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天长市水源热泵系统建设的可行性分析
结合天长市某水源热泵系统建设实例,依据实际地下水抽取与回灌试验数据,利用数值模拟模型定量研究水源热泵在利用地下水过程中对地下水流系统的`影响;结合天长市的水文地质条件,讨论水源热泵系统建设中应注意的有关问题,分析水源热泵在该市应用的可行性.
作 者：胡学林 HU Xue-lin 作者单位：安徽省建设工程勘察设计院,安徽,合肥,230001 刊 名：工程与建设 英文刊名：ENGINEERING AND CONSTRUCTION 年，卷(期)： 23(3) 分类号：P641.25 关键词：水源热泵 承压水 回灌 水位，
水源热泵的工作原理与风冷热泵基本相同，都是一个“搬运”能量的过程。为用户供热时，水源热泵从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机（热泵）“泵” 送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，水源中央空调系统将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到水源水中，以满足用户制冷需求。
采用水源热泵中央空调系统有什么好处？
答：(1) 环保洁净
①水源热泵中央空调系统没有燃烧过程，避免了排放任何烟尘及有害物质，社会效益显著，
②可以运用地下浅层水资源，又可成功地控制地面沉降。
③利用城市已有的地热资源的弃水，既解决了热污染问题，又进一步提高能效比。
(2)节水省电
①以地下浅层水为源体，向其吸收或放出能量，既不消耗水资源，也不会对其造成污染。
②省去了锅炉房、冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的宝贵面积。
(3)节能经济
①能源利用率为传统方式的3~4倍，投入1KW的电能可得到5~7KW以上的制冷或供热的能量，
②运行费用可节省1/2~1/3。
(4)灵活安全
①真正做到“一机三用”。利用水源热泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，并可提供生活热水，提高了设备的利用率。
②机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。系统末端亦可作多种选择。
③无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。
④自动化程度高，无需专业人员操控。
(5)运行可靠
①机组运行情况稳定，几乎不受天气及环境温度变化影响。
②机组维护简单，寿命长。
新型水源热泵井水系统的应用
针对传统深井回灌式水源热泵井水系统的种种弊端,提出一种新型水源热泵井水系统方案,解决了提高井水利用率、降低运行费用、缓解井水回灌压力、提高水井使用寿命等问题.
作 者：张连宝 宋月巧 作者单位：张连宝(邯郸市建筑设计研究院,河北,邯郸,056001)宋月巧(邯郸建筑设计研究有限责任公司,河北,邯郸,056001)
刊 名：节能与环保 英文刊名：ENERGY CONSERVATION AND ENVIRONMENTAL PROTECTION 年，卷(期)： “”(5) 分类号：X7 关键词：水源热泵 井水 新型井水系统水源热泵空调系统水资源利用研究论文
［摘要］地下水水源热泵空调系统是以地下水作为热泵空调的热源，具有中央空调合理利用能源、运行成本低和安全、环保、节能、灵活等优点。本文以昌邑市东隅小区水源热泵空调工程水资源论证为例，通过对区域取用水、退水合理性和供水水源的可行性、可靠性及取水、回灌对周围水资源生态环境影响等方面进行了分析，提出切合实际的结论和建议，为水行政主管部门审批取水许可提供技术支撑。
