昌邑市某 水源热泵系统 对地下水资源的影响探析

杨鲁 1 ，孙伟 2 ，初颂宾 1

1. 潍坊市水文中心 山东潍坊261041；2.潍坊鲁鸢水务有限公司，山东潍坊261061

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，具有节能效果好、环保效益高、利用可再生的浅层地热能等优越性。通过对区域取用水合理性、取水水源的分析计算和取退水对周围水资源生态环境影响以及取用水所涉及的国家产业政策、取用水评价指标等方面进行了分析，提出切合实际的保护措施和建议，为水行政主管部门审批取水许可提供技术支撑。

关键词：水源热泵；合理性；影响分析

地下水源热泵是一种新型节能空调设备，它根据可逆卡诺循环原理，通过水井抽取地下水，经过换热程序将这些送回到原先的地下含水层，产生可供利用的热能和冷能，实现供暖和制冷^[1]。本文以昌邑市辛一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合理性、取水水源的分析计算和取水对周围水资源生态环境影响以及取用水所涉及的国家政策、取用水评价指标等方面进行了分析，提出切合实际的保护措施和建议。

1 项目区概况

昌邑市辛一小区座落于城区南部，北邻烟汕路，南接辛置三村，东邻景观河石渠，西接辛置二村，总建筑面积209777m2。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,所需采暖总热负荷为8800KW，设计最大水循环量为720m3/h，年取水量为103.68万m3；选用GHP-980A型水源热泵机组5台、SGHP-1080A型水源热泵机组2台，为本项目供热系统的主机。

2取用水合理性分析

2.1取水合理性分析

2.1.1取水符合产业政策

水源热泵由于具有节能效果好、环保效益高、运行可靠、利用可再生的浅层地能（热）等优越性。水源热泵技术将克服传统暖通空调和热水供应系统中用能的单向性、能耗高、污染环境等问题，符合国家建筑节能的产业政策^[2]。

2.1.2取水符合水资源条件

项目区位于潍河冲积平原富水地段，水文地质条件较好，主要含水层为中粗砂，透水性、富水性强，地下水径流、补给通畅，补给源充足。经抽水试验表明，水位降深1.87m，单井涌水量1591.2m³/d，水质达到地下水质量Ⅲ类标准，项目设计取水方案合理。

2.1.3取水符合管理规定

建成运行后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，符合《山东省用水总量控制管理办法》规定。

2.2 用水合理性分析

根据《昌邑市辛一小区地下水源热泵技术方案》，昌邑市辛一小区总建筑面积209777m²，所需采暖总热负荷指标为8800KW，设计最大水循环量为720m³/h。根据设计负荷要求，选用SGHP—980A型水源热泵机组5台、 SGHP—1080A型水源热泵机组2台，可满足小区采暖要求。机组冬季供暖时间与当地实际情况相符，运行时间合理。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30天为冬季空调使用的高峰负荷日，90天较为暖和，每天平均运行12h^[3]，供暖日需水量720m3/h×12h＝8640m³，全年需水量8640m³×120d＝103.68万m³，设计年总需水量合理。

2.3 节水措施与节水潜力分析

建设项目以当地地下水作为水源为水源热泵机组系统供水，通过密闭的循环系统与水进行能量交换后，再通过回灌井把水回灌到地下含水层中，水源热泵供冷（热）是一个系统工程。其中水源水的回灌是最重要的环节，首先，要有足够数量的回灌井，确保水源水的完全回灌，其次，做好管井设计施工，抓好成井工艺，延长管井的使用寿命，第三，通过利用变频控制技术，节约水源水，降低运行成本。

3取水水源分析

3.1地下水储存量计算

地下水储存量的计算公式为：V=100μFM ；含水层给水度μ值，采用《潍坊市地下水资源调查评价》成果确定为0.17^[4]；计算区面积F为21.8km²，根据地质勘探资料和已有的研究成果综合分析，确定评价区内含水层平均厚度为17.4m。经计算，评价区地下水储存量为6448.44万m3。

3.2水源水温分析

由于受地下水长期超采的影响，地下水位埋深不断增大，导致气温变化对地下水温影响降低，使地下水温变化幅度变小。根据本地区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℃，水温年变幅为3℃，水温相对稳定，符合地下水源热泵要求。

3.3水源水质分析

根据潍坊水文部门提供地下水质监测资料和《地下水质量标准》（GB/T14848—93）^[5]，本区地下水的水化学类型主要为HCO3－Ca—Mg—Na型水。pH值为7.86，总硬度为377 mg/L(以CaCO3计)，硫酸盐为72.9，氯化物为148，高锰酸盐指数0.54，硝酸盐氮5.72，亚硝酸盐氮0.005，氟化物0.5。

4取退水对水资源的影响及保护措施

4.1取退水对水资源的影响

4.1.1取水对区域水资源的影响

用水工艺为抽灌基本平衡，基本不消耗水资源量，抽取的地下水经过密闭的水源热泵循环系统后又在开采地点回灌到同一含水层中，只要回灌充分，不会对区域地下水资源产生影响，开采的地下水回灌能否充分是项目的关键。

4.1.2取水对其他用户的影响

抽取的地下水在经过完全密闭的水源热泵循环系统后，通过回灌井再回灌到地下含水层中，这样就在一个小范围内基本形成一个采、补平衡的循环系统，建设项目取水对周边其他取水用户影响较小。根据调查，在建设项目取水影响范围内无水源地开采和零星的自备井开采，因此，建设项目取水也基本不受其他用水户取水的影响。

4.2水资源保护措施

为确保水源地水质不受破坏，要采取有效措施，加强建设项目装置、回扬水的管理，防止对周围水环境造成污染。要合理有效地开发利用地下水，注意水源井的维护，保护水源井周边的地层结构稳定，防患于未然。

5结语

项目建设符合国家政策，是节约能源、保护环境、实现可持续发展的需要；项目为冬季供热用水源热泵空调系统工程，设计最大循环水量720m³/h，按1抽4回布井方案设计，共布设12眼抽水井、48眼回灌，满足项目供水和完全回灌要求。要严格按照“谁开采，谁保护”的原则，严防地表污水经过井孔进入地下含水层污染地下水；水源热泵空调系统要实行全封闭措施，并安装排气装置，同时在抽、回管线上要设置水样采集口及监测口；所有工作井要按装水表，对取、回灌水量、水质等进行实时监测，以满足水资源统一管理的需要。

参考文献

[1]郭贺洁.建设项目取用水合理性分析研究[J]，水利建设与管理，2010（11）：83-85.

[2]冯德友，吕宝华，谢大勇.建设项目取用水合理性分析[J]，科技创新导报，2008（29:）：46

[3]李秀丽，郎需娟，初颂扬.昌邑市某地下水源热泵空调系统水资源利用探析[J]，地下水，2018（5）：40-41.

[4]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，2013（3）.50-52

[5]GB/T14848-1993《地下水质量标准》[S]，国家技术监督局.1993

[作者简介]

杨鲁（1982-），男，汉族 本科 山东省寿光市，潍坊市水文中心助理工程师,主要从事水文水资源工作， 潍坊市水文中心 研究方向:水文水资源