郑州市地下水源热泵应用适宜性与环境影响分析.pdf

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o1.6No.4
田良河等:郑州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45001)
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、浅层地温场持征、经济效益等方面分
析了郑州市地下水源热泵应用的适宣性,研究了热泵运行对地下水环境的形响,认为地下水源热泵应用效果较好,经
济社会效益明显,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;地下水源热豪,水文地质;影响;逅宜性
中图分类号:TK529
文軾标识码:A
文章编号:1007-1903(2011)04-0051-06
0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20~70m3h,最大达100mh。
是在这种情况下,以清洁、可再生的浅层地热能为能源的
郑州市地温空调井因所处地貌位置不同,井深和开
地源热泵引起了人们的关注。地源热泵是一种先进的技
采层位有所不同。京广线以东为黄河冲积平原,井深一般
术,它高效、节能、环保,有利于可持续发展。正是热泵技
较浅,开采层位一般为全新统、上更新统和中更新统砂
术使浅层地热资源得到有效利用。而地源热泵应用也日益
层,含水层岩性为中细砂、细砂等,厚度20~40m,埋深
广泛,并且受到各级政府的重视。
一般在100m以上,由于这里水位埋藏较浅,故抽水水量
地源热泵系统包括地下水地源热泵系统与地埋管地
较大,而回灌效果不佳。市中心附近,地下水埋藏较深,开
源热泵系统。郑州市浅层地热能的开发利用多采用地下水
采层位可达中更新统和下更新统砂层中。市区西部为塬前
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,士壤源热泉利用才刚起步。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
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
温急刷升高(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硏究。
般制冷期为5月底至9月底,供暖期为11月上旬至
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8~15℃。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33~37℃
层地热能中央空调用户百余家,抽回灌井200余眼,井深时,室内环境温度可达到21℃左右。
基金项目:河南省国土资源厅地质矿产科技攻关项日(【2006)264号)
作者简介:田良河(1969-),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。ビ-mail:xxmh@163.com
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第6卷第4期
研究评价
Vo1.6 No4
2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50~110m(图1)。
98
郑州市
”生5城
16
北水地
86.004-15
河
包厂
65
水
承压水
287.16
深屡承压术
深尽承水
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1
1、土2、亚粘土3、砂士、転ゅ5、中、粗沙7、秒百8、全新冲メ9、下統神
积层10、中新洪积1、下折统洪、积兵12、近13、上洪、神积层、孔
篇号、孔口标高、水位15、时代、性、相昇18、推时代昇17、下水位及、水位
图1郑州市水文地质剖面图
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,含水层以粗砂为主,夹中砂或细砂,顶板埋
深4~23m,降深5m单井涌水量3000~5000md,局部大于
5000md。水位埋深一般5~10m;富水区分布于整个平原
区,含水层岩性由中砂、粗砂、细砂及少量砂砾石组成,单
井涌水量1000~3000md,个别大于3000m°?。水位埋深由
东部的小于5m向西部逐渐增加为大于20m;弱富水区分布
于袁河、郭小寨、西胡垌一带,含水层岩性为中细砂,局部
夹有粉砂,单井出水量198mh,水位埋深大于50m(图2)。
图2郑州市浅层地热能水文地质条件图