天津地區(qū)地下水水源熱泵系統(tǒng)存在問題及對策

柴雅彬，董曉敏，張 愛

（天津市水文水資源勘測管理中心，天津300061）

1 地下水源熱泵利用現(xiàn)狀

天津市水務(wù)局管理的水源熱泵系統(tǒng)共計30處，總成井?dāng)?shù)117眼，位于天津市市區(qū)以內(nèi)。供熱制冷面積81.85萬m2，戶均供熱制冷面積2.73萬m2。按供冷（熱）面積可分為小型系統(tǒng)、中型系統(tǒng)和大型系統(tǒng)3類，地層層位多為第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水層組，按成井層位可分為同層成井系統(tǒng)和分層成井系統(tǒng)。小型系統(tǒng)總成井?dāng)?shù)30眼，多采用對井系統(tǒng)，每個用戶成井?dāng)?shù)多為2眼，個別用戶成井3～4眼，除塘沽東方酒店外均采用同層成井方案。中型系統(tǒng)9家總成井?dāng)?shù)33眼；每個用戶成井?dāng)?shù)多為3～4眼，個別用戶成井2眼或6眼，多采用同層成井方案，少數(shù)為分層成井方案；大型系統(tǒng)共7家，均采用分層成井方案，每戶成井?dāng)?shù)6～10眼，其單井供冷（熱）面積明顯大于中小型系統(tǒng)。按地下水的采灌方式可分為同層采灌系統(tǒng)和異層采灌系統(tǒng)。

2 地下水水源熱泵利用中存在問題

2.1 水文地質(zhì)和水資源條件的限制

2.1.1 淺層井

因水位埋深淺，實際回灌量較小，需加壓回灌，且淺井加壓極易導(dǎo)致水井破壞。這些地區(qū)往往是一眼井開采，兩眼或多眼回灌，導(dǎo)致地溫場混亂，節(jié)能效果不理想。

2.1.2 深層水

由于地下水位埋深大，適于負(fù)壓回灌，既節(jié)能又安全；加之深層水地區(qū)水力坡度小，水流緩慢，極適于儲能需要。

地下水類型、富水程度、地下水水質(zhì)、水文地質(zhì)條件在一定程度上都會影響地下水源熱泵的推廣和應(yīng)用。地下水源熱泵系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)以所在地區(qū)的水文地質(zhì)條件和水資源條件為前提，遵循勘探先行、重視回灌、適度發(fā)展的原則，避免開發(fā)利用工程與資源勘查評價工作相脫節(jié)而導(dǎo)致的盲目開發(fā)現(xiàn)象。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計問題

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，某些用戶存在采灌系統(tǒng)設(shè)計不合理的情況，如個別項目只供暖、不制冷，存在嚴(yán)重的熱不平衡問題；個別項目采用井管回灌的方式導(dǎo)致回灌壓力大；個別項目水源井地層層位選擇存在問題，或者存在異層采灌現(xiàn)象。

建議在項目可研階段，建設(shè)單位應(yīng)進(jìn)行供熱取水工藝流程設(shè)計。在項目進(jìn)行取用地下水的水資源論證階段，論證單位要按照建設(shè)單位提交的項目用水設(shè)計方案進(jìn)行用水合理性論證，提出對系統(tǒng)設(shè)計方案的修改及實施意見。根據(jù)水文地質(zhì)條件和水資源條件進(jìn)行取水可行性論證，按照合理的方向、井間距布置井位，確定適當(dāng)?shù)娜∷畬游?。水行政主管部門應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行取水許可管理制度，根據(jù)項目取用地下水的水資源論證結(jié)果進(jìn)行審批，嚴(yán)把審批關(guān)，從源頭上杜絕水資源的浪費(fèi)及熱不平衡的現(xiàn)象。

2.3 施工問題

（1）系統(tǒng)建設(shè)施工質(zhì)量較低，不能有效發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)勢，致使系統(tǒng)壽命降低。

（2）水源熱泵系統(tǒng)的安裝對地下水的正?；毓嘤绊懞艽?，熱泵系統(tǒng)的安裝普遍存在密封不嚴(yán)、監(jiān)測設(shè)施殘缺等問題。

（3）部分用戶設(shè)備安裝不配套、無測壓管、多無精濾裝置，給后期的運(yùn)行、監(jiān)測及系統(tǒng)維護(hù)帶來很大的困難。

建議有關(guān)部門盡快出臺相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)備廠商及施工單位進(jìn)行管理，建立行業(yè)準(zhǔn)入及懲罰機(jī)制，對有不良記錄的廠商及單位及時進(jìn)行通報和處罰，以確保地下水源熱泵系統(tǒng)的高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的建設(shè)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。

2.4 采灌井技術(shù)工藝及成井質(zhì)量問題

建設(shè)單位選擇具有資質(zhì)的正規(guī)井隊進(jìn)行施工，務(wù)必保證施工質(zhì)量。水行政主管部門對施工井隊加強(qiáng)管理，如進(jìn)行適于地下水源熱泵系統(tǒng)灌采兩用井的專題培訓(xùn)等，在井隊施工中也要注意對測井、洗井、固井封填等重要環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。

2.5 回灌阻塞問題

回灌阻塞是使用地下水地源熱泵普遍存在的問題，也是制約地下水源熱泵應(yīng)用的瓶頸。在施工方面，應(yīng)重視當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，尤其重視水質(zhì)、水中氣體成分與含量的研究?？刹捎没?fù)P的辦法來處理和預(yù)防，建立合理的回?fù)P機(jī)制。

2.6 腐蝕與水質(zhì)問題

地下水的水質(zhì)是引起腐蝕的根源因素。應(yīng)根據(jù)不同水質(zhì)采取相應(yīng)的水處理措施，比如過濾器、水處理儀、沉淀池等裝置。對腐蝕性、硬度高的水源，應(yīng)在系統(tǒng)中地下水與水源熱泵機(jī)組之間加裝抗腐蝕的不銹鋼換熱器或鈦板換熱器，經(jīng)過板式換熱器間利用地下水，從而延長機(jī)組使用壽命，減少維修費(fèi)用。

2.7 運(yùn)行管理問題

（1）管理水平較差，缺乏基本的常識，運(yùn)行不暢。

（2）部分用戶水源熱泵運(yùn)行中采灌井從不互換或頻繁地進(jìn)行互換，失去了儲能的作用。多層采灌井用戶多存在異層混灌的問題。

（3）為了更好地運(yùn)行和維護(hù)熱泵系統(tǒng)，建議水行政主管部門擴(kuò)大熱泵系統(tǒng)的宣傳力度，定期組織熱泵使用單位的管理人員和操作人員進(jìn)行專項培訓(xùn)，提升使用效果的滿意度，提高使用單位的運(yùn)行管理水平。

3 結(jié)語

天津市地下熱水資源十分豐富，在工作中應(yīng)加大對地下水源熱泵技術(shù)的研究和管理力度，結(jié)合天津市地下熱水資源的水文地質(zhì)特征和水化學(xué)特征，合理開發(fā)利用和保護(hù)地下熱水資源，為天津市的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展提供可靠的能源保障。

［1］天津市地質(zhì)環(huán)境研究所.井水源熱泵技術(shù)應(yīng)用后評價成果報告［R］.2007.

［2］天津市水利局.地源熱泵系統(tǒng)地下水管理技術(shù)要求研究［R］.2008.