柴雅彬，吕 琳

(天津市水文水资源勘测管理中心，天津300061)

地下水水源热泵系统在天津市某校区的应用

柴雅彬，吕 琳

(天津市水文水资源勘测管理中心，天津300061)

例举天津某校区使用地下水水源热泵系统的一个工程实例，对地下水水源热泵系统进行简述，依据区域地质条件，对该工程使用水源热泵系统的适用性进行分析。通过对地下水水源热泵系统与其他三种主流空调系统进行经济效益对比，得出在该工程中使用地下水水源热泵系统是经济、可靠、节能、可行的结论，并提出几点建议。

地下水水源热泵;经济效益;采灌平衡;节能 环保

某校新校区位于天津市市区内，项目占地面积10 794 m2，建筑占地面积3 760 m2，总建筑面积21 262 m2，包括新建教学、实验、办公、学术交流设施等。为了节约能源、保护环境，拟采用地下水水源热泵系统进行供暖和制冷。地下水水源热泵系统是地源热泵系统中的一种，是以地下水作为介质进行供暖和制冷的系统。它与风能、太阳能一样，是一种低维修，高能效的利用自然能的方法，是不产生环境污染的“绿色能源”。由于其具有环保和节能的双重优势，近期在国内外都得到了大力的推广和应用。

1 地下水水源热泵系统

地下水水源热泵系统通过地下水作为介质采集和储存能源，重视能源的储存和地下水资源保护，系统运行过程中，保持地下水采补平衡，对环境不产生影响。因所使用的井均为灌采两用井，为此，非常重视成井技术和成井质量。地下水不受气温变化的影响，温度比较稳定，储能效果显著。夏季储存的水温高于原含水层水温，冬季储存的水温低于原含水层水温，反季节利用，大幅度提高系统供暖和制冷效果，从而达到节能的目的。

2 区域水文地质条件及地下水水源热泵适用性

根据收集到的勘探钻孔及附近成井资料，对项目所在地地下水的含水层分布、水温、出水量以及回灌量等参数进行了分析预测。含水层咸淡水分界线为100 m左右，第Ⅳ含水层组砂层累积厚度为53.87 m，单层厚度较大，且砂层颗粒较粗，中砂厚度占砂层厚度的53%;取水层位热储层温度约为21.71℃ ～29.1℃左右;水垢很少、具有软沉淀物、起泡的非腐蚀性水，基本适于热泵机组的用水要求;该地区水位趋于稳定，年变幅1 m左右。深层地下水可采资源为1 084.93万m3，目前，市区深层地下水开采量已下降到500万 m3左右，已处于安全开采水平。

目前，国内不少地区利用地下水作为水源的热泵系统，只采不灌，不重视成井技术和成井质量，不重视能源的储存，更不重视水资源和环境的保护。这在水资源严重缺乏的我国，是不允许的。为此，不少地区水资源管理部门严格限制这种形式水源热泵系统的发展。天津市因水文地质条件较差，地下水超采易引起环境地质问题，采用地下水作为介质的水源热泵系统，必需采取采灌并举的方法，使地下水采灌平衡，同时也起到储能的作用。为了保证灌采平衡，回灌顺利，宜采用“大温差，小流量”的原则。

3 经济效益分析

3.1 固定设备投资

地下水源热泵系统与其他三种空调系统初期投资比较结果见图1所示。比较条件:室内温度冬季保证18℃ ～22℃，夏季24℃ ～28℃。地下水源热泵系统每 m2投资为195元，三种空调系统每 m2平均初投资227.3元。该项目采用地下水源热泵系统固定设备初投资总共可节省68.7万元，节约14%。

图1 系统固定设备投资对比

3.2 运行费用

地下水源热泵系统与其他三种空调系统运行费用比较结果见图2所示。年运行费用主要由电费、燃油费、人工费、维护费组成。比较条件:电价按0.6元/度，燃油3.8元/L，人工费26.7元/d·人，管井灌采平衡。冬季运行11 h，夏季运行11 h。三种空调系统每m2年运行费平均为45.6元，而使用地下水源热泵系统仅19.22元，是其他平均运行费的42%。该项目采用地下水源热泵系统运行费用每年平均节约运行费40.9万元。

图2 系统运行费用比较

4 结论与建议

1)通过项目所在地区域地质资料分析可以看出，选定目的含水层具有累积厚度大、单层厚度较大、砂层颗粒相对较粗的特点，热储层位温度适于水源热泵机组，在制冷和制热时机组处于适宜工况区。水质符合水源机组、循环系统及管井回灌要求。

2)通过经济效益对比分析可以看出，地下水水源热泵系统投资小，运行费用低。它的前期投资比其他类型空调系统节省14%左右的费用，运行费用连其它空调的一半都达不到。从初投资和运行费均可看出，该系统的经济效益是极为显著的。

3)使用地下水水源热泵系统占地面积也只有一般中央空调的1/3，对于寸土寸金的城市就显然是更为合理的选择。

4)因该系统采用地下水灌采平衡技术，不会造成地下水资源的消耗。而且它在运行过程中采用全封闭技术，仅仅提取水中的冷热能源，不与空气接触，不会产生生物污染和化学成分的改变，也不会造成地下水水质的污染，不会对区域水资源造成影响。系统开采地下水后几乎是同时进行等量回灌，而且是在极小的范围内进行的，水位升降幅度较小，对地面沉降的影响不明显。

5)为确保系统的正常运行，建议应加强管理人员的培训，提高管理水平。建立健全完善的管理制度，对采灌水量、地下水水质、水温、水位进行实时监测。

TK523.9

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1004－1184(2012)04－0068－01

2012－04－13

柴雅彬(1980－)，女，天津市人，硕士研究生，工程师，主要从事地下水研究。