形式和采用的換熱液特征，應(yīng)使換熱液處于紊流狀態(tài)，

17、流態(tài)形式主要通過(guò)雷諾數(shù)Re來(lái)進(jìn)行判斷：Re2000為層流2000Re4000為紊流 Re具體計(jì)算過(guò)程具體計(jì)算過(guò)程（1）確定通過(guò)管道的流量Qv(m3/h)、管子公稱直徑和液體特性；根據(jù)公稱直徑，確定管子的內(nèi)徑Di(m)。（2）計(jì)算管子的斷面面積A(m2)。（3）計(jì)算流速(m/s)，=Qv/3600A。（4）計(jì)算液體的雷諾數(shù)Re，Re=Di/ 一般，D32雙U型管路流量取12m3/h，流速0.260.53m/s，雷諾數(shù)Re 519510389(7) 環(huán)路形式的選擇 各個(gè)換熱孔之間有串聯(lián)和并聯(lián)兩種連接方式 串聯(lián)串聯(lián)方式：幾個(gè)換熱孔之間串聯(lián)成一個(gè)流動(dòng)通道。該種方式主要用于換熱孔深度較淺，單孔換熱量小，

18、單孔進(jìn)出口溫差小的系統(tǒng)中，如樁基埋管。 并聯(lián)并聯(lián)方式：鉆孔間以并聯(lián)形式連接，用于換熱孔深度較深，單孔進(jìn)出口溫差不太小的系統(tǒng)，為常用方式。 水平連接管的連接方式分為同程式和異程式系統(tǒng)。水平連接管的連接方式分為同程式和異程式系統(tǒng)。 同程式系統(tǒng)：傳熱介質(zhì)流經(jīng)各埋管的流程相同，因此各埋管的流動(dòng)阻力、流量和換熱量比較均勻。為了保持系統(tǒng)環(huán)路間的水力平衡，在實(shí)際工程中多采用同程式系統(tǒng)。(8) 確定換熱介質(zhì) 在低緯度南方地區(qū)，由于地下巖土體溫度較高，因此多采用水作為換熱介質(zhì)。 在中高緯度北方地區(qū)，地下巖土體的溫度較低，冬季取熱工況下，需要加入防凍液。可采用的有鹽類溶液，如氯化鈣和氯化鈉水溶液；乙二醇水溶液；酒

19、精水溶液等。但以乙二醇水溶液居多。 采用防凍液可增大管內(nèi)流體與土壤的傳熱溫差，增強(qiáng)換熱，減少換熱孔數(shù)量，但會(huì)降低機(jī)組的效率，增大運(yùn)行電費(fèi)。應(yīng)慎用。3、軟件設(shè)計(jì)方法 以上所講的設(shè)計(jì)方法及思路是目前國(guó)內(nèi)工程中常采用的方法。 國(guó)外，尤其是在一些應(yīng)用歷史較長(zhǎng)的國(guó)家，多采用專業(yè)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)思路一般如下：第二節(jié)第二節(jié) 地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（有條件的項(xiàng)目）1、淺層地下水源熱泵定期取水樣，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)抽水井、回灌井的抽灌水量和水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2、埋管式地源熱泵系統(tǒng)埋設(shè)溫度傳感器，對(duì)地溫場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)第三節(jié) 熱泵機(jī)房及末端系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、機(jī)房系統(tǒng)1、系統(tǒng)配置上單一系統(tǒng)對(duì)于冷熱負(fù)荷差

