鄭州市某住宅小區(qū)淺層地?zé)崮苤醒肟照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

龐立東 閆天陽(yáng)

摘 要：按照《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理辦法》【1】的規(guī)定，根據(jù)項(xiàng)目需水要求，在完成水源地水文地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)項(xiàng)目區(qū)水資源及開(kāi)發(fā)利用狀況進(jìn)行分析，從水量和水質(zhì)兩方面論證建設(shè)項(xiàng)目取用水的合理性，提出切合實(shí)際的論證結(jié)論與建議，為建設(shè)項(xiàng)目取水許可審批提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：淺層地?zé)崮?地埋管換熱;水質(zhì)評(píng)價(jià)

1 論證區(qū)概況

鄭州位于東經(jīng)112°42～114°14，北緯34°16～34°58之間。地勢(shì)西高東低，西部多山地區(qū)丘陵占總面積的2/3，東部平原占總面積的1/3。海拔75～1512米。境內(nèi)有大小河流35條，分屬于黃河和準(zhǔn)河兩大水系。黃河水系主要河流有黃河干流、洛河、光水河、枯水河，其中流經(jīng)鄭州段的黃河150.4公里?；春铀抵饕恿饔匈Z魯河、雙洎河、索須河、金水河。

根據(jù)《鄭州市水資源公報(bào)》【2】成果，鄭州市多年平均地下水資源量11531.71萬(wàn)m3，資源模數(shù)11.62萬(wàn)m3/a·km2。其中山丘區(qū)地下水資源量2741.86萬(wàn)m3，地下水資源模數(shù)2.76萬(wàn)m3/a·km2;平原區(qū)地下水資源量10760萬(wàn)m3，地下水資源模數(shù)10.84萬(wàn)m3/a·km2。重復(fù)計(jì)算量1970.14萬(wàn)m3。

2 項(xiàng)目所需換熱功率及水量計(jì)算

根據(jù)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（暖通空調(diào)·動(dòng)力）》【3】中各類建筑的熱負(fù)荷指標(biāo)及本項(xiàng)目特點(diǎn)，論證區(qū)冷、熱負(fù)荷指標(biāo)分別取60W/m2，35W/m2。

系統(tǒng)冷熱負(fù)荷及項(xiàng)目年用水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-1、2-2。

3 地埋管換熱功率計(jì)算：

在層狀均勻的土壤或巖石中，穩(wěn)定傳熱條件下U形地埋管的單孔換熱功率按下式計(jì)算：

將各參數(shù)代入計(jì)算公式可得地埋管單孔換熱功率為D夏=2809.87W，D冬=3184.5W。

由此得出，該項(xiàng)目若采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)，則至少需要240孔地埋管井，若單孔地埋管的影響半徑為5米，則240孔地埋管占地面積約為6000㎡。

4 淺層地?zé)崮苋萘坑?jì)算

本方案采用體積法計(jì)算淺層地?zé)崛萘浚謩e計(jì)算包氣帶和飽水帶中的單位溫差儲(chǔ)藏的熱量，然后合并計(jì)算評(píng)價(jià)范圍內(nèi)地質(zhì)體的儲(chǔ)熱性能。計(jì)算公式如下：

將各參數(shù)代入計(jì)算，得出結(jié)果為：包氣帶地?zé)崮軆?chǔ)存量為4.37×1013kJ/℃，飽水帶地?zé)崮軆?chǔ)存量為4.18×1014kJ/℃。

5 地下水換熱功率計(jì)算

地下水換熱功率按下式計(jì)算

將論證區(qū)淺層地?zé)崮軗Q熱功率參數(shù)代入可得計(jì)算得論證區(qū)地下水換熱功率為：夏季970.224kW，冬季776.179kW。該地區(qū)地下水換熱功率滿足該項(xiàng)目所需換熱功率。

6 水質(zhì)評(píng)價(jià)

6.1 地下水腐蝕性評(píng)價(jià)

對(duì)地下水中因含有氯根、硫酸根、游離二氧化碳和硫化氫等組分而對(duì)金屬有一定的腐蝕性，可通過(guò)掛片試驗(yàn)等測(cè)定其腐蝕率，對(duì)其腐蝕性做出評(píng)價(jià)。

因所測(cè)地下水pH為7.43屬于堿性水，經(jīng)計(jì)算Kk=-2.494，故該區(qū)域地下水為非腐蝕性水。

6.2 地下水結(jié)垢評(píng)價(jià)

參照工業(yè)上用鍋垢總量H0來(lái)衡量地下水的結(jié)垢性。對(duì)地下水中所含二氧化硅、鈣和鐵等組分因溫度變化而產(chǎn)生結(jié)垢，可通過(guò)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其結(jié)垢度。

若鍋垢總量H0<125，稱為鍋垢很少的地下水;鍋垢總量H0=125～250，稱為鍋垢少的地下水;鍋垢總量H0=250～500，稱為鍋垢多的地下水;鍋垢總量H0≥500，稱為鍋垢很多的地下水;經(jīng)計(jì)算，H0=363.873，故該層段為鍋垢很多的地下水。

7 總結(jié)

（1）地埋管地源熱泵與地下水水源熱泵對(duì)比分析

項(xiàng)目所需換熱功率為706.28kW， 地埋管單孔換熱功率約3000W，若采用地埋管水源熱泵系統(tǒng)，則需要約6000㎡的區(qū)域來(lái)布設(shè)240根地埋管地埋管;而該項(xiàng)目地下水水源熱泵供暖單孔最大換熱功率為776.179kW，供冷單孔最大換熱功率為970.224kW，僅需一孔取水井即可滿足該項(xiàng)目所需的換熱功率，項(xiàng)目單井最大出水量2000m3/d，設(shè)計(jì)開(kāi)鑿1眼取水井，熱泵高峰用水量為1431.84m3/d。由此可見(jiàn)該項(xiàng)目宜采用地下水水源熱泵系統(tǒng)。

（2）取用水合理性

水源熱泵建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)用水取用第四系淺層地下水，經(jīng)使用后全部回灌同一含水層，水質(zhì)水量沒(méi)有發(fā)生大的變化，符合區(qū)域水資源規(guī)劃要求。建設(shè)項(xiàng)目符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工中充分考慮了各環(huán)節(jié)用水的水質(zhì)要求，符合節(jié)約用水的原則。核定后，項(xiàng)目取水量為12.5415萬(wàn)立方米/a，用水工藝合理、節(jié)水技術(shù)先進(jìn)，取水量合理。

（3）取水水源可靠性

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件較好，項(xiàng)目單井最大出水量2000m3/d，設(shè)計(jì)開(kāi)鑿1眼取水井，熱泵高峰用水量為1431.84m3/d，水量滿足項(xiàng)目取水要求。

水質(zhì)符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）[4]水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，基本滿足《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)水利部.GB/T35580-2017.建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理辦法（水利部第49號(hào)令）.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017-12-22

[2]中國(guó)知網(wǎng).全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（暖通空調(diào)？動(dòng)力），2007-10

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T14848-2017.地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018-05-01

[4]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB/T50019-2003.采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004-04-01

作者簡(jiǎn)介：

龐立東（1998.11.10-）女，漢族，河北省廊坊市，本科生，研究方向：水文與水資源工程

閆天陽(yáng)（1998.07.30-）男，漢族，山東省菏澤市，本科生，研究方向：水文與水資源工程