北京地区浅层地温能资源开发利用存在的主要问题

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  北京地区浅层地温能开发利用中存在以下问题：

  1.在不适宜的地区建设了地下水热泵系统。

  地下水地源热泵需根据循环水量的大小及当地水文地质条件开凿一定数量的抽、灌井以实现换热后的地下水全部、同层回灌。因此，地下地下水热泵项目能否运行的关键是在一定技术、经济条件下，项目所在区域水文地质条件能否满足项目所需的循环水量。简单地讲，就是能否“抽得出、灌得进”。

  然而，在调查中我们发现，北京地区已建地下水地源热泵项目位于冲洪积扇下部或水文地质条件较差的项目占项目总数的28.2%（表3-7），反映出地下水地源热泵项目在开发初期具有一定的盲目性。

  表3-7　冲洪积扇下部或水文地质条件较差地下水项目数量统计表

  如北京市通州区某学院地下水热泵项目，服务面积12×10⁴m²，位于永定河古河道冲洪积扇的下游，水文地质条件较差，单井出水量约50m³/h，回灌量不足抽水量的30%，且水质分析结果显示Fe²⁺超标，易导致化学沉淀堵塞，非常不适宜采用地下水地源热泵项目。另外，该项目类型为学校，其占地面积较大，绿地面积也较大，适宜采用地埋管地源热泵项目，但该项目却采用了地下水地源热泵技术，且设计施工了46眼单井抽灌井，方案选择明显不合理。

  方案选择不合理的深层次原因是：

  （1）在浅层地温能开发初期，研究工作尚处于摸索阶段，对工程实践指导不力，且北京地区尚未进行浅层地温能开发利用规划和地下水地源热泵项目适宜区、基本适宜区和非适宜区的划分；

  （2）在未进行充分的水文地质勘察基础上，项目设计和施工单位盲目设计和施工，忽略或不重视水文地质勘察是地下水地源热泵技术的核心这一基本事实。

  2.项目前期未进行详细的浅层地温能勘察

  《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366—2005）强制要求地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层温能进行勘察。然而，北京地区浅层地温能开发始于2000年，而《地源热泵系统工程技术规范》颁布于2005年。因此，在实地调查中，发现不少项目因前期勘察不充分面临诸多困境，甚至无法运行。

  如位于永定河冲洪积扇中上部的北京市丰台区，该区第四系地层以砂卵砾石层为主，水文地质条件优越，富水性强，渗透性和地层回灌能力强，非常适宜做地下水热泵工程，但该区第四系厚度不足40m，而地下水埋深已达30m左右，部分地区含水层厚度仅余1～2m，出现了无水可取的局面，导致部分项目已无法正常运行。

  如位于潮白河冲洪积扇中下部的顺义城区某宾馆地下水地源热泵项目，经水质化验结果显示，其铁、锰离子严重超标，导致回灌井因化学沉淀频繁堵塞，项目无法正常运行。

  如位于永定河冲洪积扇中下部的朝阳区某大厦地下水地源热泵项目，该区水文地质条件较差，出水量一般，回灌量一般只有出水量的40%左右，抽灌井比例一般在1:2～1:3，但该项目抽灌井比例为1:1，地下水无法全部回灌，不得不将珍贵的地下水排入下水道，严重浪费了地下水。延庆县某医院地下地下水热泵项目也因地下水无法全部回灌而不得不进行改造。

  3.浅层地温能开发利用设计缺乏经验

  众所周知，地源热泵技术由暖通空调技术、热泵机组技术和地质勘查技术组成。在单个领域，上述三项技术均非常成熟，但将三项技术有机组合在一起的地源热泵技术却面临着经验不足等问题。

  如北京市海淀区某大厦地下水热泵项目，服务面积3.5×10⁴m²，位于永定冲洪积扇的中上部，水文地质条件优越，单井出水量可达200m³/h，采用异井抽灌工艺，一抽一灌或一抽二灌就可满足项目要求，但该项目采用同井抽灌工艺，项目运行中出现了“热突破”现象，导致夏季空调系统无法运行，不得不重新改造地下换热系统。

  北京市朝阳区某地埋管地源热泵项目原设计施工60眼地埋管孔，经实际运行后发现地埋管孔换热能力不足，不得不再增加施工60眼地埋管孔，但增加后循环泵功率又不够，水力平衡也存在问题，系统一直运行不够稳定。目前，北京地区地埋管地源热泵单延长米换热能力与土壤导热系数仍处于利用经验值阶段，在最初设计的方案中，换热能力估计为80W/m，之后降为60W/m，最后降为22W/m，现在基本确定在40～50W/m，很明显这些参数应该通过大量实测以后克服目前的经验不足。

  4.地质环境系统的变化。

  由于对开发利用项目周围的地质环境监测不够，对运行时由地下水交叉污染造成的、水质和水温的变化不能及时得到了解。

  浏览 381赞 53时间 2021-10-10