［关键词］地下水源;热泵系统;水资源研究
随着昌邑市经济社会的快速发展，人民生活水平的改善和城市化进程的加快，人们对保障供暖提出了更高的要求，对高品质、低能耗、环保型的供暖需求越来越高［1］。地下水源热泵是一种采用水中的热源，制取热水的高效节能空调设备。具有中央空调合理利用能源、运行成本低、安全、灵活、方便、便于管理等优点，更重要的是地下水源热泵技术有环保、节能、节资的特点，在我国许多地区得到了广泛应用，取得了良好的经济效益和社会效益。本文以昌邑市东隅小区水源热泵空调工程水资源论证为例，在地下水源热泵取用水、退水合理性和供水水源的可行性、可靠性及取水、回灌对周围水资源生态环境影响等方面进行了分析，提出了切合实际的结论和建议，为水行政主管部门审批取水许可提供技术支撑。
1工程概况
昌邑市东隅小区位于奎聚路以东，新昌路以西，新兴街以北，利民街以南，总建筑面积为145527m2。本项目拟采用地下水源热泵技术，通过抽取地下水利用水源热泵空调系统实现冬季供热。选用水源热泵SM－200LI型1台、SM－400LI型2台作为项目主机，机组设计满负荷运转时其最大循环水量为350m3/h，设计总热负荷为4500kw，年取用水量为50．4万m3，用水采用“抽灌分离”的`方式，用潜水泵抽取第四系孔隙地下水作为系统供水水源见图1。取水井工程打6眼取水井、18眼回灌井并配备潜水泵及输水管道等，设计井深60m左右;单井涌水量在1500m3/d左右，部分地段大于1500m3/d。年地下水温在15℃～18℃之间，供水水源为第四系孔隙水。
2水文地质特征
昌邑市在大地构造上属华北台地，处在鲁西隆起、沂沭断裂带、鲁东隆起三个次级构造的交汇处。本项目位于潍河冲积平原区的富水地段，根据区内地质勘探资料，地层结构自上而下主要为粘土、亚粘土、细砂、中细砂、中粗砂、粗砂砾石层等。地形较平坦，地下水补给条件较好，含水层厚度较大，调蓄能力较强，单井涌水量在1500m3/d左右，部分地段大于1500m3/d。年地下水温在15℃～18℃之间，水温变化较小。地下水各项指标达到国家地下水质量标准Ⅲ类水标准，水质良好，且该地段地下水位埋藏较深，地下水回灌条件较好，是水源热泵空调系统供水理想的水源地区域。
3取用水合理性分析
3．1取水合理性
此项目地下水源热泵空调系统用水采用“抽灌分离”的方式，系统通过抽水井抽取地下水，提取完水中的热能后，再利用附近的回灌井等量回灌到地下含水层中，系统在用水过程中全封闭、全回灌，基本不消耗水量，也不会增加用水量指标。建成运行后不会增加昌邑市的实际用水量指标，全市用水总量和地下水开采量仍在区域用水总量控制指标和地下水分类控制指标范围内;不产生污水，对区域水环境和水功能区影响较小。取水符合《山东省用水总量控制管理办法》和昌邑市城市发展总体规划要求。该项目建设弥补了昌邑城区热力管网供热能力的不足，解决了小区集中供热的问题。根据供热负荷和系统主机的性能确定需水量，并结合区域水文地质条件确定抽水井数量，取水方案是合理的。
3．2用水合理性
潍坊地区冬季供暖期为11月15日至翌年3月15日，期间最冷时段(1～2月)为冬季空调使用的高峰负荷日，大约30d，其余90d较为暖和，项目每天用水量为机组运行循环水量。根据《昌邑市东隅小区水源热泵空调系统工程项目设计方案》，东隅小区水源热泵空调系统冬季供热，设计总热负荷为4500kw，设计最大循环水量为350m3/h，设计机组平均每天运行时间为12h。按照潍坊地区气候变化状况，供暖时间为每年的11月15日至翌年的3月15日，共计120天，其中30d为冬季空调使用的高峰负荷日，90d较为暖和，每天平均运行12h，全年需水量4200m3×120d=50．4万m3，设计年总需水量基本合理。
