郑州市地下水源热泵应用适宜性与环境影响分析

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1、20l12O11Vo1．6No．4田良河等：郑州市地下水源热泵应用适宜性与环境影响分析第6卷第4期郑州市地下水源热泵应用适宜性与环境影响分析田良河，刘新号，闫震鹏，焦红军，杨坡，谭菊萍(河南省地质调查院，郑州450001)摘要：本文在分析郑州市现有地温空调系统应用的基础上，从水文地质条件、浅层地温场特征经济效益等方面分析了郑州市地下水源热泵应用的适宜性，研究了热泵运行对地下水环境的影响，认为地下水源热泵应用效果较好，经济社会效益明显，适宜推广应用，为城市地下水源热泵发展应用提供了依据。关键词：郑州市；地下水源热泵；水文地

2、质；影响；适宜性中图分类号：TK529文献标识码：A文章编号：1007—1903(2011)04—0051—060引言一般100~150m左右。个别小于80m或大于150m，市区东部和东北部井深较浅，市区西部和地下水降落漏斗区井上个世纪70年代以来，能源和环境危机日趋严重。人深稍深。孔径一般500~600mm，井径一般300mm左右。们开始寻求传统能源之外的清洁、可再生的替代能源。正单井出水量一般20~70m3／h，最大达100m／h。郑州市地温空调井因所处地貌位置不同，井深和开是在这种情况下，以清洁、可再生的浅层地热能

3、为能源的采层位有所不同。京广线以东为黄河冲积平原，井深一般地源热泵引起了人们的关注。地源热泵是一种先进的技较浅，开采层位一般为全新统、上更新统和中更新统砂术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。正是热泵技层，含水层岩性为中细砂、细砂等，厚度20~40m，埋深术使浅层地热资源得到有效利用。而地源热泵应用也日益一般在100m以上，由于这里水位埋藏较浅，故抽水水量广泛，并且受到各级政府的重视。较大，而回灌效果不佳。市中心附近，地下水埋藏较深，开地源热泵系统包括地下水地源热泵系统与地埋管地采层位可达中更新统和下更新统砂层中。市

4、区西部为塬前源热泵系统。郑州市浅层地热能的开发利用多采用地下水冲洪积倾斜平原区，井深一般稍深，开采层位主要为上更源热泵，土壤源热泵利用才刚起步。浅层地热能主要应用新统、中更新统和下更新统砂层，含水层岩性为细砂、中于包括宾馆、住宅、商场、写字楼、学校、医院、别墅、厂房细砂、砂砾石，厚度25~50m，砂及砂砾石层局部钙质胶等建筑节能方面。结成砂岩，影响空调井的出水量和回灌量。近年来，郑州市地下水源热泵应用发展迅速，在开发一般一组空调井需一眼抽水井和两眼回灌井。抽水井利用中也存在很多问题。如，不能完全回灌造成水资源浪和回灌井间

5、距一般20～30m，部分小于15m或大于30m。费，井间距过小或抽回水量过大，造成运行期间地下水水温急剧升高(夏季)或降低(冬季)，影响热泵系统运行效1．2地温空调系统运行效果果，此外，地温空调运行对环境的影响问题也有待研究。一般制冷期为5月底至9月底，供暖期为l1月上句至次年3月上旬。供热期间，井水进主机温度一般15~19℃，1地温空调应用现状出主机温度一般45~55℃，回灌水温度8～l5℃。室外环境温度．5～0℃时，室内环境温度可达到20℃左右；制冷1．1地温空调井基本情况期间，井水进主机温度一般16~20℃，出主机

6、温度一般近年来，郑州市地下水源热泵技术发展迅速，现有浅8～12℃，回灌水温度19～27℃。室外环境温度33~37oC层地热能中央空调用户百余家，抽回灌井200余眼，井深时，室内环境温度可达N21℃左右。基金项目：河南省国土资源厅地质矿产科技攻关项目([2oo61264号)作者简介：田良河(1969一)，男，高级工程师，主要从事水环地质、浅层地热能开发利用研究等工作。E-mail：xxmh@163．com2O11201l第6卷第4期研究评价Vo1．6NO．42水文地质特征粉土夹砂层；京广铁路以西，90~120m以下为下更新

7、统或新近系粘土与砂互层。顶板埋深由西部的20~40m至东部2．1储水介质特征及富水性的10m左右；底板埋深：西部以新近系湖冲(洪)积中厚层郑州市200m以浅松散地层岩性主要为第四系全新含砾中、粗砂为底界，埋深120~140m，其中含水层厚度统、上更新统、中更新统冲积(局部为冲洪积的粉质粘土、40~60m；东部以中更新世中部黄河冲积厚层中、细砂为界，埋深160m左右，其中含水层厚度50~l10m(图1)。A目·囫s图·圆s圈e匿，圈。圈。圈m圈tt田n圈-s圆-·圉日埔圈l、粘土2、亚粘土3、亚砂土4、蛔砂5、中移6、椒砂

8、7、砂砾石8、套新冲飘屡9、下更麓筑冲块积晨10、中更新统坡洪积屡ll、下更新麓洪、潮积屡l2、新近薰13、上蔓If茂洪、冲积屡l4、钻孔一号、孔口标高、水位16、时代、糟性、岩相井螭16、推一时代再攮it、I-下永位及推■永位■图1郑州市7k文地质剖面图含水层富水性可划分为三个区：强富水区分布于东北部沿黄一带，含水