地下水地源热泵系统对地下水的影响.doc

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1、地下水地源热泵系统对地下水的影响及对策摘要：地源热泵系统是一种可持续发展的绿色能源技术，地下水地源热泵系统作为地源热泵系统中的一种形式，相较于其他地源热泵系统有相比效率更高，投资低的优点，但对地下水的影响也是最大的。本文通过认真分析地下水地源热泵系统建成运营后地下水的渗流场、温度场、水化学场的变化，指出这些变化可能会引发的地质环境和环境问题，并提出工程防治措施。前言随着现代科技的发展，环境和能源问题日益突出，实施环境保护和可持续发展能源战略已越来越受到国际社会和我国政府的重视。地源热泵系统作为一种可持续发展的绿色能源技术，有着高效、节能、环

2、保的特点，因此，近年来在国内外得到了日益广泛的应用。“地源热泵”的概念最先由瑞士Zoelly于1912年提出。1946年美国开始对地源热泵进行系统研究，在俄勒冈州建成第一个地源热泵系统，运行很成功，由此掀起了地源热泵系统在美国的商用高潮。1985年美国安装地源热泵14000台，1997年则安装了45000台，1998年美国商用建筑的地源热泵空调系统已经占到空调保有量的19％以上，其中在新建筑里面占30％，并且以每年20％的速度递增[1]。在全世界，到2005年地源热泵已在33个国家安装了130万台装置，总装机15723MWt，是2000年的

3、2.98倍，合每年累进增长24.4%，占世界地热直接利用总装机容量的56.5%，已是地热供暖份额14.9%的3.8倍[2]。在我国，地源热泵系统的研究起始于20世纪80年代，在1997年开始学习和引进欧洲产品，出现了大规模的地下水源热泵采暖工程项目，到1999年底，全国大约有100套地下水源热泵供热或制冷系统[3]。2006年，伴随《可再生能源法》的实施，地源热泵系统作为一项节能又环保的绿色能源技术，成了国内建筑节能及暖通空调界热门的研究课题，少数经济发达城市的政府部门也已经开始有计划、有规模的做技术推广工作。地源热泵系统是指以岩土体、地下

4、水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统[4]。地下水地源热泵系统作为地源热泵系统中的一种形式，相较于其他地源热泵系统有相比效率更高，初期投资低的优点，目前受到广泛关注。但由于地下水地源热泵系统利用地下水资源，不可避免的会使得当地的地质、水文地质和工程地质条件产生变化，如不合理开发利用地下水资源，就会出现地质环境和环境问题，而这些问题往往是灾难性和无法恢复弥补的。因此，本文主要通过了解地下水地

5、源热泵系统的工作方式以及其对工程地质和水文地质的要求，认真分析地下水地源热泵系统建成运营后地下水的渗流场、温度场、水化学场的变化，在此基础上，指出这些变化可能会引发的地质环境和环境问题，并提出工程防治措施。1.概述1.1工作原理地下水地源热泵系统是指与地下水进行热交换的地热能交换系统，主要分室外地热能交换系统、水源热泵机组和建筑物内系统三个部分。主要工作原理：由于地表以下恒温带至200m埋深，温度低于25℃，远高于冬季的室外空气温度，也低于夏季的室外空气温度，具有较大的热容量。地下水地源热泵系统就利用热泵机组冬季从室外生产井抽取的地下水，在

6、建筑物内系统中循环，把低位热源中的热量转移到建筑物内需要供暖的地方，取热后的地下水通过回灌井回到地下。夏季，则生产井与回灌井交换，而将室内余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的，另外还可以起到养井的作用。1.2分类地下水地源热泵系统有许多不同的分类方式，根据地下水的回灌方式可将地下水地源热泵系统分为直流式、同井回灌和异井回灌三种方式[5]。1)、直流式直流式地下水地源热泵系统（见图1示意图）没有回灌井，只有抽水井，取热后的地下水直接利用或排入地表水体。这种地下水地源热泵一般应用在地下水能得到及时补给的地方，但如果补给不及时、不充分就会严

7、重破外当地的地下水资源。因此现在已很少使用。图1直流式地下水地源热泵系统示意图2)、异井回灌异井回灌地下水地源热泵系统的抽水井和回灌井分开设置，根据系统负荷量及需水量的大小，地层的出水能力和回灌能力来设计抽水井和回灌井的数量，抽灌井可为一抽一灌（见图2示意图）、一抽多灌或多抽多灌。对于抽水井及回灌井处于同一含水层，回灌良好的异井回灌，从理论上讲其只是利用了地下水的低位热能，而没有破坏可开采的地下水量。因此国内地下水地源热泵项目中这种异井回灌系统应用较为广泛。图2直流式地下水地源热泵系统示意图3)、同井回灌同井回灌地下水地源热泵系统（见图3示

8、意图）是近几年国内提出的一种新型的地下水地源热泵，该系统将抽水井和回灌井集成在同一口井中，通过隔板把井分成上下两部分，一部分是低压（吸水）区,另一部分为高压（回灌）区。当系统运行