4取水水源分析
4．1地下水储存量计算
根据抽水试验资料分析，并参照《潍坊市水资源综合调查与评价》成果，本区地下水总补给量小于总排泄量，地下水处于超采状态，此情况下含水层的调蓄能力就成为水源地能否正常连续开采的关键，而含水层的调蓄能力则取决于地下水储存量的大小［2］。地下水储存量的计算公式为:V=100μFM(1)式中:V为地下水储存量(万m3);μ为潜水含水层给水度;F为含水层分布面积(km2);M为含水层砂层平均厚度(m)含水层给水度μ:采用《潍坊市水资源综合调查与评价》成果，确定为0．17［3］。计算区面积F为22．1km2。根据地质勘探资料和已有的研究成果综合分析，确定论证区内含水层平均厚度为17．4m。经计算，地下水储存量为6537．2万m3，可满足空调系统用水。
4．2水源水温分析
根据历年地下水温监测资料，地下水年内最高水温为18℃，最低水温为15℃，平均水温为16．5℃，水温相对稳定，符合该项目空调系统要求。
4．3水源水质分析
根据项目热源井地下水质监测资料和《地下水质量标准》(GB/T14848—93)［4］，本区地下水的水化学类型主要为HCO3－Ca—Mg—Na型水。总硬度598mg/L(以CaCO3计)，pH值7．54。地下水无色无味，物理性状良好，总硬度、氯化物、锰及硝酸盐氮超标，经单项组分评价为Ⅴ类水，F值为7.13，综合评价为水质较差，不适合做饮用水源，但水质符合水源热泵空调系统的要求见表1。
5退水对水资源的影响及保护措施
5．1退水对水资源的影响
本项目水源热泵空调系统用水采用“抽灌”封闭循环用水系统，系统封闭式循环，自成体系，通过抽水井抽取地下水，系统提取完水中的热能后，退水通过回灌井再回灌到地下含水层中，用水工艺为抽灌平衡，基本不消耗水资源量，不会对区域地下水资源产生影响［5］。水源热泵空调系统在运行过程中水是在封闭的循环系统中进行能量交换，不与外界接触，水不易受到污染，只是水温有一定变化，退水对区域生态环境基本没有影响。
5．2水资源保护措施
水源热泵空调系统用水采用“抽灌分离”循环用水，整个系统不消耗地下水资源，因此，水资源保护重点应该为保证项目退水100%完全回灌和水质保护。针对项目用水过程，为保护地下水资源，提出如下工程保护措施和非工程保护措施。5．2．1工程措施1)在抽水井中安装变频装置，严格控制抽水井的出水量。2)制定详细的水井运行管理程序，包括运行时数，单井开采量和回灌量统计、水井运行维护方法和计划等。3)安装水表，严格记录抽、灌水量，确保回灌水量达到100%回灌。4)根据以往的水质监测资料，回灌井周围的温度场变化对水质没有明显的变化。但由于水质变化是慢长过程，因此，建议系统建成后仍需要建立长期的水质、水温监测。5．2．2非工程措施1)成井深度要严格控制在60m以内，遇60m左右粘土隔水层即可停止，防止穿透咸水层污染浅层淡水，以保护昌邑市自来水公司水源地安全。2)洗井应采用拉活塞、空压机等物理方法，严禁用含有污染元素的化学洗井。3)严格控制抽水井和回灌井的成井工艺，尤其控制止水层的位置和厚度，严格控制滤水管和滤料的使用，确保成井质量。4)水源井井口要封闭，井周围禁止有污水管道和明渠通过以防地下水体污染。5)严格控制回灌水的温度，冬季大于7℃，避免大温差回灌对地下水水质造成影响。6)以水源井为中心设置保护区，井口周围设置围档，严禁闲杂人员随意进入。
6结语
