天津地区地下水水源热泵系统存在问题及对策

柴雅彬，董晓敏，张 爱

（天津市水文水资源勘测管理中心，天津300061）

1 地下水源热泵利用现状

天津市水务局管理的水源热泵系统共计30处，总成井数117眼，位于天津市市区以内。供热制冷面积81.85万m2，户均供热制冷面积2.73万m2。按供冷（热）面积可分为小型系统、中型系统和大型系统3类，地层层位多为第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水层组，按成井层位可分为同层成井系统和分层成井系统。小型系统总成井数30眼，多采用对井系统，每个用户成井数多为2眼，个别用户成井3～4眼，除塘沽东方酒店外均采用同层成井方案。中型系统9家总成井数33眼；每个用户成井数多为3～4眼，个别用户成井2眼或6眼，多采用同层成井方案，少数为分层成井方案；大型系统共7家，均采用分层成井方案，每户成井数6～10眼，其单井供冷（热）面积明显大于中小型系统。按地下水的采灌方式可分为同层采灌系统和异层采灌系统。

2 地下水水源热泵利用中存在问题

2.1 水文地质和水资源条件的限制

2.1.1 浅层井

因水位埋深浅，实际回灌量较小，需加压回灌，且浅井加压极易导致水井破坏。这些地区往往是一眼井开采，两眼或多眼回灌，导致地温场混乱，节能效果不理想。

2.1.2 深层水

由于地下水位埋深大，适于负压回灌，既节能又安全；加之深层水地区水力坡度小，水流缓慢，极适于储能需要。

地下水类型、富水程度、地下水水质、水文地质条件在一定程度上都会影响地下水源热泵的推广和应用。地下水源热泵系统的建设应以所在地区的水文地质条件和水资源条件为前提，遵循勘探先行、重视回灌、适度发展的原则，避免开发利用工程与资源勘查评价工作相脱节而导致的盲目开发现象。

2.2 系统设计问题

通过调查发现，某些用户存在采灌系统设计不合理的情况，如个别项目只供暖、不制冷，存在严重的热不平衡问题；个别项目采用井管回灌的方式导致回灌压力大；个别项目水源井地层层位选择存在问题，或者存在异层采灌现象。

建议在项目可研阶段，建设单位应进行供热取水工艺流程设计。在项目进行取用地下水的水资源论证阶段，论证单位要按照建设单位提交的项目用水设计方案进行用水合理性论证，提出对系统设计方案的修改及实施意见。根据水文地质条件和水资源条件进行取水可行性论证，按照合理的方向、井间距布置井位，确定适当的取水层位。水行政主管部门应严格执行取水许可管理制度，根据项目取用地下水的水资源论证结果进行审批，严把审批关，从源头上杜绝水资源的浪费及热不平衡的现象。

2.3 施工问题

（1）系统建设施工质量较低，不能有效发挥系统的优势，致使系统寿命降低。

（2）水源热泵系统的安装对地下水的正常回灌影响很大，热泵系统的安装普遍存在密封不严、监测设施残缺等问题。

（3）部分用户设备安装不配套、无测压管、多无精滤装置，给后期的运行、监测及系统维护带来很大的困难。

建议有关部门尽快出台相关的行业标准，对设备厂商及施工单位进行管理，建立行业准入及惩罚机制，对有不良记录的厂商及单位及时进行通报和处罚，以确保地下水源热泵系统的高标准、高质量的建设，提高系统运行的稳定性和高效性。

2.4 采灌井技术工艺及成井质量问题

建设单位选择具有资质的正规井队进行施工，务必保证施工质量。水行政主管部门对施工井队加强管理，如进行适于地下水源热泵系统灌采两用井的专题培训等，在井队施工中也要注意对测井、洗井、固井封填等重要环节的质量控制。

2.5 回灌阻塞问题

回灌阻塞是使用地下水地源热泵普遍存在的问题，也是制约地下水源热泵应用的瓶颈。在施工方面，应重视当地水文地质条件，尤其重视水质、水中气体成分与含量的研究。可采用回扬的办法来处理和预防，建立合理的回扬机制。

2.6 腐蚀与水质问题

地下水的水质是引起腐蚀的根源因素。应根据不同水质采取相应的水处理措施，比如过滤器、水处理仪、沉淀池等装置。对腐蚀性、硬度高的水源，应在系统中地下水与水源热泵机组之间加装抗腐蚀的不锈钢换热器或钛板换热器，经过板式换热器间利用地下水，从而延长机组使用寿命，减少维修费用。

2.7 运行管理问题

（1）管理水平较差，缺乏基本的常识，运行不畅。

（2）部分用户水源热泵运行中采灌井从不互换或频繁地进行互换，失去了储能的作用。多层采灌井用户多存在异层混灌的问题。

（3）为了更好地运行和维护热泵系统，建议水行政主管部门扩大热泵系统的宣传力度，定期组织热泵使用单位的管理人员和操作人员进行专项培训，提升使用效果的满意度，提高使用单位的运行管理水平。

3 结语

天津市地下热水资源十分丰富，在工作中应加大对地下水源热泵技术的研究和管理力度，结合天津市地下热水资源的水文地质特征和水化学特征，合理开发利用和保护地下热水资源，为天津市的经济快速发展提供可靠的能源保障。

［1］天津市地质环境研究所.井水源热泵技术应用后评价成果报告［R］.2007.

［2］天津市水利局.地源热泵系统地下水管理技术要求研究［R］.2008.