20、別不大，規(guī)模較小的系統(tǒng)復(fù)合式系統(tǒng)對(duì)于規(guī)模較大的系統(tǒng)，或冷熱負(fù)荷相差較大，可能引起冷熱不平衡而造成地溫場(chǎng)持續(xù)升高或降低的項(xiàng)目。可采用的復(fù)合式系統(tǒng)一般有：鍋爐冬季采暖調(diào)峰、冷水機(jī)組+冷卻塔夏季制冷調(diào)峰、冰蓄冷夏季日間制冷調(diào)峰。2、系統(tǒng)的可調(diào)控性系統(tǒng)的可調(diào)控性直接關(guān)系到系統(tǒng)的節(jié)能性熱泵機(jī)組的臺(tái)數(shù)：對(duì)于500KW以上的項(xiàng)目，最好選擇2臺(tái)或以上，在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可以達(dá)到節(jié)能，減少大馬拉小車的現(xiàn)象水泵變頻、或采用二級(jí)泵系統(tǒng)、或水泵與熱泵機(jī)組聯(lián)動(dòng)等，可減少水泵的電耗。3、水源熱泵系統(tǒng)注意除砂對(duì)機(jī)組的磨損對(duì)回灌井的堵塞二、末端系統(tǒng)1、系統(tǒng)供水溫度冬季供水溫度一般在50左右；夏季供水溫度一般在7 左右2、適合

21、的末端形式地板輻射采暖、風(fēng)機(jī)盤管、頂棚輻射等方式，不適合采用散熱器采暖第四節(jié)第四節(jié) 工程實(shí)例介紹工程實(shí)例介紹一、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)科研綜合樓水源熱泵項(xiàng)目單一型水源熱泵系統(tǒng)二、天津國(guó)際貿(mào)易與航運(yùn)服務(wù)區(qū)2#寫字樓地源熱泵項(xiàng)目復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)一、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)科研綜合樓水源熱泵項(xiàng)目1、概述、概述本工程位于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）校園北部，緊鄰城府路，使用性質(zhì)為科研樓，該樓需要冬季供暖、夏季制冷。工程總建筑面積28974.50，其中：地下3層，建筑面積8942.10,地上12層，建筑面積20032.80。 夏季空調(diào)冷負(fù)荷：2384kw；冬季供暖負(fù)荷：1849kw。初步了解該區(qū)第四系水文地質(zhì)條件較好，含水層地層顆

22、粒較粗，適合采用水源熱泵系統(tǒng)。2、換熱水井系統(tǒng)設(shè)計(jì)、換熱水井系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要提取和釋放的熱量夏季需要向地下水釋放的熱量Q1=2384*(1+1/5.5) =2817KW冬季需要從地下水提取的熱量Q2=1849*(1-1/4.5) =1438KW 需要的地下水量夏季需要的地下水量q1=Q1/(1.163*（26-15）)=220m3/h冬季需要的地下水量q2=Q2/(1.163*(15-8)=177m3/h兩者取較大的，因此最大需水量為220m3/h井深、單井出水量、井?dāng)?shù)設(shè)計(jì)根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)條件結(jié)合已成水井情況，該區(qū)第四系含水層巖性為砂礫石，礫石等，主要分布在三個(gè)層段，厚度較大，賦水條件較好，水位埋

23、深約30m（以地面計(jì)），水溫約15。該種地層的出水、回灌能力均較強(qiáng)。根據(jù)以上資料，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)水井深度為100米，水井直徑800mm，井管直徑426mm，單井出水量設(shè)計(jì)為110m3/h。本項(xiàng)目最大需水量為220m3/h，因此鉆2眼抽水井，同時(shí)抽水井與回灌井按1:1設(shè)計(jì)，即鉆2眼回灌井。最小井間距為50米。井身結(jié)構(gòu)根據(jù)測(cè)井及錄井資料，濾水管的位置為47.456.5米的卵石層，63.475.8米的中粗砂、礫砂層，采用橋式濾水管。其余采用卷焊管。47.4米以上用粘土封井，47.4米以下下入24mm的濾料。井身結(jié)構(gòu)如右圖：水文地質(zhì)鉆孔綜合圖表地層年代 層 底 深 度 本 層 厚 度 柱狀圖比例尺 ：35