(1)根据供热负荷和空调系统主机性能确定用水量，并结合区域水文地质条件确定打水井24眼，有6眼抽水井和18眼回灌井，采用竖井式自然回灌，采用1抽3回灌的布井方案，大于试验1抽2回灌的试验结果，依据试验结果和实际运行结果，退水方案可行。设计最大循环水量为350m3/h，年取用水量为50．4万m3。(2)加强回灌水水质监测，监测项目运行期间，区内地下水水质变化情况。每个供暖期结束后，对抽水井进行捞砂洗井，对回灌井进行回扬、拉活塞和捞砂等洗井。为了防止单向堵塞，建议抽水井和回灌井定期交换使用，并对抽水井中的含砂量进行沉砂过滤处理后再回灌。
参考文献
［1］赵旭升．地下水资源的保护［J］．青海师专学报．(6):98－100．
［2］江剑，董殿伟．水源热泵项目取用地下水水资源论证技术要点分析［J］．水资源论证专刊．(3)．50－52．
［3］潍坊市水资源综合调查与评价［M］．潍坊市水利局．．
［4］GB/T19923－．城市污水再生利用工业用水水质标准．2005．
［5］曹永凯，曹世掀．等．山东地下水资源开发与保护综合研究［J］．中国地质灾害与防治学报．(4):39－43．08第40卷第5期地下水9月
答：水源热泵技术在国际上已有近50年的历史，技术非常成熟，近5年来，水源热泵在国内已得到广泛的推广和应用。
采用水源热泵是否可靠？
答：(1)水源热泵机组运行情况稳定，几乎不受天气及环境、温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑，
(2)水源热泵系统部件少，维护简单，主机运行寿命可达以上。
采用水源热泵有没有危险性？
答：采用水源热泵中央空调系统，由于不需设置冷却塔和锅炉，无储油罐等安全隐患，所以是安全的中央空调系统。
系统可行性分析报告
GPS系统即卫星定位系统作为一种先进实时跟踪定位技术运用到现在企业物流的车辆调度、跟踪、里程计算和安全以及费用控制等进行实时管理已越来越被企业管理者所青睐，并在实际的工作中发挥十分重要的作用。运用这一技术对我们企业的各种车辆，特别是对卷烟送货车辆的管理是十分必要的。
从应用而言，我们主要使用的是GPS信息接收终端，GPS终端通过采集经纬度、时间与终端行驶速度，并转换为信息流。在物流的程序中，信息流占据着主导地位。利用GPS全面监控车辆，在电子地图上清晰、实时地了解烟草送货车辆的位置、速度、方向等，记录车辆的行驶轨迹，同时能将每个驾驶员的超速纪录、违规事件等信息存储在中心数据库，丰富管理理念，提高信息化程度，加强对车辆、人员的管理。目前，烟草系统中的很多单位都已开始使用GPS系统，如红塔集团、信阳烟草、威海烟草等，GPS系统在烟草企业管理中已经发挥出越来越重要的作用。所以，我区采用GPS系统是势在必行。
一、实现功能
1、车辆分布
主要通过察看电子地图上所标识的车辆分布情况，了解到所有车辆在各区域分布的具体位置、行驶状况。通过对该功能的使用，可以查到在某个地域内哪些车辆可供使用，也可以了解所以在途运输车货的分布情况以及可供使用的车辆依据。
2、历史轨迹
通过对历史轨迹的查询，可以看出车辆在行驶过程中的状态、路线，从而规定行驶线路。根据该车的行驶轨迹，公司可以对货物在途的运输过程有相应的了解，并可将此作为考评依据。
3、当前位置
通过实时位置的查询可以看出车辆当前准确的位置所在、运行方向和运行速度。一般这个功能只有在意外或特殊情况下才会用到。如：有报警信息发生需进行救援、急于查看车辆的具体位置进行实时调度等。
4、里程统计
设定一定的时间区域，可以统计出车辆在该段时间区域内行驶了多少里程数。该项功能主要用于对运输费用的控制和成本的计算。
5、区域看车
可根据车辆预计行驶的范围或路线在电子地图上设定一个或多个报警区域，当车辆驶进或驶出该区域时终端就会向系统发出报警信息。这项功能可对车辆设定指定路线行驶中。
6、防盗防劫持
