地下水地源熱泵系統(tǒng)對地下水的影響

1、地下水地源熱泵系統(tǒng)對地下水的影響及對策摘要：地源熱泵系統(tǒng)是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色能源技術(shù)，地下水地源熱泵系統(tǒng)作為地源熱泵系統(tǒng)中的一種形式，相較于其他地源熱泵系統(tǒng)有相比效率更高，投資低的優(yōu)點(diǎn)，但對地下水的影響也是最大的。本文通過認(rèn)真分析地下水地源熱泵系統(tǒng)建成運(yùn)營后地下水的滲流場、溫度場、水化學(xué)場的變化，指出這些變化可能會引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境和環(huán)境問題，并提出工程防治措施。前言隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，環(huán)境和能源問題日益突出，實(shí)施環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展能源

2、戰(zhàn)略已越來越受到國際社會和我國政府的重視。地源熱泵系統(tǒng)作為一種可持續(xù)發(fā)展的綠色能源技術(shù)，有著高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，因此，近年來在國內(nèi)外得到了日益廣泛的應(yīng)用?！暗卦礋岜谩钡母拍钭钕扔扇鹗縕oelly于1912年提出。1946年美國開始對地源熱泵進(jìn)行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第一個地源熱泵系統(tǒng)，運(yùn)行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國的商用高潮。1985年美國安裝地源熱泵14000臺，1997年則安裝了45000臺，1998年美國商用建筑的

3、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)占到空調(diào)保有量的19％以上，其中在新建筑里面占30％，并且以每年20％的速度遞增[1]。在全世界，到2005年地源熱泵已在33個國家安裝了130萬臺裝置，總裝機(jī)15723MWt，是2000年的2.98倍，合每年累進(jìn)增長24.4%，占世界地?zé)嶂苯永每傃b機(jī)容量的56.5%，已是地?zé)峁┡蓊~14.9%的3.8倍[2]。在我國，地源熱泵系統(tǒng)的研究起始于20世紀(jì)80年代，在1997年開始學(xué)習(xí)和引進(jìn)歐洲產(chǎn)品，出現(xiàn)了大規(guī)模的地下

4、水源熱泵采暖工程項(xiàng)目，到1999年底，全國大約有100套地下水源熱泵供熱或制冷系統(tǒng)[3]。2006年，伴隨《可再生能源法》的實(shí)施，地源熱泵系統(tǒng)作為一項(xiàng)節(jié)能又環(huán)保的綠色能源技術(shù)，成了國內(nèi)建筑節(jié)能及暖通空調(diào)界熱門的研究課題，少數(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市的政府部門也已經(jīng)開始有計(jì)劃、有規(guī)模的做技術(shù)推廣工作。地源熱泵系統(tǒng)是指以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩矗伤礋岜脵C(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱

5、泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)[4]。地下水地源熱泵系統(tǒng)作為地源熱泵系統(tǒng)中的一種形式，相較于其他地源熱泵系統(tǒng)有相比效率更高，初期投資低的優(yōu)點(diǎn)，目前受到廣泛關(guān)注。但由于地下水地源熱泵系統(tǒng)利用地下水資源，不可避免的會使得當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件產(chǎn)生變化，如不合理開發(fā)利用地下水資源，就會出現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境和環(huán)境問題，而這些問題往往是災(zāi)難性和無法恢復(fù)彌補(bǔ)的。因此，本文主要通過了解地下水地源熱泵系統(tǒng)的工作

6、方式以及其對工程地的低位熱能，而沒有破壞可開采的地下水量。因此國內(nèi)地下水地源熱泵項(xiàng)目中這種異井回灌系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。圖2直流式地下水地源熱泵系統(tǒng)示意圖3)、同井回灌同井回灌地下水地源熱泵系統(tǒng)（見圖3示意圖）是近幾年國內(nèi)提出的一種新型的地下水地源熱泵，該系統(tǒng)將抽水井和回灌井集成在同一口井中，通過隔板把井分成上下兩部分，一部分是低壓（吸水）區(qū)另一部分為高壓（回灌）區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時，地下水從低壓區(qū)被抽出，與熱泵換熱，再返回同井的高壓區(qū)與含水層

7、換熱，使抽水和回灌在同一徑向位置不同深度處同時發(fā)生。同井回灌系統(tǒng)的優(yōu)勢：不需要廣泛詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查，簡化設(shè)計(jì)，減少水井?dāng)?shù)量，占用場地少，節(jié)約投資費(fèi)用；不需要大量抽取地下水，在地下水資源貧乏的地區(qū)也能工作。圖3同井回灌地下水地源熱泵系統(tǒng)示意圖1.3水文地質(zhì)勘察要求由于各地區(qū)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，導(dǎo)致各地區(qū)巖（土）層的導(dǎo)熱性和水文地質(zhì)參數(shù)差異巨大，在一個地區(qū)能成功應(yīng)用的地下水地源熱泵系統(tǒng)，在另一地區(qū)往往并不適用。因此，水文地