24、0地 層水井結(jié)構(gòu)巖性第四系(m)(m)靜止水位： 31.8 m水位下降： S1= 4.2 m S2= 1.9 m涌水量： Q1= 31.94 l/s =2760 m /d Q2= 22.22 l/s =1920 m /d單位涌水量： q1=7.6 l/sm = 587.2 m /dm q2=11.69 l/sm = 1010.5 m /dm出水溫度： T1= 17.8 T2= 17.8 穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間： t1= 24 h t2= 24 h32.q=f(s)關(guān)系曲線圖S(m)Q(m /d)3S(m)q(l/sm)60033543211234562468101000500250020001500井號(hào)

25、井位含水層井深(m)鉆孔性質(zhì)鉆機(jī)類型開(kāi)工日期完工日期抽水泵類型出水管口徑1#水井北京市海淀區(qū)學(xué)院路地質(zhì)大學(xué)校園內(nèi)100換熱水井SPC-300H2007年4月25日2007年5月18日250QJ125-64/4DN150第四系3城府路學(xué)院路北四環(huán)地質(zhì)大學(xué)校園科研綜合樓1#水井鉆孔平面位置示意圖1.Q=f(s)關(guān)系曲線圖300012深度(m)10203040506070809010044151121638641.53.5575636442.547.53.550.53.06857688610882913954983425327521.5粘土卵石粘土粘土礫砂粉砂細(xì)砂粘土粉細(xì)砂細(xì)砂細(xì)砂卵石細(xì)砂卵石中粗砂

26、粘土細(xì)砂粘土細(xì)砂中細(xì)砂63.475.856.547.4成井后的抽水、回灌試驗(yàn)靜水位為31.8米，水溫17.8抽水試驗(yàn):兩個(gè)落程的抽水試驗(yàn)，穩(wěn)定時(shí)間24小時(shí)，抽水試驗(yàn)結(jié)果如下：Q1=115m3/h,S1=4.2mQ2=80m3/h,S2=1.9m回灌試驗(yàn)：一個(gè)升程的回灌試驗(yàn)，穩(wěn)定時(shí)間24小時(shí)，回灌試驗(yàn)結(jié)果如下：Q=115m3/h,S=7.6m其它水平管連接：采用雙管路系統(tǒng)，通過(guò)閥門的切換，每眼井既可以作為抽水井，又可作為回灌井；在每眼水井中均安裝潛水泵，作為回灌時(shí)的水井內(nèi)的水泵可以作為回?fù)P用（在回灌不暢時(shí)，進(jìn)行反抽）。潛水泵采用變頻控制，通過(guò)回灌水的溫度來(lái)進(jìn)行控制。二、天津國(guó)際貿(mào)易與航運(yùn)服務(wù)區(qū)2

27、#寫字樓地源熱泵項(xiàng)目1、概述、概述本工程位于天津保稅區(qū)，總建筑面積為23378.76平方米，其中地上建筑面積為21714.12平方米，地下建筑面積為1664.64平方米。地上13層，地下1層。夏季空調(diào)冷負(fù)荷：2525kw；冬季供暖負(fù)荷：1713kw。該區(qū)第四系厚度較大，在400米以淺，地層主要以粘土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、粉細(xì)砂為主。地下水條件差，但易鉆孔，比較適合采用垂直埋管式地源熱泵系統(tǒng)。2、地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)土壤熱物性測(cè)試鉆一眼120米深的換熱孔，孔內(nèi)安裝雙U型PE100換熱管，管徑為D32。采用恒熱流方式進(jìn)行測(cè)試，模擬夏季工況，通過(guò)夏季工況獲得的結(jié)果在計(jì)算冬季工況下的換熱量，測(cè)試時(shí)間為63小時(shí)，測(cè)試儀器加熱功率7KW。測(cè)得地層原始溫度15.1；測(cè)得夏季在測(cè)試工況下地層的換熱量：58w/m(28/33)。推算地層的導(dǎo)熱系數(shù)為：1.64W/(m )推算夏季設(shè)計(jì)工況下地層的換熱量：65w/m(30/35)推算冬季設(shè)計(jì)工況下地層的換熱量：40w/m(8/4)需要提取和釋放的熱量夏季需要