<1>防盗
发动汽车而未输入密码或输入密码错误，立即报警。
恶意破坏汽车，如敲、砸等，立即发生报警。
<2>防劫持
在行车过程中，当司机判明有人欲劫车时，能为司机提供脱身机会。按下特定按钮，立刻发送报警信息给系统和特定警情处理人员，经确认后，警情处理人员可对车内情况进行监听，并可对车辆进行断电锁车停止行驶处理，从而为公安部门侦破案件创造条件。该功能最大程度上保障了司机行车和货物的安全。
7、电子地图标注
可以将烟草配送点在电子地图上标注出来，结合烟草送货车辆所处的位置，就可以实现对烟草配送点的信息化管理。
通过对GPS这些功能的应用，在物流过程中可及时进行调度和配载，降低车辆空驶率，可对承运货物的车辆进行全程跟踪以保证其安全性，也可实时掌握车货的所在位置提前完成对应工作的安装，加强对司机的管理，彻底解决私拉乱用问题。
二、方案比较
〈传输方式比较〉
GPS系统从传输方式上分，目前可分为GSM和GPRS、CDMA三种，这是由选择网络运营商来决定的。目前，主要有移动和联通两家网络运营商，移动主要使用GSM和GPRS网络。GSM网络优势在于网络覆盖范围广（全区网络覆盖范围达90%以上），费用低廉。但是实时性不强，信息有滞后的现象。GSM网络主要应用于私家车（对实时性要求不高的用户）。GPRS网络信息传输速率快，网络覆盖范围广，只要有GSM网络的地方就可以通GPRS网络，实时性强，GPRS的费用可以通过谈判来确定。联通CDMA网络由于编码方式比GSM网络更为优化，所以传输速度和稳定性更强于GSM网络，而且费用较低，但网络覆盖面较窄。
〈GPS设备比较〉
根据选择的传输网络不同，目前GPS设备主要有GSM型、GPRS型和CDMA型三种，虽然GSM型报价最低，但由于针对的是私家车，其功能较少，不能满足企业管理的需要，应不在考虑范围内。应把选择的重点放在GPRS型和CDMA型上。
GPRS型设备配置有GPS/GPRS主机（高级模块）、中文车载电话或车载显示屏、GPS天线、GPRS天线、免提麦克风、插孔式耳机、锁车继电器、报警按钮、扩音音箱、后备电池等。可以实现的功能主要有：1、全球卫星定位2、GPRS网无线快速传输3、车载免提通话4、抢劫遇险报警5、遥控断电锁车6、报警语音监听7、实时位置监控8、行驶记录查询9、网上查询位置10、中文短信接收11、终端故障报警12、终端定期自检13、主电切断报警14、越界报警15、车辆设防/撤防16、省电功能。
CDMA型的设备配置GPS/CDMA主机（高级模块）、中文车载电话或车载显示屏、GPS天线、CDMA天线、免提麦克风、插孔式耳机、锁车继电器、报警按钮、扩音音箱、后备电池等。可以实现的功能主要有：1、全球卫星定位2、GPRS网无线快速传输3、车载免提通话4、抢劫遇险报警5、遥控断电锁车6、报警语音监听7、实时位置监控8、行驶记录查询9、网上查询位置10、中文短信接收11、终端故障报警12、终端定期自检13、主电切断报警14、越界报警15、车辆设防/撤防16、省电功能。
三、市场前景及市场投入、收益分析
经过多年的发展和培育，我国GPS定位系统市场现在已到了可以进入规模化发展时期。现在GPS的应用已越来越广泛，差不多涉及到国民经济的'各个领域。而我国汽车数量的不断增多必将形成对GPS潜在的巨大需求。以某市区为例，共有租赁公司大小42家，租赁车辆500辆左右，出租车600辆左右，私家车500辆左右，其他单位车辆1000辆左右，合计为2600辆左右，巨大的市场存在着巨大的经济效益。
以下我们对市场投入与收益做一个详细的分析。
目前，我们终端利润为几百元不等（预设300元/台），每月服务费是100元/月/台，那么，每台终端第一年的总收益扣除交付给移动的SIM卡费50元/月/台，纯收益是300+5012=900元/台/月。
第一年，以该市2600辆车辆20%的装机率计，第一年的纯收益是900260020%=46.8万元
第二年，再以20%的装机率计，加上第一年所装机车辆每月交纳的服务费，第二年的纯收益是46.8万元+520（100-50）12=78万元
第三年，再以20%的装机率计，加上第一年和第二年所装机车辆每月交纳的服务费，第三年的纯收益是78万元+1040（100-50）12=138.24万元。
通过以上分析，我们可以看到市场收益是十分的可观的，相信通过良好的市场引导和广告宣传，以及终端采购成本的不断降低和市场的不断扩大，我们会得到更好的经济回报！
三、系统效益
拥有有效的管理手段，使得规章制度能够切实有效执行。
车辆使用周转快，空载率降低，效率提高。
提升公司形象。
详细的行车报告，事后有备可查。
提高车辆及货物安全性，减少事故。
完善的事故处理机制，将事故带来的损失减小到最低限度。
与常规空调系统相比，水源热泵空调系统有什么缺点？
答：水源热泵空调系统的主要缺点是受地下水资源情况的影响较大，各地区地下水层分布及水量各异，应根据具体情况综合分析。
水源热泵空调系统初投资是否要增加？
答：水源热泵空调系统比常规空调系统节省了锅炉和冷却塔的投资，但增加了打井的费用，
一般情况下，水源热泵空调系统初投资略低于常规空调系统。但在水文地质条件较差的地区，由于打井费用较高，水源热泵空调系统初投资将略高于常规空调系统。
水源热泵空调系统运行费用是否减少？
答：是的，水源热泵空调系统运行费用是常规空调系统的1/2~2/3。
北京城市规划区水源热泵系统应用适宜性分区
鉴于北京市水源热泵系统应用过程中存在地下水水资源因不能完全回灌造成浪费及运行效率未能充分发挥等问题,本文针对水源热泵系统运行过程中地下水的抽灌模式,根据北京规划市区的.水文地质条件,对水源热泵系统应用的适宜性进行了分区,为水源热泵技术因地制宜、合理有序应用提供了科学的思路.
作 者：刘立才 王金生 张霓 郭敏丽 LIU Li-cai WANG Jin-sheng ZHANG Ni GUO Min-li 作者单位：刘立才,LIU Li-cai(北京师范大学水科学研究院,北京,100875;北京市水利科学研究所,北京,100044)王金生,WANG Jin-sheng(北京师范大学水科学研究院,北京,100875)
张霓,郭敏丽,ZHANG Ni,GUO Min-li(北京市水利科学研究所,北京,100044)
刊 名：水文地质工程地质 ISTIC PKU英文刊名：HYDROGEOLOGY & ENGINEERING GEOLOGY 年，卷(期)： 33(6) 分类号：P64 关键词：水源热泵系统 地下水 抽灌模式 水文地质条件水源热泵系统对地下水流系统的影响评价
地下水水源热泵系统是一种“绿色”利用资源与能源方式,它对地下水流系统的影响程度,关系到水源热泵系统建设的可行性.依据实例中的'地下水抽水与回灌试验数据,利用数值模拟模型,定量研究水源热泵系统对地下水流系统的影响程度,为水源热泵系统建设中水资源保护,提供技术支撑.
作 者：汪佳 陶月赞 姚梅 WANG Jia TAO Yue-zan YAO Mei 作者单位：汪佳,陶月赞,WANG Jia,TAO Yue-zan(合肥工业大学,土木与水利工程学院,安徽,合肥,230009)姚梅,YAO Mei(安徽省水文局,安徽,合肥,230022)
刊 名：地下水 英文刊名：UNDERGROUND WATER 年，卷(期)：2009 31(4) 分类号：P641.8 关键词：水源热泵 地下水回灌 水位附加降深 数值模拟★ 可行性分析报告
★ 系统建设方案
